산 업 포 커 스 1. 이차전지, 전기차 엔진의 수요 폭발 직전 기계에 생명을 불어넣어 주는 배터리가 인간의 비 23.3%의 57.5GWh로 예측된다. 심장만큼 중요해지고, 자동차 엔진으로서의 수요 향후 2020년 자동차용 LiB 세계시장은 가 곧 폭증할 수

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채환 학
5 years ago
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국내 이차전지산업 현황과 발전과제 산업포커스 국내 이차전지산업 현황과 발전과제 요 약 전기를 휴대하여 돌아다니고 자동차 엔진을 전기로 사용하는 배터리 전성시 대가 도래했다. 전기차 보급 확산으로 배터리 수요가 머지않아 폭증할 수도 있어, 한 중일 3국이 치열한 이차전지 대전을 벌이고 있다.

첫째, 전고체전지 개발 확산이 시급하며, 이를 위해 메가 컨소시엄 타입의 대규모 R&D 정책이 필요하다. 메가 컨소시엄 형태는 다부처 참여의 국가핵심 R&D 프로젝트를 수립하고 대기업, 중소 벤처기업, 연구소, 대학, 정부 모두가 참여하는 거대 규모 추진체계를 갖춰야 일본을 따라잡을 수 있다.

1 국내 이차전지산업 현황과 발전과제 산업포커스 국내 이차전지산업 현황과 발전과제 요 약 전기를 휴대하여 돌아다니고 자동차 엔진을 전기로 사용하는 배터리 전성시 대가 도래했다. 전기차 보급 확산으로 배터리 수요가 머지않아 폭증할 수도 있어, 한 중일 3국이 치열한 이차전지 대전을 벌이고 있다. 하지만 현재 주류인 리튬이온전지가 향 후 5~10년 이내에 성능향상, 용량증대, 안전성 등에서 한계에 도달한다는 점을 인식하고, 전고 체전지 등 차세대 배터리 개발에 집중하기 시작했다. 국내 이차전지산업 발전을 위해서는 현재 이 슈가 되고 있는 과제 해결과 함께 출력밀도, 에너지밀도 등의 성능제고, 획기적인 가격 저감 등에 집중 해야 할 것이다. 첫째, 전고체전지 개발 확산이 시급하며, 이를 위해 메가 컨소시엄 타입의 대규모 R&D 정책이 필요하다. 메가 컨소시엄 형태는 다부처 참여의 국가핵심 R&D 프로젝트를 수립하고 대기업, 중소 벤처기업, 연구소, 대학, 정부 모두가 참여하는 거대 규모 추진체계를 갖춰야 일본을 따라잡을 수 있다. 고 체전해질 재료는 매우 다양한 기술로 개발되고 있으며, 재료기술 혁신과 소재에 최적화된 제조공정 기술개 발이 관건이다. 둘째, 핵심소재(리튬, 코발트, 니켈, 망간 등)의 광물자원 확보를 위한 적극적인 해외광산 개발정책이 시급하다. 요즘 이들 소재의 국제가격이 급등하여 국내 배터리업계가 원재료 조달에 비상이 걸렸다. 전기차 수요는 점차 증가하지만 배터리의 핵심 광물소재 공급은 한정되어 있기 때문이다. 향 후 차세대전지가 어떤 종류이든지 리튬은 계속 사용한다는 점을 인식하고, 해외 리튬광산 업체와 의 합작투자 등 장기 제휴체제를 갖춰야 할 것이다. 셋째, 이차전지 관련 전문인력의 대폭적 인 양성이 필요하다. 이차전지산업의 급작스러운 성장으로 R&D인력이 절대적으로 부 족하다. 특히 대학에서 전기화학 분야의 전공학생을 대폭 증원해야 하고, 배터리 관련 R&D인력 양성을 위해 대학중심의 R&D 프로젝트를 지원하여 학생 들의 R&D과제 참여를 통해 학습 및 노하우 축적이 이루어지도 록 제도 마련이 필요하다. 20 KIET 산업경제

