KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2013 VOL 서 문 현재 에너지 보존 이슈(오일 및 가스의 감소율)로 인해 전기차와 하이브리드 차량이 지속가능한 교통수단의 대안으로 각광받고 있음. - 에너지 활용으로

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지규 연
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1 전기차 및 하이브리드 차량의 리튬이온 배터리 활용 부상 (리튬을 공급하는 남미 국가들의 역할이 중요해짐) l저자l Kiran Kumar Nagaraju / 프로스트 앤 설리번 SUMMARY 목적 새로 부상하는 모빌리티 관련 혁신을 소개하기 위함 주요현황 환경문제 및 에너지 보존 문제로 인한 전기차 활용의 증가로 리튬 이온 배터리의 중요성이 대두되고 있음 시사점 및 정책제안 리튬 이온 배터리에 대한 개발 및 미래 수요 파악이 중요 전기차 및 하이드리브 차량 개발에 적극적인 지원이 필요

2 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2013 VOL 서 문 현재 에너지 보존 이슈(오일 및 가스의 감소율)로 인해 전기차와 하이브리드 차량이 지속가능한 교통수단의 대안으로 각광받고 있음. - 에너지 활용으로 환경에 미치는 악영향과 연료 수요를 줄이기 위함. 리튬 이온 배터리 기술의 발전으로 전기차가 연료 차에 비견할만한 경쟁력을 가질 것이라는 예측에 다시 주목하고 있음. - 토요타, GM, 닛산, 테슬라, 혼다, 현대 등 여러 자동차 제조업체가 전기차 및 하이브리드 차 시장에 진출한 상태임. 닛산의 Leaf와 GM의 Volt는 원통형 리튬이온 배터리를 사용하고 있으며, 2012년 해당 차량의 판매량은 각각 5,200대, 15,200대에 달함. - 전 세계적으로 생산된 원통형 리튬 이온 배터리는 6억 6천만 개에 달하며, 이는 5,280 메트릭 톤의 리튬을 소비할 수 있는 규모임. 자동차 제조업체들은 미래 교통수단으로 리튬 이온 배터리를 활용하는 청정에너지 차량 생산에 관심을 가지고 있음. 2. 급부상하는 미래 전기차 리튬이온 배터리 시장이 발전하면서 전기차 및 전자 공학 분야에서도 리튬 이온 배터리에 대한 수요가 늘어나고 있음. 리튬 이온 배터리는 전기차의 필수 요소로 배터리의 성능이 좋을수록 엑셀 및 주행거리, 비용, 수명 등에서 더 나은 성능을 보임. 이렇듯 향상된 성능은 자동차 제조사의 경쟁력으로 이어짐. 배터리 산업 안전 조항에 의하면 하나의 리튬 이온 배터리 내부에는 8그램 이상의 리튬을 내장할 수 없고, 리튬 셀 안에 1.5그램 이상의 리튬을 저장할 수 없음. 2013년까지 약 7억개의 원통형 리튬이온 배터리가 생산될 것으로 추정되며, 이는 약 5,500 매트릭톤의 리튬을 소비할 수 있는 규모임. 116 한국산업기술평가관리원

3 특집 전기차 및 하이브리드 차량의 리튬이온 배터리 활용 부상 그림 I-1 리튬 이온 배터리의 활용도 글로벌 리튬 공급 리튬의 주요 원천은 브라인이 65%(소금물), 페그마타이트 25%(화강암의 일종), 퇴적암 10%로 이루어짐. 칠레, 아르헨티나, 브라질, 호주, 미국이 다량의 리튬을 보유하고 있음. (표면하 염수, 페그마타이트/스포듀민(경암)), 헥토라이트, 지열 염수, 홍토, 유전 염수 등이 주요 원천) 리튬은 남미 지역의 브라인에 중점적으로 분포되어 있음. 주요 리튬 생산업체들은 경암(스포듀민) 추출보다 쉽고 생산 단가가 저렴한 브라인 추출법을 사용함. 그림 I-2 글로벌 리튬 광석 자원 분포도(2012년 3012만 매트릭톤) Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 117

