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1 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 3 산업이슈 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 Ⅰ. 친환경자동차와 2 차전지의부각 Ⅱ. 리튬이온전지시장의성장과실용성향상의요건 목 차 Ⅲ. 소재별개발동향및시장현황 Ⅳ. 전망과과제 Ⅰ. 친환경자동차와 2 차전지의부각 본격적인친환경자동차시대의개막 친환경자동차는화석연료의사용억제와온실가스의배출감소를목적으로하는자동차 - 상업판매중인친환경자동차는하이브리드차 (Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그인하이브리드차 (Plug-in HEV), 전기차 (EV) 등 3종류 - HEV는주동력원으로내연기관을사용하면서전기모터를병용, PHEV는주동력원으로전기모터를사용하면서내연기관을병용, EV는전기모터만을사용 내연기관을통해온실가스를배출하는 HEV 및 PHEV보다모터로운행되어온실가스배출이없는 EV가진보된개념의친환경자동차 1) * 본고는산은경제연구소조경진수석연구원이집필하였으며, 본고의내용은집필자의견해로당행의공식입장이아님 1) 전기충전에필요한전력을화력발전소에서생산할경우발생되는온실가스는논외

2 4 산업이슈 < 친환경자동차종류및특징 > 핵심부품 차종 연료 엔진 모터 전지 HEV 화석연료 O O O PHEV 전기 O O O EV 전기 O O 특징 30km 미만저속주행시전기모터로, 고속주행시내연기관을작동 제동시모터가운행을멈추고전지를충전 주로모터를사용하여운행하다배터리가방전된후부터내연기관이작동 전지는외부전원을이용하여충전 내연기관은없고전기를이용하여모터구동 전지는외부전원을이용하여충전 10년이후친환경자동차의신규모델출시가증가하는추세 - 10년 HEV 4종, PHEV 1종, EV 9종등총 14종의친환경자동차가출시되었으나 11~ 13년간 HEV 22종, PHEV 10종, EV 21종등출시차종이큰폭으로증가할전망 자동차업체들은친환경자동차시장의경쟁에서뒤처지지않기위해타업체와비슷한시기에신규모델을출시 10년 4분기에출시된 GM( 美 ) 의 Volt 와 Nissan( 日 ) 의 Leaf 는가격과성능면에서대중성을보여시장에서타신규모델보다주목 년 Toyota( 日 ) Prius(HEV) 의판매가시작된이후 HEV위주로전개되었던친환경자동차경쟁이 Volt(PHEV) 와 Leaf(EV) 의등장에따라 EV로확대됨 - Volt와 Leaf의판매동향을통해향후친환경자동차시장의확대가능성을가늠해볼수있을것으로기대

3 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 5 < 출시및출시예정친환경자동차신모델현황 > 차종 HEV BMW X3 Hyundai Sonata Porsche Cayenne S VW Touareg Audi Q5 BMW 5 series Honda Fit Lexus CT 200h Mercedes E-Classs Toyota Sienna Audi A6 Kia Optima VW Jetta Cadillac CTS Ford C-Max Toyota Carolla VW Golf 4 종 등 11 종 등 4 종 등 7 종 PHEV GM Volt Fisker Karma Toyota Pirus Opel Ampera Cadillac ATS Fisker Nina Ford Escape Volvo C30 Diesel 1 종 3 종 등 7 종 EV Tesla Roadster BYD e6 Ford Transit Mini E Mitsubishi imiev Nissan Leaf CT&T Ford Focus Infiniti Sedan Peugeot Urban EV Renault Fluence Z.E Audi e-tron Fiat 500 Lexus LF-A Renault City Car Tosla Model S Toyota Pirus 등 9 종 등 9 종 등 12 종 합계 14 종 23 종 23 종 7 종 자료 : 업계자료 < 친환경자동차판매현황 > HEV 판매현황 - 전세계 HEV 판매량은 04년 10만대를넘어선이후시장이확대되어 09 년 74만대판매를달성하며전체자동차판매량의 1.2% 를점유 09년기준세계 HEV 판매의 87% 가미국과일본에서발생하였으며시장점유율의 90% 가일본의 Toyota, Honda