2 산 업 포 커 스 1. 이차전지, 전기차 엔진의 수요 폭발 직전 기계에 생명을 불어넣어 주는 배터리가 인간의 비 23.3%의 57.5GWh로 예측된다. 심장만큼 중요해지고, 자동차 엔진으로서의 수요 향후 2020년 자동차용 LiB 세계시장은 가 곧 폭증할 수도 있어, 한중일 3국이 치열한 이 GWh, 2025년에는 254.9GWh로 급속 확대가 전 차전지 대전을 벌이고 있다. 망된다. 독일이 2030년부터 영국과 프랑스는 2040 그동안 이차전지는 모바일 IT기기(휴대폰, 노 년부터 내연기관차의 신차판매를 금지한다고 발 트북PC 등)에 사용되는 소형 위주의 리튬이온전 표했듯이 각국의 환경규제가 더욱 심화되어 자동 지(Lithium-ion Battery)가 발전되어 시장을 확장 차업계의 EV 신차투입 방침도 앞당겨지고 있다. 하고 고성능화되어 왔다. 하지만 이제는 전기차 그러나 EV 시장은 계속 성장하겠지만 EV의 보조 용이나 에너지저장장치(ESS)용의 중대형 위주로 금이 점차 삭감되고 원재료(리튬, 코발트 등) 가 배터리가 개발되고 시장이 확대되는 이차전지 전 격상승 등 많은 과제를 해결해야 하는 저가격화 성시대가 시작됐다. 의 획기적인 기술이 요구된다. 일본의 야노경제연구소 자료에 의하면, 2016년 한편, EV의 동력원인 리튬이온전지는 수십 종 세계 자동차용 리튬이온배터리(LiB) 시장은 전년 류의 원부자재 및 재료로 구성되지만 양극재, 음 대비 52.6% 증가한 46.6GWh로 급격한 성장을 이 극재, 전해질액, 분리막의 주요 4대 재료가 대부 루었다. 이는 각국 정부의 적극적인 전기차(EV) 분을 차지하고 있다. 보급 정책에 따라 중국을 중심으로 EV 판매가 급 일본의 야노경제연구소 자료에 의하면, 2016년 증했기 때문이다. 하지만 2017년은 중국 정부의 리튬이온배터리의 세계 4대 재료시장은 전년대 보조금 삭감, 전기버스 전용으로 보조금 지급 기 비 40.1% 증가한 약 99억 달러로 추계된다. 이는 준의 엄격화 등으로 성장률이 다소 둔화된 전년대 자동차용 LiB가 시장 성장을 견인했기 때문이며, <표 1> 자동차용 LiB 세계 시장현황과 전망 단위 : MWh, % (F) 2018(F) 2019(F) 2020(F) EV (증가율) 11, , , , , , , , HEV (증가율) , , , PHEV (증가율) 2, , , , , , , , 합계 (증가율) 14, , , , , , , , 자료 : 矢野経済研究所, 車載用リチウムイオン電池世界市場に関する調査 ( ). 주 : PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle. 2025(F)

3 국내이차전지산업현황과발전과제 양극재 음극재 전해액 분리막 합계 < 표 2> 리튬이온배터리의주요소재별세계시장추이와전망 단위 : 백만달러, % (F) 2018(F) 2019(F) 2020(F) 3,173 (13.6) 838 (16.4) 716 (6.9) 1,234 (8.9) 5,961 (12.1) 자료 : 矢野経済研究所 ( ). 3,597 (13.3) 1,000 (19.4) 1,018 (42.2) 1,433 (16.1) 7,048 (18.2) 5,017 (39.5) 1,352 (35.2) 1,656 (62.7) 1,852 (29.2) 9,877 (40.1) 7,368 (46.9) 1,639 (21.3) 1,598 (-3.5) 2,194 (18.5) 12,800 (29.6) 9,115 (23.7) 2,073 (26.5) 2,198 (37.5) 2,638 (20.2) 16,025 (25.2) 10,533 (15.6) 2,506 (20.9) 2,708 (23.2) 3,149 (19.3) 18,897 (17.9) 11,942 (13.4) 3,083 (23.0) 3,373 (24.5) 3,691 (17.2) 22,088 (16.9) < 표 3> LiB용 4대소재의국별시장점유율 단위 : % 양극재 음극재 전해액 분리막 중국 일본 한국 기타 합계 자료 : 矢野経済研究所 ( ). 2017년이후도계속자동차용 LiB 재료의수요가확대될전망이다. 이는원재료비용상승도주요인으로볼수있으며, 특히리튬이나코발트등의가격상승이가파르게오르고있다. LiB의 4대재료시장성장은중국이견인하고있으며, 한국은그뒤를이어가고있다. 중국업계는 2017년이후에도내수확대에힘입어 LiB 재료시장을이끌어갈것으로전망된다. 2. 한국업계의세계시장지배력지속적강화 세계적으로기후변화에대응한전기차보급확 대및 ESS 설치확산으로중대형이차전지수요가 증대되고있으며, 스마트폰보급확대로소형배 터리수요도증가하고있다. 하지만전기차보급 22 KIET 산업경제