4 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2013 VOL 그림 I-3 국가별 리튬 생산 현황(2012년 37,000 매트릭톤) 전기차 및 하이브리드 전기차에 대한 수요가 높아지는 것에 발맞춰, 제조업체들은 리튬 이온 배터리를 재활용할 수 있는 방안을 강구해야 함. 리튬의 재활용으로 전체 리튬 공급량을 크게 향상시킬 수 있음. 남미 지역의 리튬 매장량 현재 전 세계 리튬 매장량은 3000만 매트릭톤이며, 리튬을 공급하는 국가들 남미 지역 국가들이 70%를 차지함(볼리비아, 칠레, 아르헨티나, 브라질 등). - 남미 지역의 리튬을 채광을 위해 많은 투자가 이뤄지고 있음. 그림 I-4 지역별 리튬 매장량 분포 118 한국산업기술평가관리원

5 특집 전기차 및 하이브리드 차량의 리튬이온 배터리 활용 부상 기타 지역의 리튬 매장량 남미 지역 이외의 리튬 공급 국가는 매우 적음. 중국의 리튬 매장량은 150만 매트릭톤, 호주, 미국, 짐바브웨는 각각 100만, 38만, 23만 매트릭톤의 매장량을 보유하고 있음. 리튬의 활용 리튬은 세라믹과 유리에서 가장 많이 활용됨(주로 강화제로 사용). 긴 수명과 노트북, 카메라, 스마트 폰, 태블릿 PC에 필요한 충전 기능으로 전자 산업에서의 수요가 증가하고 있음. 리튬 이온 배터리의 기술 발전과 전기차 및 하이브리드 차량 양산으로 인해 리튬 소비량이 증가할 것으로 기대됨. 그림 I-5 리튬의 활용 분야 리튬은 배터리 활용 전기 장치 및 전기차의 핵심 구성요소임. 현재 다양한 리튬 이온 배터리가 상용화된 상태임. 표 I-1 리튬 이온 배터리 종류 및 활용내역 SI. No. Batterty Type End Use Application 1 Lithium Cobalt Oxide Cell phones, Laptops and Cameras 2 Lithium Manganese Oxide 3 Lithium Phosphate 4 Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide 5 Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide 6 Lithium Titanate Power tools, e-bikes, EVs, Medical, Equipment, hobbyist(inventors apart from the R&D centers) Electric powertrain and grid storage Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 119

6 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2013 VOL 남미 지역으로부터의 리튬 구매 남미 지역의 리튬 매장량 집중 남미 지역 국가들이 탄산 리튬 공급의 약 70%를 차지하고 있는 한편, 중국은 15% 수준임. 미국이 최대 수입국으로, 전기차 및 하이브리드 차량에 쓰일 리튬 이온 배터리가 필요한 자동차 제조업체에서 가장 많은 리튬 수요를 보임. 볼리비아 볼리비아는 전 세계 리튬 매장량 70%를 보유하고 있으며, 리튬 채굴을 위한 신규 투자가 한창임. 볼리비아 정부는 2013년 1월 염수에서 탄산 리튬을 추출해내는 시험을 시작했고, 40톤에 달하는 탄산 리튬 공급이 가능할 것으로 보임. 2018년부터 매해 3만 톤의 탄산 리튬 공급이 가능할 것으로 예측되며, 전 세계 5번째로 큰 리튬 공급국가로 발돋움할 것으로 보임. 볼리비아 정부는 리튬 이온 배터리와 같은 완제품 수출을 계획하고 있으나, 리튬 채굴 산업에 더 중점을 두고 있어 리튬 이온 배터리 수출까지는 예상보다 더 오랜 시간이 소요될 것으로 예상됨. 표 I-2 볼리비아의 리튬 광산 개발 투자액(추정) Description Investments( 000 USD) Material&Equipment Lithium Carbonate Plant and Equipment 58,240 Potassium Choride Plant and Equipment 45,873 Boric Acid Plant and Equipment 41,481 Solar Evaporation Ponds 16,330 Service Facilities(Water supply system, electrical power(10mw) plant) 11,648 Buildings(office, maintenance, water house, lab, warehouse, etc.) 6,765 Storage facilities(input materials), by products, inventories, finished products) 9,710 Machinery Prouction wells and brine delivery system 10,537 Trucks and loading machines 5,080 Harvesting and pumpin equipment(pipelines, pumps, etc.) 9,167 Labor Construction Wages for construction, engineering and consultants 13, 한국산업기술평가관리원