4 6 산업이슈 EV 및 PHEV 판매현황 - 10년 4분기부터 Nissan( 日 ) 의 Leaf (EV) 와 GM( 美 ) 의 Volt (PHEV) 의판매가시작 Nissan의 Leaf는 2011년 1~5월까지세계에서 7,568대가판매되었으며 GM의 Volt는미국에서만동기간 2,184대가판매 - 최근까지 Leaf 와 Volt 의판매량은전체자동차판매량대비미미하나잠재적인수요가있다는것은확인 1회충전시 100~150km 에불과한주행거리, 긴충전시간, 높은가격등에도개인들의잠재수요가있다는것을입증 Leaf는 10년미국시장에서사전예약결과 20,000대의선주문을받음 < Leaf 와 Volt 11년월별판매량추이 > 기업국가 1월 2월 3월 4월 5월합계미국 ,142 2,167 일본 962 2, ,939 Nissan Leaf 기타 합계 1,052 2,661 1, ,603 7,568 GM Volt 미국 ,184 자료 : 글로벌인사이트, GM

5 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 7 세계자동차산업의주도권을잡기위한친환경자동차경쟁심화 자동차산업은각국의기간산업이므로친환경자동차산업으로패러다임전환시국가간, 산업간판도에큰변화가예상 - 자동차산업은세계적으로매출액이 1조달러, 1천만명이상을고용하는제조업으로국가의경제성장에주도적인역할 철강, 기계등전통산업뿐아니라정보기술, 에너지, 환경등에도생산유발과기술파급효과가큰산업 친환경자동차로의패러다임변화는내연기관위주의자동차산업에서뒤쳐진주체들에게입지의변화를꾀할수있는기회 - 미국정부는일본, 유럽등에빼앗겼던자동차산업의주도권회복을위해 EV 에대한강한육성의지를표명 15년까지 EV 100만대공급, 연방정부의차량전부를친환경차로교체 - 중국정부는내연기관기반의기존자동차산업에진입하는것은한계가있다고판단하여 EV를정책적으로지원 전기차산업발전계획을통해향후 10년간 150억달러를투자할계획 - GM, Nissan 등은시장선점을위하여 Volt, Leaf 등신모델을먼저출시 기존자동차산업에대한의존도가높은업계의저항도예상 - 현재자동차시장에서우위에있는업체들은 EV로의이동을원치않을가능성 - 친환경자동차산업확대시휘발유수요감소, 자동차부품및소재의변화로관련업체들의저항도예상 미국에서는 1996년 GM이양산형 EV인 'EV1' 을생산하고도정유업계, 자동차및부품업계등의저항으로판매가중단 자동차업체와전지업체들간협상력우위확보를위한경쟁이예상 - 전지는친환경자동차의성능, 가격등에영향을미치는핵심부품으로기술수준과투자비등진입장벽이높음 - 파트너쉽이체계화되지않은자동차-전지업체간이해관계로충돌이발생

6 8 산업이슈 2차전지는친환경자동차경쟁력의핵심 2차전지는한번사용후폐기하는 1차전지와달리충 방전을통해재사용이가능한전지 - 초기에니켈수소전지가채택되었으나모바일용, 친환경자동차용 2차전지시장에서에너지밀도, 전압등이우수한리튬이온전지가대세 - 리튬이온전지는에너지밀도, 작동전압에서니켈수소전지의 2~3배수준 작동원리는전기화학적산화-환원반응을통해발생하는이온의이동으로전기를발생시키고그반대과정으로충전되는원리 - 리튬이온전지의경우음극에있던리튬이온이빠져나와전해질과분리막을통해양극으로가는현상이방전이며반대가충전 2) 친환경자동차의가장핵심적인요소인화석연료사용감소및온실가스배출억제는 2차전지를통해구현 - 1회충전당내연기관에버금가는주행거리와속도, 빠른충전시간, 안전성, 가격하락등실현이과제 2) 1 차전지의경우음극자체가이온을방출하는소재로되어있어재충전이불가능하며장시간사용하면음극의이온방출기능이소멸. 반면 2 차전지는음극재안에별도의이온 ( 리튬 ) 이포함되어있어사용후음극이보존, 이온의이동을반대로할경우충전되어재사용가능