4 산업포커스 수출 수입 < 표 4> 한국이차전지수출입추이 단위 : 백만달러, % 리튬이온 2,265 (9.7) 2,268 (0.1) 2,030 (-10.5) 2,328 (14.7) 3,519 (51.2) 니켈카드늄 1 (315.1) 2 (30.4) 1 (-57.0) 3 (257.0) 1 (-63.7) 납축전지 1,384 (15.9) 1,547 (11.8) 1,515 (-2.1) 1,536 (1.4) 1,834 (19.4) 기타축전지 310 (-31.6) 289 (-6.8) 397 (37.5) 534 (34.3) 18 (-96.6) 부분품 666 (-23.5) 621 (-6.7) 628 (1.1) 568 (-9.5) 579 (1.8) 수출전체 4,627 (1.0) 4,728 (2.2) 4,572 (-3.3) 4,970 (8.7) 5,951 (19.7) 리튬이온 512 (10.3) 462 (-9.7) 403 (-12.9) 395 (-2.0) 671 (70.0) 니켈카드늄 19 (15.8) 19 (0.0) 11 (-39.3) 15 (29.7) 14 (-3.5) 니켈수소 10 (-0.8) 10 (0.0) 10 (0.0) 10 (0.0) 11 (10.3) 납축전지 66 (-1.5) 68 (3.0) 68 (0.0) 69 (1.5) 83 (20.3) 기타축전지 106 (3.4) 102 (-3.4) 172 (68.0) 143 (-17.0) 22 (-84.4) 부분품 60 (-36.7) 65 (9.3) 81 (24.6) 74 (-8.9) 91 (23.) 수입전체 772 (2.4) 727 (-5.9) 745 (2.5) 706 (-5.3) 893 (26.5) 자료 : 한국무역협회통계에의해작성 (2018.2). 은배터리의저가격화난제가해결되지않았기때문에시장성장본격화개시는다소시간이필요할것으로보인다. 2017년한국의이차전지수출은전년대비 19.7% 증가한약 60억달러를수출했다. 한국의수출주력품목은리튬이온전지이며, 자동차시동에필요한납축전지수출도꾸준히증가하고있다. 리튬배터리는베트남의삼성전자스마트폰공장으로수출하는분량이큰비중을차지하고있다. 전기차용등중대형배터리는현지생산, 현지소비전략을취하고있다. 현재국내에는 ESS용리튬이온전지의공급부족현상이작년에이어금년에도지속될것으로보인다. 특히정부의태양광발전보급확대정책에따라중소기업들이공급하는소용량태양광발전연계형 ESS용의배터리수급은심각한수준에 이르렀다. 현대일렉트릭, 효성, LS산전등대기업들이대규모용량의배터리를모두구입하기때문에중소기업은우선순위에서밀리고있는실정이다. 국내리튬이온전지업계는 LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션, 코캄등이며, 대부분전기차용이거나대규모 ESS업계에우선공급되고있다. 한편, 이차전지의국제경쟁구도는한중일 3국업체가시장을주도하고있다. 세계전기차시장에서큰비중을차지하는중국이외국산배터리규제로, 한국산의중국시장진입이불가한상황임에도불구하고유럽과미국시장에서한국의 LG화학및삼성SDI가상당한입지를확보하고있다. SK이노베이션도점차시장점유율을확보하는추세이므로, 한국업계의시장지배력은더욱강화되고있다