7 특집 전기차 및 하이브리드 차량의 리튬이온 배터리 활용 부상 Working Capital Construction Importing and Freight Tariff 25,580 Working capital 10,185 Other Expenses Construction Start-up expenses(hiring, marketing, legal representation) 3,654 Land and transaction cost(government, municipal) 1,797 Other infrastructure costs 4,111 Mining Closure and other Expenses 2,800 Total Project Investments 276,319 * 출처: Frost & Sullivan Analysis 4. 리튬 밸류 체인 추출된 리튬은 리튬 금속, 리튬 미네랄(의약품 적합 정제 등급), 리튬 미네랄(산업별 등급)로 구분됨. 리튬 금속은 리튬 이온 배터리의 양극 제조에 사용됨. (그림 I-6)은 탄산 리튬의 밸류 체인과 전자 산업, 전기차 생산, 생명공학, 세라믹/유리 산업 등 다양한 산업에서 활용되는 리튬마다 어떠한 차이가 있는지를 나타내고 있음. 그림 I-6 리튬의 밸류 체인 * 출처: Frost & Sullivan Analysis Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 121

8 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2013 VOL 리튬이온 배터리의 밸류 체인 리튬 이온 배터리 산업을 구성하는 기업은 아래와 같이 구분됨. - 리튬을 추출하고 정제하는 광업 회사. - 리튬 이온 배터리 생산을 위한 양극, 음극, 화학 물질, 분리기, 부속품을 생산하는 기업. - 해당 구성요소를 배터리 셀로 조립하는 제조업체. - 전지 팩 업체를 거쳐 OEM에 제품을 전달하는 배터리 제조업체. - 자동차 제조업체나 노트북, 휴대폰, 태블릿 PC에 리튬 이온 배터리를 이용하는 전자제품 제조 회사. 그림 I-7 리튬 이온 배터리 밸류 체인 122 한국산업기술평가관리원

9 특집 전기차 및 하이브리드 차량의 리튬이온 배터리 활용 부상 5. 광업회사, 리튬 이온 배터리 및 전기차 제조사 리스트 리튬 이온 배터리 제조사 현황 미국과 일본이 전체 전기차 리튬 이온 배터리 생산량의 95%를 차지하고 있으며, 특히 미국의 자동차 제조사들로부터 늘어나는 전기차 리튬 이온 배터리 수요에 힘입어 배터리 차량에 더 많은 투자가 몰리고 있음. 표 I-3 세계 주요 리튬 이온 배터리 제조사 현황 SI. No. Company Lacation Sales Annual revenue USD(2012) 1 A123 Systems USA 44 Million 2 AESC Japan NA 3 BYD China Million 4 Electrovaya Canada 10.1 Million 5 GS Yuasa Japan Million 6 Hitachi Vehicle Energy Japan Million 7 Johnson Controls USA NA 8 LG Chem South Korea Billion 9 Panasonic Group Japan 17,866 Million 10 SB LiMotive Korea JV of Samsung+Bosch(NA) 주요 리튬 채굴기업 현황 표 I-4 글로벌 주요 리튬 채굴 기업 SI. No. Company Lacation Sales Annual revenue USD(2012) 1 Canadian Lithium Corp Canada 6 2 FMC Corp Argentina 12 3 Lithium One Inc./Galaxy Resources Australia 9 4 Nemaska Lithium Inc. Canada 11 5 Orocobre Limited Australia 6 6 Rockwood Lithium Chile 35 7 SQM Chile 22 8 Talixon Lithium Australia Western Lithium Corp USA 12 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 123