7 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 9 < 가솔린자동차와 EV 의현재기능비교 > 항목 내연기관 ( 가솔린 ) EV ( 리튬이온 ) 최대주행거리 (Km) > ~150 주유또는충전시간 1~3분 고속 30분, 저속 4시간이상 최대주행속도 (km/h) > ~160 자료 : 업계자료 Ⅱ. 리튬이온전지시장의성장과실용화향상의요건 모바일용은한국 일본이선도, 자동차용이신시장으로부상중 현재모바일용리튬이온전지시장은일본, 한국이양강구도를형성하고있으며중국이추격하는양상 - 09년기준 Sanyo, Sony, Panasonic 등일본업체의점유율이 40% 대로높았고삼성SDI, LG화학등한국업체가 31% 대로 2위 11년 1분기에는삼성SDI가 Sanyo를제치고점유율 1위에오름 장기적으로리튬이온전지시장의주도권은친환경자동차용을누가선점하느냐에 따라결정될전망 - 향후친환경자동차용은기존모바일용보다성장성이클것으로예측

8 10 산업이슈 시장창출과정에서기업간, 업종간의제휴, JV 등협력이활발 - 전지업체자체적으로자동차업체와제휴를추진 LG화학은현대차, GM 등메이저자동차업체와납품계약체결 중국완성차업체인 BYD는리튬이온전지부터 EV까지자체적으로수직계열화를통한원가경쟁력과기술력확보로중국시장에서영향력을확대 미국 A123은 GE, 퀄컴등의투자를받은벤처기업으로미국, 유럽자동차업체들과제휴 - 자동차와전지산업이발달한일본에서는일본업체간 JV로 2차전지합작회사를설립 일본에서는 AESC, Blue Energy 등일본내전지업체와자동차업체간 JV가활성화 - SB Limotive, JCI/Saft 등자동차부품업체와전지업체간 JV를통해협력

9 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 11 < 전지업계의제휴, 협력현황 > 형태전지업체전지업체지분구성및제휴현황 전지업체자체역량에의한제휴 LG 화학 ( 韓 ) BYD ( 中 ) A123 ( 美 ) 현대차, GM 등에납품계약체결 BYD 에서수직계열화를통해전지도직접생산 GM, BMW 등에납품계약체결 전지업체간인수합병전지-자동차업체 JV 전지-자동차부품업체 JV Sanyo ( 日 ) Panasonic이인수 Panasonic EV Energy ( 日 ) Toyota( 자동차 )60%, Panasonic( 전지 ) 40% AESC ( 日 ) Nissan( 자동차 ) 51%, NEC( 전지 ) 42% 등 Blue Energy( 日 ) Honda( 자동차 ) 49%, GS Yuasa( 전지 ) 51% Lithium Energy( 日 ) GS Yuasa( 전지 ) 51%, Mitsubishi Motor( 자동차 ) 15% 등 SB Limotive Bosch( 자동차부품, 獨 ) 51%, 삼성SDI( 전지, 韓 ) 49% JCI/Saft Johnson Controls( 자동차부품, 美 ) 51%, Saft( 전지, 佛 ) 49% 자료 : 업계자료 친환경자동차에대한수요증가로 2차전지에우호적여건조성 고유가, 온실가스규제등으로친환경자동차산업의니즈는증가 - 내연기관차의연비향상만으로는각국의연비규제를맞추기어려워친환경자동차의판매확대를요구 - 유럽의연비규제는차량에중량에따라 CO 2 배출량의규제치가차등적용되는방식이며자동차업체별로합산하여패널티를부과 업체마다차종별로 CO 2 배출량을측정하여규제치를초과한배출량을당해판매대수에곱하여초과하는 CO 2 g당벌금을부과 경차위주로판매하는 Fiat, Renault 등은연비규제치에근접해가고있으나 BMW, Benz 등중형차위주의업체들은규제기준에크게미달 - 국가별로친환경자동차에대한보조금지급으로시장확대를유도 미국은대당 7,500달러, 일본은 300,000 엔을지원