5 국내이차전지산업현황과발전과제 < 표 5> 2017 년세계전기차용배터리업계의출하량순위 단위 : MWh, % 순위 제조사명 성장률 세계시장점유율 파나소닉 ( 일 ) 7, , CATL( 중 ) 6, , BYD( 중 ) 7, , LG화학 ( 한 ) 1, , 삼성SDI( 한 ) 1, , Optimum( 중 ) 2, , Farasis( 중 ) 0.3 1, BAK( 중 ) , PEVE( 일 ) 1, , AESC( 일 ) 1, , 기타 11, , 합계 43, , 자료 : 중국과학기술부 (2017), 중국창업벤처투자통계분석. SNE 리서치에의하면 2017 년세계업계의전기 차용배터리출하량순위에서 LG 화학 4 위및삼성 SDI 5 위를기록했다. 하지만중국업계를제외하 면 LG 화학과삼성 SDI 가파나소닉에이어 2 3 위 를차지했다. SK 이노베이션도 7 위를차지하여국 내빅 3 업계가모두 10 위권에들었다. 3. 국내업계의해외투자를통한시장개척 한국최첨단기술의이차전지업계가중국전기자동차시장에진출했다가중국정부의악성규제로낭패를보고있다. 삼성SDI와 LG화학은 2015 년중국현지에대규모전기차배터리공장을건설했다. 하지만 2016년초부터 전지모범규준인증 이라는제도를내세워, 이들기업이생산한배터리에대해전기차보조금지급대상에서제외했다. 이로인해 LG화학및삼성SDI의중국공 장이정상가동되지못하고있으며, SK이노베이션은 2017년초에결국중국에서의배터리생산을중단했다. 반면에국내배터리소재업계에는중국투자가매우활발히진행되고있다. 중국측에서합작투자를유도하고있고, 우리기업도이를선호하고있는실정이다. 우리기업은투자부담을줄이면서중국시장의영업망을쉽게확보하여, 세계최 24 KIET 산업경제

6 산업포커스 LG 화학 삼성 SDI SK 이노베이션 < 표 6> 국내이차전지관련업계의해외투자동향 중국, 유럽등해외투자동향 중국난징및미국미시간주투자에이어폴란드 Breslau 공장에 14 억유로를투입하여 2018 년약 10 만대전기차용배터리공급, 향후 30 만대공급예정 중국시안투자 (2015 년양산개시 ) 에이어헝가리공장은 2017 년 5 월준공하여연간 5 만대의전기차용배터리공급능력을갖추는데 3 억유로투입 중국현지생산중단상태이나, 헝가리에 6 억 5,000 만유로투자의공장건설시작 (2018.3) 하여 2020 년양산가동예정 포스코 ESM 중국화유코발트와저장성에전구체및양극재합작법인계약체결 (2018.1) 코스모신소재 엘앤에프 에코프로 후성 중국산둥뉴파우더코스모에이엠앤티를합작설립 (2016 년 ) 하여양극재생산라인구축 중국소재업체진허와업무협약 (2017 년 ) 맺고영업망과생산시설공유 중국양극재기업 GEM 과합작설립추진중이며, 2018 년 3 월말출자결정예정 전해질염의중국현지기업 (49% 지분 ) 과합작사설립을통해증설투자진행 씨아이에스 이차전지장비업체하오넝유한공사와합작사설립 (2015 년 ) 자료 : 산업연구원 (KIET) 정리 (2018.2). 대의시장을선점하겠다는전략이다. 하지만, 이는중국기술의추격을대폭앞당기는결과를초래하여부메랑으로돌아올위협을자초하고있는것이다. 중국기업은저급한기술력의한계를단기간에극복할수있기때문에정부에서합작투자를적극적으로유도하고있는것이다. 중국이원하는기술을우리기업이아직은가지고있기때문에한국과중국공장의기술격 차를최대한유지할수있는전략적접근이필요하다. 한편, 국내배터리업계는중국시장난제를타개하기위한돌파구로유럽현지투자를확대하고있다. LG화학은중국난징의어려움을극복하기위해국내청주, 미국미시간주, 폴란드브레슬라우등에서배터리양산을도모하고있다. 삼성SDI 는유럽시장개척을위해헝가리에연간약 5만 < 그림 1> 국내이차전지업계의해외투자추이 180, , , , ,000 80,000 60,000 40,000 20,000 0 ( 천달러 ) ( 건수 ) 투자금액 신고건수 자료 : 수출입은행통계에의해작성 (2018.2)