10 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2013 VOL 전기차 유형별 제조사 현황 표 I-5 전기차 유형별 제조사 현황 SI. No. Company EV HEV PHEV EREV 1 Audi * * 2 BMW * * * 3 BYD * 4 Bright Automotive * 5 Chevy * 6 Coda * 7 Cadiliac * 8 Fiat * 9 Fard * * 10 Ferrari * 11 Fister Karma * 12 Honda * * 13 Hyundai * 14 Infiniti * 15 Lexus * 16 Mercedes Benz * 17 Mitsubishi * 18 Nissan * 19 Porsche * 20 Suzuki * 21 Tesla * 22 Toyota * 23 Think City * 24 Volkswagen * 주) EV : 전기차, HEV : 하이브리드 전기차, PHEV : 플러그인 하이브리드 전기차, EREV : 주행거리 연장 전기차 124 한국산업기술평가관리원

11 특집 전기차 및 하이브리드 차량의 리튬이온 배터리 활용 부상 6. 리튬 이온 배터리 수요전망 기기별 리튬 이온 배터리 수요전망 스마트나 모바일폰, 노트북, 전기차에 활용되는 배터리의 시장은 향후 10년간 매년 약 10%씩 성장할 것이라고 예측됨. 그림 I-8 기기별 리튬 이온 배터리 소비 성장 전망 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 125

12 KEIT PD Issue Report PD ISSUE REPORT DECEMBER 2013 VOL 응용분야별 배터리에 사용되는 리튬 수요전망 향후 10년간 리튬 이온 배터리로 인해 소모되는 리튬의 양을 예측한 것임. 표 I-6 배터리에 사용되는 글로벌 리튬 수요 예측 Application/Tons (F) CAGR (Tons) Batteries for portable device 30,416 1,11, % Batteries for grid 500 7, % Batteries for EVs and HEVs 6,967 2,04, % Other Lithium Applicaitions 91,400 1,74, % Total Lithium Demandin Batteries 1,29,282 4,98, % 미국, 일본 및 여러 선진 유럽 국가들은 전기차와 하이브리드 전기차 생산과 판매량을 늘려 화석연료 사용량, 대기오염/ 이산화탄소 배출량을 줄이고 온실효과를 감소시키기 위해 노력하고 있음. 리튬 이온 배터리는 가볍고, 효율적이며, 높은 수명을 자랑하는 등 다른 종류의 배터리보다 성능이 우월함. 현재 리튬 이온 배터리는 노트북, 스마트 폰, 태블릿 PC, 카메라 등 많은 전자 장비에서 사용되고 있음. 특히 전기차 및 하이브리드 전기차의 효율성 향상에 많은 관심이 집중되어 있어, 자동차 산업에서의 리튬 이온 배터리 시장은 전망이 낙관적임. 126 한국산업기술평가관리원

13 특집 전기차 및 하이브리드 차량의 리튬이온 배터리 활용 부상 Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 127

Microsoft Word _전기차_국문full_수정.docx

Microsoft Word _전기차_국문full_수정.docx ( 천대 ) 3 25 Europe Japan USA China ( 천대 ) 25 2 승용차 (PV) 상용차 (CV) 2 15 1 5 15 1 5 16.6 16.12 17.6 17.12 18.6 18.12 16.6 16.12 17.6 17.12 18.6 18.12 ( 천위안 ) ( 천위안 ) 6 6 전기버스 5 전기승용차 5 4 4 ( 천대 ) 8, 6, 중국