10 12 산업이슈 컨설팅기관의친환경자동차구매관련설문조사의결과는우호적이나시장확대를위해서는가격과성능부분의개선이요구됨 - 엑센추어가세계 13개국 7,000명이상을대상으로실시한설문조사결과 60% 가다음차량구매시 EV 구매를고려중이라고답변 그러나, 구매의사자중상당수가 1회충전시 400km이상주행을희망하며기존내연기관차보다경제적이어야함을강조 소비자들은친환경자동차에대한관심은높으나실제구매를위해서는기존내연기관차와동등수준의가격과성능을기대 리튬이온전지는친환경자동차의가격과성능에절대적영향 90년대 Toyota, Honda 등에서 HEV 개발시안전성이높은니켈수소전지가채택되었으나최근에는리튬이온전지가대세 - 리튬이온전지는에너지밀도에서니켈수소전지의 2배, 작동전압에서는 3배정도높은성능 <2차전지의유형별성능비교 > 특성 니켈수소전지 리튬이온전지 에너지밀도 (Wh/kg) 50~70 100~150 작동전압 (V) 자가방전 (%/ 월 ) 30 5 안전성 높음 낮음 충전가능횟수 1,000 1,200 자료 : 업계자료

11 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 13 친환경자동차의안전성에관하여향후몇년간은검토가필요한상황 - 리튬이온전지는충격과고온에서폭발하는경우가있어모바일용에서도리콜사태등문제가발생 친환경자동차용에서는사고시생명과직결되는경우가많아모바일용보다는높은수준의안전성을요구 < 모바일용리튬이온전지리콜사례 > 발생시점 전지업체 제품 제조업체 추정손실 06년 12월 Sanyo 휴대폰 Mitsubishi 2bn 07년 6월 NEC 휴대폰 AU 1bn 이상 07년 8월 Pansonic 휴대폰 Nokia > 10bn 자료 : 업계자료 최근까지리튬이온전지의높은가격으로인해친환경자동차의판매가격및전지교체가격도높게형성 - EV인 Nissan Leaf 의리튬이온전지가격은 18,000달러로전체차량가격 32,780달러의 55% 수준 - HEV의리튬이온전지가격은전체차량가격에서차지하는비중이 5~10% 이나사고나고장등으로교체시비용부담이큰편 현대차의 HEV인아반떼 LPi 하이브리드에서리튬이온전지의가격은 120만원대로자동차가격의 6% 로서기존내연기관차의납축전지가격대비높은편

12 14 산업이슈 주동력원이내연기관인 HEV를제외한 EV, PHEV는주행거리, 충전시간등사용편의성의획기적개선을요구 - EV의주행거리는 1회충전시 150km 내외, 충전시간도급속은 30분, 저속은 5시간이상소요 - 주행거리연장을위해서는에너지밀도의개선이필요 < 내연기관과 2차전지의에너지밀도비교 > ( 단위 : Wh/L) 항목 가솔린차 디젤차 리튬이온 니켈수소 에너지밀도 9,600 10, 자료 : 업계자료 Ⅲ. 전지소재별개발동향및시장현황 리튬이온전지는 4대주요소재로구성 HEV의가격하락과 EV의주행거리, 가격, 안전성은리튬이온전지의소재개발에좌우 - 양극재, 음극재, 분리막, 전해질등리튬이온전지의핵심 4대소재가전지의가격과성능에서차지하는비중이절대적 리튬이온전지의재료비에서 4대소재가차지하는비중이 70% 이상으로양극재 30%, 분리막 25%, 전해액 9%, 음극재 8% 수준 09년 4대소재의세계시장규모는총 2.6조원이며 15년에 6.6조원으로성장이예상됨

13 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 15 < 리튬이온전지의 4 대소재별기능 > 소재구성물질재료비비중 국산화율 기능 양극재 금속산화물 음극재 흑연계통 8 1 전해질 유기용매 9 82 분리막 PE, PP 전자를받아양이온과함께자신이환원되는소재 화학적인안정성, 높은에너지밀도요구 산화되면서도선으로전자를방출하는소재 낮은흡착 / 방출전압및충 방전시작은부피변화요구 양극과음극의이온이동을가능하게해주는매개체 높은이온전도도, 다른전지재료와호환성이요구 양극과음극사이에존재하는다공성막 두전극간전기적단락을막고이온전달의통로제공 자료 : 업계자료, 재료비는하이브리드차용리튬이온전지기준 양극재는재료비비중이가장높은핵심소재 양극재는리튬이온전지의재료비에서차지하는비중이 30% 이상으로가장높고에너지밀도, 안정성등에도영향을주는핵심소재 - 양극재의개발방향은고안정성, 고용량화, 저가격화이며구조에따라올리빈계, 스피넬계, 층상계로구분 - 안전성은올리빈계 > 스피넬계 > 층상계순이나금속산화물의장단점을감안하여용도및업체별특성에따라선택