7 국내이차전지산업현황과발전과제 < 표 7> 국내이차전지제조업의주요국별투자현황 국가 신고건수 ( 건 ) 투자액 ( 천달러 ) 베트남 3 10,072 오스트리아 2 36, 인도 1 1,000 인도네시아 중국 21 89,732 베트남 2 5, 인도 1 3,000 중국 12 60,664 헝가리 2 38,458 말레이시아 1 3,000 미국 ~9 베트남 5 7,000 인도 1 9,000 중국 11 19,061 헝가리 1 4,988 자료 : 수출입은행통계에의해작성 (2018.2). 대분량의전기차용배터리공장을준공 (2017.5) 했다. 이로써삼성SDI는국내울산, 중국시안과함께전기차용배터리 3각거점체제를구축했다. SK이노베이션은중국공장중단대신에유럽수요에대응하기위해헝가리에배터리공장을설립하고있다. 헝가리공장은연간 7.5GWh의배터리를생산할수있는규모로, 2018년 3월착공해 2020년초양산을개시할계획이다. 현재유럽에서는양극판, 음극판, 전해질이조합된배터리셀을생산할수있는기업이전무한상태이다. 이때문에유럽의배터리관련기업에는위협이되겠지만, 유럽자동차기업에는전기차출시를앞당길수있는기회가될수있다. 업계는배터리셀이무겁고예민한탓에물류비가많이들어현지생산을통해시장개척전략을구사하고있다. 4. 전고체전지, 게임체인저로급부상 리튬이온전지시대에주도권을놓친일본기업 과자동차업계중심으로차세대전지기술확보에 적극적으로나서고있다. 리튬이온전지 (LiB) 는일 본소니 1) 가 1991 년최초로상용화개발에성공한 1) 현재는 LiB 제조하는소니에너지를무라다 ( 村田製作所 ) 에매각한상태이다. 26 KIET 산업경제

8 산업포커스 이후 30 여년간양극재및음극재재료개발, 배합 비율조정등을지속적으로혁신시켜왔다. 하지 만최근들어리튬전지의성능향상속도가둔화 되고자동차요구수준을충분히만족시켜주지 못하고있다. 더욱이액체나젤형태의전해질은 리튬전지를충격이나압력으로발화위험성이높 고충전소요시간이길어지는취약한문제점이 있다. 이로인해향후 5~10 년이내리튬전지용량 이한계점에도달할것이란예측도나오고있다. 이때문에배터리업계는차세대전지개발에주 력하고있다. 차세대전지는대체로전고체전지, 리튬에어전지, 리튬황전지, 나트륨이온전지등이 있는데, 그중에서전고체전지 2) 가가장유망한이 차전지이다. 전고체전지는기존리튬이온전지의양극과음 극사이에서리튬이온을전달하도록채워넣은액 체전해질과분리막을고체전해질층으로대체한 것이다. 현재개발중인고체전해질은소재별로 2) 전고체전지 ( 全固体電池 ) 는기존리튬이온전지의양극과음극사이에액체전해질및분리막을고체전해질층으로바꾼것이며, 액체전해질의취약점을획기적으로개선하여자동체용배터리에최적화된미래유망제품이다. 세라믹 ( 황화물계 산화물계 ), 고분자, 세라믹및고분자의복합재등으로구분된다. 이러한고체전해질은액체에서의발열 인화성이없어져안전성을대폭높일수있고, 충전속도를획기적으로향상시킬수있다. 또한구동전압도대폭높일수있고에너지밀도를현재리튬이온전지의상한선 ( 약 250Wh/ kg ) 이상으로향상시킬수있고, 고온이나고전압환경에도성능저하를막을수있어, 자동차를비롯한수송기계에매우적합한꿈의배터리라고할수있다. 이러한장점때문에업계에서는전고체전지의양산개발을위해역량을집중하고있다. 하지만아직까지고체전해질이액체보다리튬이온이동이원활하지않아기존리튬이온전지와비슷한수준의성능확보가달성되지않고있다. 즉용량측면에서는기존리튬전지와비슷한수준에도달했지만, 수명을늘리는기술은해결해야할과제이다. 현재자동차용배터리의주류는리튬이온전지이지만, 자동차업계가전고체전지개발에가장적극적으로힘을쏟고있다. 전고체전지는현행의리튬이온전지에비해안전성이높고고출력을낼수있기때문에, 장거리주행에적합한전기 리튬이온전지 전해질액체고체 < 표 8> 리튬전지와전고체전지의특징비교 전고체전지 충전시간수시간 5 분만에 80% 충전, 초급속충전가능 주행거리 400km 리튬이온전지의 2 배이상 문제점 장점 인화성, 누수액, 충전시간, 전압및밀도한계 기술진화, 성능개선 자료 : 산업연구원 (KIET) 정리. 재료개선, 수명장기화, 전기차용고성능품의화재취약성, 전극과전해질의계면저항증대, 전기차용고성능품의양산기술미확립 안전성향상, 고에너지밀도화가능, 자기방전대폭저감, 전지설계자유도증대, 다층화가능, 플렉서블화가능, 기판부착가능

9 국내이차전지산업현황과발전과제 < 표 9> 국내업계의전고체전지관련특허 (2007~17) 기업 특허건수 삼성SDI 50 현대자동차 48 LG화학 25 포항산업과학연구원 (RIST) 16 자료 : NIKKEI ELECTRONICS(2018.1). < 표 10> 전지별특성및국내외개발기관 전고체전지 금속공기전지 리튬황전지 Na 이온전지 다가 ( 多価 ) 전지 (Mg, Ca, 등 ) NAS 및 NaNiCl2 전지 특성및핵심기술 - 고에너지밀도, 고출력밀도, 장수명, 제조공정단순화, 대형화, 저가화, 안전화가능 - 계면저항및분극저항감소, 고이온전도전해질기술 - 전극고용량 고에너지밀도화, 전도도향상 - 충전과전압감소로충전성능개선, 전해질수명, 계면저항감소, Li 부피팽창제어, 부반응억제기술 - 이론값수계 1,920Wh/kg, 비수계 1,440Wh/kg - 고에너지밀도, 저가, ~Poly S 용출억제 - Li metal 안전성, 전극성능, 장수명확보, 대용량화기술 - 현재수준 900mAh/g, 충방전가능셀제작 - 리튬이온전지대비 90% 저가, 낮은작동온도 (57~190, Na1-xMxO2 57 ) - 현재수준에너지밀도, 작동전압, 안전성등이낮음 - 고에너지밀도, 장수명, 고안전성, 저가화 - 고전위, 고에너지밀도, 양극, 전해액기술 - 현재수준충방전가능한기초수준 - β-al2o3 전해질, Na or NiCl2, S 전극 - 안전성, 전해질성능향상, 접합기술, 저가화및장기내구성확보 국외 도요타 ( 일 ), Hitachi( 일 ), Sony ( 일 ), 무라타제작소 ( 일 ), 이데미츠 ( 일 ), Planar Energy( 미 ), 동경공대 ( 일 ), 교토대 ( 일 ) IBM( 미 ), 도요타 ( 일 ), 미쓰비시 ( 일 ), 도시바 ( 일 ), Arotech( 이스라엘 ), 켐테크 ( 독 ), AIST( 일 ), 규슈대 ( 일 ) SION Power( 미 ), 미테이론 ( 일 ), 캠브리대 ( 영 ), 북경대 ( 중 ), 워털루대 ( 캐 ) Yuasa( 일 ), 스미토모전기 ( 일 ), Pacific Northwest( 미 ), 교토대 ( 일 ) BIU 대 ( 이스라엘 ), Pellion Tech( 미 ), MIT ( 미 ), 상하이교통대 ( 중 ) NGK( 일 ), GE( 미 ), Ceramatec ( 미 ), Fiamm Sonick( 스 ), SIC- CPS( 중 ) 개발기관 국내 현대자동차, LG 화학, 삼성 SDI, GS 칼텍스, 정관로케트전지, ETRI, 서울대, 생기연, KIST, UNIST, KICET 현대자동차, 삼성전자, 에기연, KIST, KERI, KETI, 화학연, 자부연, KAIST 현대자동차, LG 화학, SK, KERI, KAIST, 화학연, KETI, 자부연, 동아대, 연세대 SK 이노베이션, 일진, KIST, 경상대, 서울대 LG 화학, SK 이노베이션, KETI, RIST, 울산과기대 화인테크, 포스코에너지, RIST, 건국대, KICET, KIST 자료 : 한국전지산업협회. 차개발에크게기여할것으로기대한다. 따라서 자동차업계는전고체전지의양산시점이전기자 동차보급의전환점이될것으로판단하고, 2025 년이전을목표로전기자동차개발을서두르고 있다. 전고체전지양산개발에가장적극적인업체는 28 KIET 산업경제