14 16 산업이슈 < 리튬이온전지양극재종류및특징 > 항목층상계스피넬계올리빈계 대표물질 LCO, 삼원계 (NMC, NCA) LMO LFP 구조 저장용량 (mah/g) 고 저 중 정상전압 (V) 중 고 저 에너지밀도 (Wh/kg) 고 저 중 가격 높음 중간 낮음 장점 고에너지밀도 고출력 저비용 (Fe), 고안정성 단점 고비용 단수명 (Mn 용출 ) 저출력 안전성 LCO는낮으나삼원계는향상 중간 높음 주 : NCM(LiNiCoMnO 2), LCO(LiCoO 2), NCA(LiNiCoAlO 2), LMO(LiMnO 2), LFP(LiFePO 4) 자료 : 업계자료 모바일기기용양극재로는리튬코발트산화물 (LiCoO2, LCO) 이사용 - LCO는저장용량이크고충방전특성이우수하나코발트 (Co) 가비싸가격경쟁력이떨어져친환경자동차용으로는사용이어려움 코발트는매장지가콩고, 쿠바등에집중되어정치적인상황에따라가격변동성이큼 현재친환경자동차용리튬이온전지의양극재로는삼원계산화물 (LiNiCoMnO2, NCM), (LiNiCoAlO2, NCA) 리튬망간산화물 (LiMnO2, LMO), 리튬인산철화합물 (LiFePO4, LFP) 등이적용

15 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 17 - NCM은가장안정적인양극재로평가받고있으며니켈, 망간, 코발트의혼합비율을 1:1:1, 4:3:3, 5:3:2 등의비율로조정하여사용 니켈의비중을늘리면방전용량이증가하나안정성과충방전특성이낮아지는단점이있고망간의비중을늘리면안정성은높아지나방전용량은감소 - NCA는니켈, 코발트, 알루미늄으로구성되어있으며에너지밀도, 출력등에서경쟁력이있으나안전성, 수명단축의개선이필요 - LMO는안정성이높고망간의가격이낮은장점이있으나고온에서작동시망간이용출되어수명이짧고용량이작음 - LFP는최근 BYD 등중국업체를중심으로개발되고있으며안전성, 가격에서경쟁력이있으나에너지밀도, 전압등이낮은것이단점 양극재는국내시장이크고국산화율이높은소재 10년양극재시장은총 42,000톤이며한국이 41% 인 17,200톤으로가장많이소비하였고그다음으로일본, 중국, 대만, 미국순 3) - 현재까지는친환경자동차용양극재보다는기존모바일기기용시장이커서 LCO의비중이높은편 - 한국의경우 LCO와 NMC 비중이대등하며향후에는 NMC 비중이커질것으로기대 3) LG 화학, 삼성 SDI 등이 Mobile 용으로주로사용

16 18 산업이슈 양극재는국산화율이 70% 대로높고국내업체는엘앤에프, 에코프로, 코스모화학등이생산중 - 엘앤에프는 TFT-LCD 의부품인백라이트유닛및양극재생산업체로전체매출에서양극재가차지하는비중은 78% 로높음 국내시장점유율은 1위, 세계시장점유율도 12% 로 3위이며, NCM계양극재를생산 - 에코프로는양극재와환경소재를생산하는기업으로양극재의매출비중이 70% 수준 국내양극재업체중유일하게전구체 ( 양극재의원료 ) 를생산하여원가경쟁력을확보하였으며주로 NCA, NCM계를생산 - 코스모화학은 10년 11월에새한미디어를합병하여분체제조기술을바탕으로양극재사업에진입 음극재는원가절감보다성능향상을결정하는주요소재 음극재는재료비비중이약 8% 에불과하여원가절감측면보다는용량, 출력, 안전성등성능향상을위한개발필요성이높은소재 - 요구특성은높은에너지밀도, 안전성, 충방전에따른부피변화최소화등 - 초기음극재로리튬금속을사용하였으나충방전시표면에이물질이생기는문제로전지수명이단축되어결정구조의변화가적고화학적으로안정한탄소계소재로대체