10 산업포커스 일본도요타자동차이며, 도요타자동차는산학협력공동개발을통해황화물계고체전지개발을진행하고있다. 도요타는이미상당한기술개발성과를이루어전고체전지의전기차를시험주행하고있으며, 2022년전고체전지의전기자동차를출시할목표를세우고있다. 또한무라타는세라믹적층기술을이용하고히타치, 교세라등도다른방식으로전고체전지를개발하고있다. 도레이, 스미토모화학등소재업체도전고체전지용소재개발에적극나서고있다. 국내는삼성SDI 나 LG화학, 현대자동차등이전고체전지개발에역량을집중하고있다. 특히전기차개발에지극히소극적이었던현대자동차가남양연구소배터리선행개발팀을중심으로전고체전지를독자개발하며관련기술을확보하고있다. 또한 2017년전자부품연구원 (KETI), 울산과학기술원 (UNIST), 성균관대, 중소기업등이전고체전지 R&D컨소시엄을구성하여고체전해질개발사업을진행하고있다. 이는정부전략적핵심소재개발사업 (5년간 ) 의일환으로추진되고있다. 한편, 전고체전지외에도정부에서추진하고있는리튬이온이차전지관련프로젝트는전기차용배터리수출을확대하고자주행거리를연장 (2020년성능 2배 ) 하는고밀도이차전지개발프로젝트 (2016.9) 를추진하고있다. 이는중대형이차전지시장선점을위해 2020년전기차 1 회충전으로서울 ~ 부산 (400km) 주행가능한중대형고밀도이차전지개발을목표로하고있다. 또한전기차와이차전지업계의글로벌주도권을확보하고관련기업간협력을극대화하기위해전기차-이차전지융합얼라이언스를추진하고있다. < 표 11> 고밀도이차전지개발프로젝트목표및내용 개발내용 전지 150Wh/kg 300Wh/kg 전기차용이차전지에너지밀도향상 양극 600mAh/cc 700mAh/cc 니켈함량 80% 이상의층상계양극소재개발 음극 610mAh/cc 700mAh/cc 실리콘탄소복합음극활물질개발 전해액 4.5V 5.0V 다기능, 고기능성전해액및첨가제개발 분리막 20μm 18μm 접착성다층구조세라믹코팅분리막개발 자료 : 산업통상자원부. < 표 12> 전기차 - 이차전지융합얼라이언스참여기관개요 정부 : 산업통상자원부 전기차및이차전지 : 현대자동차, LG 화학, 탑전지, 자동차부품연구원 소재기업 - 양극 : 포스코 ESM, 코스모신소재, 전기연구원 (KERI) - 음극 : 포스코켐텍, 일진전기, SJ 신소재, 전자부품연구원 (KETI) - 전해액 : 에스티팜, 엔켐, 한국전자통신연구원 (ETRI) - 분리막 : W-SCOPE, 수산고분자, 한국과학기술연구원 (KIST) 자료 : 산업통상자원부

11 국내이차전지산업현황과발전과제 5. 발전과제 냉장고발명으로식품저장이인간삶의질을바꿨듯이, 배터리발명으로전기저장이인간삶의질을새롭게바꾸고있다. 전기를휴대하여돌아다니고자동차엔진을전기로사용하는배터리전성시대가도래했다. 인공지능 (AI) 이나지능로봇을통해인간삶을더욱풍요롭게만들기위해서는이들에동력원이되는더욱성능좋은배터리를개발해야한다. 현재주류인리튬이온전지는향후 5~10년이내에성능향상, 용량증대, 안전성등에서한계에도달한다는점을인식하고전고체전지등차세대배터리개발에시선을집중하기시작했다. 따라서국내이차전지산업발전을위해현재이슈되는과제해결과함께출력밀도, 에너지밀도등의성 능제고, 획기적인가격저감등에집중해야한다. 첫째, 전고체전지개발확산이시급하며, 이를위해메가컨소시엄타입의대규모 R&D 정책이필요하다. 메가컨소시엄형태는다부처참여의국가핵심R&D 프로젝트를수립하고, 대기업, 중소벤처기업, 연구소, 대학, 정부모두가참여하는거대규모추진체계를갖춰야한다. 이런과정을통해일본을따라잡을수있을것이다. 한국의전고체전지기술은일본에비해상당히뒤처져있는실정이다. 고체전해질재료는매우다양한기술로개발되고있으며, 재료기술혁신과소재에최적화된제조공정기술개발이관건이다. 따라서요즘배터리전성시대의키워드는단연전도체전지임을인식하고새로운동력원을개척해 < 표 13> 이차전지의발전과제 - 이차전지의가격대폭저감및주행거리연장 - 이차전지의기초소재대규모안정적조달 리튬, 코발트, 니켈, 망간등의원료조달 셀제조기업의대규모설비투자및대량공급체제구축 - 충전시간의대폭단축 - 이차전지용량열화의개선 과충전이나과방전 고온저온환경의성능저하 - 차세대이차전지개발의실현가능성 전고체전지의실용화시기단축 자료 : 산업통상자원부. < 표 14> 국내이차전지산업의강약점 강점 셀제조기술최고수준 리튬이차전지세계수준 대기업의과감한투자 국제적동반관계구축 자료 : 산업연구원 (KIET). 약점 기초연구취약 소재, 부품, 설비등주변산업취약 높은원자재해외의존도 전문기술인력부족 30 KIET 산업경제

산업포커스 야한다. 둘째, 핵심소재 ( 리튬, 코발트, 니켈, 망간등 ) 의광물자원확보를위한적극적인해외광산개발정책이시급하다. 요즘이들소재의국제가격이급등하여국내배터리업계가원재료조달에비상이걸렸다. 전기차수요는점차증가하고있는데배터리의핵심광물소재공급은한정되어있고, 과거자원외교의부작용을우려해정부의소극적정책대응도한몫하고있는결과이다.

12 산업포커스 야한다. 둘째, 핵심소재 ( 리튬, 코발트, 니켈, 망간등 ) 의광물자원확보를위한적극적인해외광산개발정책이시급하다. 요즘이들소재의국제가격이급등하여국내배터리업계가원재료조달에비상이걸렸다. 전기차수요는점차증가하고있는데배터리의핵심광물소재공급은한정되어있고, 과거자원외교의부작용을우려해정부의소극적정책대응도한몫하고있는결과이다. 향후차세대전지가어떤종류이든지리튬은계속사용된다 는점을인식하고, 해외리튬광산업체와의합작투자등장기제휴체제를갖춰야할것이다. 셋째, 이차전지관련전문인력의대폭적인양성이필요하다. 이차전지산업의급작스러운성장으로 R&D인력이절대적으로부족하다. 특히대학에서전기화학분야의전공학생을대폭확대해야하고, 또한배터리관련 R&D인력양성을위해대학중심의 R&D프로젝트를지원하여학생들의 R&D과제참여를통한학습및노하우축적이이루어지도록제도마련이필요하다. 주대영신산업연구실 연구위원 joody@kiet.re.kr / < 주요저서 > 메모리반도체경기전망과발전과제 (2018) 각국의인공지능 (AI) 선점을위한개발경쟁실태 (2017, 공저 )

Microsoft Word _전기차_국문full_수정.docx

Microsoft Word _전기차_국문full_수정.docx ( 천대 ) ( 천대 ) 3 25 2 유럽미국일본중국 25 2 승용차 (PV) 상용차 (CV) 15 15 1 1 5 5 16.6 16.12 17.6 17.12 18.6 16.6 16.12 17.6 17.12 18.6 ( 천위안 ) ( 천위안 ) ( 천대 ) 6 5 전기버스 (L) 전기승용차 (R) 6 5 8, 6, 4 4 3 3 4, 2 1 2 1 2, 15