17 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 19 현재사용되는탄소계소재로는흑연계 ( 인조, 천연 ) 와저온탄소계가있으며탄소계의단점을보완한금속복합계와산화물계를연구중 - 흑연계는열처리온도에따라인조흑연 (2,500 이상 ) 과천연흑연 (1,000~ 1,300 ) 으로구분되며고용량이나에너지밀도는최대 370mAh/g 이한계 - 저온탄소계는고출력이므로하이브리드차용으로적용되나방전이잘되는단점이있음 - 금속복합계인 Si계, Sn계등은탄소계대비 2~3배수준의에너지밀도를보이나충 방전이반복될수록가역용량이감소하여전지수명을단축 - 산화물계인 Li4Ti5O12 는출력특성과안전성은우수하나낮은에너지밀도에따른용량제한등에대한개선이필요 < 음극재특성및개발현황 > 성분 용량 (mah/g) 밀도 (Wh/cc) 안전성 인조흑연 낮음 천연흑연 낮음 저온탄소계 좋음 금속복합계 500< 2.13< 낮음 산화물계 매우좋음 내용 히타치화성, 일본카본등일본업체가장악 일본도가격때문에천연흑연혼합 모바일기기용에주로적용 흑연의매장량이풍부한중국업체들이주도 저가형으로개발하기위해연구가진행중 HEV용리튬이온전지에적용이증가추세 에너지밀도가흑연계대비 2~3배수준 가역용량감소하여전지수명이단축되는단점 출력특성과안정성이우수 에너지밀도가흑연계의절반수준 음극재는국내업체진출이부진한분야 10년세계음극재시장규모는 4,400억원이며이중 70% 이상을일본과중국업체들이점유 - 흑연계가전체시장의 99% 를차지하고있으며천연흑연과인조흑연의비율이 53:47로서저가소재인천연흑연의사용량이점차증가

18 20 산업이슈 - 천연흑연은매장량이풍부한중국이, 인조흑연은설비와기술을보유중인일 본이주도하였으나최근히타치화성 ( 日 ), BTR 에너지 ( 中 ) 등은인조흑연과천 연흑연을모두생산 ( 자료 : 업계자료 ) ( 자료 : 업계자료 ) 음극재의국산화율이 1% 대로타소재에비해낮은이유는사용되는흑연계에대한기술과원가경쟁력부족이원인 - 국내업체들이흑연을수입하여가공하는것은원가경쟁력이없는데다수백억원대투자가요구되는고온소성로와관련기술도필요 최근까지국내음극재업체들은대부분흑연을일본이나중국에서수입하여 2차가공하는수준에그침 - 최근음극재시장에진입한국내업체들은흑연계가아닌저온탄소계를타겟으로준비중이며금속복합계에대한연구도진행 포스코켐텍이 LS엠트론의음극재사업을인수하여음극재생산을준비중이며 GS칼텍스도일본의 JX NOE와합작하여시장진입 일진전기, 휘닉스피디아, 삼성SDI 등은금속복합계에대해연구중 분리막은전지의전반적성능에영향을주는소재 분리막은재료비비중이 25% 이며친환경자동차용리튬이온전지의에너지밀도, 출력밀도, 수명특성, 안전성, 가격등모든부분에영향을미치는소재

19 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 21 - 분리막의요구물성은안전성, 두께, 기계적강도등이있으며물성별로상반되는특성이있어적정선을찾는것이중요 분리막의두께가얇아지면전지내에서차지하는부피가줄어에너지밀도를늘릴수있으나강도가약해져안전성은떨어짐 < 분리막요구특성 > 항목 내용 화학적안전성 전기화학적반응및열화가발생되지않아야함 두께특성 두께를줄여부피를최소화할수록전지의에너지밀도를높임 기계적강도 파열을통한전지의폭발을방지 젖음성 전해질과잘융합되는것이필요 열수축 전지내부온도상승으로인한분리막의변형을방지 기공폐쇄 온도상승시폭발을막기위해분리막의기공이폐쇄되어야함 분리막소재로는폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP) 필름이사용중이나최근친환경자동차용에는세라믹코팅제품의적용도증가 - PE, PP소재는고온에서안전성이떨어지고기계적강도도약하여이를개선하기위해세라믹코팅기술이개발중 - 세라믹코팅은 PET필름위에 Al2O3, SiO2 등무기물을코팅하는방식으로서내열성, 기계적강도에서유리 LG화학은세라믹코팅기술을자체개발하여친환경자동차용분리막에적용중 < 분리막제품별물성비교 > 항목 세라믹코팅제품 일반제품 구성 PET필름에 Al 2O 3, SiO 2 코팅 PE, PP필름 두께 ( μm ) 25±3 38 열안전성 ( ) ~163 열수축 (%) < 1 5

20 22 산업이슈 분리막시장은일본 미국이주도하는가운데국내업체점유율확대중 세계리튬이온전지분리막시장은 10년기준 8천5백억원대이며업체별점유율은 Asahi Chemical( 日 )28%, Tonen( 日 ) 26%, Celgard( 美 )24% 순 - 분리막시장은일본, 미국업체들이대부분을차지하고있으며국내 SK에너지가후발주자로점유율을높이고있는추세 - 메이저전지업체와수급관계에있는분리막업체의점유율이높은편 Asahi Chemical 은 Sanyo, Tonen은 Sony의사용량의대부분을공급 국내분리막업체로는 SK에너지, 씨에스텍등이있으며 LG화학, 삼성SDI도자체기술을개발중 - SK에너지는 05년 11월첫생산에돌입하여현재시장점유율 8% 대 분리막의국산화를 50% 수준까지끌어올린것으로평가되며 12년까지 6,7 호기를완공하여 1억 7,800m2규모의생산설비를갖출계획 - 씨에스텍은 SK에너지에이어국내에서두번째로분리막개발에성공 11년말까지생산규모를 4,000m2로증설할계획이며중국모바일용 2차전지업체와 100만달러규모의공급계약도체결 - LG화학등은세라믹코팅기술을개발하여친환경자동차용으로적용중이며향후분리막시장에진입도검토중

21 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 23 전해질시장은국내업체가주도 전해질은전지내리튬이온의이동통로로서수명, 안전성등에영향 - 전해질은리튬염을유기용매에녹인후첨가제와혼합한형태 - 리튬이온전지의전압이 4.2V로높아수용성물질은전기분해되어유기용매를사용중, 유기용매가열안전성이낮으나대체할물질이없음 리튬염은 LiPF 4, LiAsF 6, LiCLO 4, LiPF 6 등이있으며리튬전도도와안전성이우수한 LiPF 6 가주로사용 유기용매는에틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트등의혼합액이사용 - 친환경자동차용및모바일용에서폭발에대한안전성을향상시키기위해고체전해질에대한관심도증가 전해질을겔 (Gel) 상태로만든고체전해질은누수액이없어안전성이높고리튬전도성도높음 전해질시장은연간 5천억원이상이며국산화율이 80% 이상으로국내업체들의시장점유율이높은편 - 업체별세계시장점유율은국내업체인파낙스이텍이 1위이며이어서 Ube, Mitsubishi, Tomiyama 등일본업체와후성, 테크노세미켐등한국업체들이강세 파낙스이텍은 09년 1월부로제일모직의전해액사업부를양도받아시장에진입 국내업체인후성은전해질의핵심원료인 LiPF6를국내유일, 세계에서 3번째로개발하여생산하고있으며 10년 300억원의매출을올림 테크노세미켐은국내시장 30%, 세계시장 10% 를차지하는글로벌 4위업체로 10년전해액매출은 355억원을달성 - 전해질재료비의 40% 를차지하는 LiPF6은향후에도대체소재가없어업체들의증설이지속될것으로전망 후성은 11년 3분기에 2,000톤까지증설예정이며관동전화, 스텔라등 1,000톤이상의생산규모를가진업체들도증설을추진중

22 24 산업이슈 Ⅳ. 전망과과제 친환경자동차로자동차산업의패러다임변화전망 장기적으로친환경자동차산업의성장은피할수없는대세로변화에대한준비가필요 - 친환경자동차산업은환경오염, 화석연료고갈등다양한문제들을해결할수있는대안으로자동차산업뿐만아니라인류의삶을바꿀수있는패러다임의변화 - 휴대폰, LCD, 디지털미디어등삶의질을높일수있는산업들은기술개발과가격하락을통해기존산업을대체하였듯이친환경자동차산업도동일한흐름을보일것으로기대 HEV는기존내연기관차와경쟁, EV는세컨카, 공공차량등서브마켓을중심으로점차시장을확대할전망 - 국내에서는쏘나타와쏘나타 HEV의가격차이가 300만원대로좁혀져최근쏘나타 10대중 1대꼴로 HEV가판매 - 미국이 08년기준가구당 2.28대의차량을보유하고있어세컨카의수요가예상되는가운데한국도 07년기준가구당보유대수 1대를넘어섬 하루평균이동거리가 100km 이내인미국국민상당수에게 EV의짧은주행거리가단점으로부각되지않아세컨카로구매가가능 - 중국은 12년까지상하이, 베이징등에각 1천대씩전기택시운영을계획 - 친환경자동차산업은연비규제, 보조금지급, 인프라투자등정책변수의영향이커경제침체등으로각국정부의지원이감소할경우시장확대의걸림돌로작용할가능성 시장환경을반영한효과적인발전전략수립이과제 국내리튬이온전지소재산업의육성을위한관련업체간전략적협력이필요 - 친환경자동차산업의개발은자동차, 전지, 유틸리티, 소재등관련업체들이서로협력하지않으면주도권을놓칠가능성

23 친환경자동차용 2 차전지산업의성장과발전과제 25 - 전지의성능과가격에가장큰영향을주는소재개발을위하여국내업체간전략적협력이필요 - 세계적인전지기업과기술을보유하고있는미국이리튬이온전지의경쟁에서뒤쳐진것도협력의부재때문 Energizer, Duracell 등세계적전지기업과기술은보유하고있었으나협력할수있는전자업체들의대부분이일본과한국에있어산업의흐름을놓친것이원인 4) 단기간에리튬이온전지의에너지밀도, 출력등성능의개선은어려워저가소재개발로가격하락을유도하는전략도유효 - 친환경자동차의초기시장확대의관건은주행거리, 충전시간등성능보다는경제성확보를위한차량가격이중요 - 친환경자동차의차량가격에가장큰비중을차지하는리튬이온전지의가격이하락할경우니치시장위주로시장확대가가속화될가능성 4대핵심소재이외기타부품 소재산업에도관심과투자를확대 - 스태인레스캔, 테이프, 바인더등비중이높지않은부품 소재산업의국산화율은 20~30% 대로낮아향후시장확대를위한개발이필요 - 친환경자동차용리튬이온전지의경우안전성, 성능등의문제로부품 소재의교체가쉽지않아초기제품개발시부터컨소시엄구성등으로개발에참여하는것이중요 - 부품 소재산업은대부분중소기업들이많아정부차원의지원책도필요 소재산업의원료가되는천연자원에대한장기적인확보전략수립 - 리튬, 코발트, 망간등리튬이온전지의핵심소재원료들에대한장기적인확보전략수립 - 대부분국내에서생산이되지못해경쟁이심화되고시장이확대될수록가격과수급에문제가발생될소지 4) Why are there no volume Li-ion manufacturers in the United States. NIST. 2005

24 26 산업이슈 다양한비즈니스모델을통한리튬이온전지의시장확대가능성검토 - 국가별, 산업별, 기업별로친환경자동차산업에접근하는전략이상이하여시장별특성에따른차별화된비즈니스모델구축이필요 친환경자동차판매시전지는리스형식으로판매하여초기차량의판매가격을낮추는방식도고려 Better Place 社는전지교환시스템 5) 을통해덴마크, 이스라엘등국가의 EV시장에진입을시도 5) EV 의단점인짧은주행거리와긴충전시간을보완하기위해전지교환소에서충전이필요한 EV 에게충전된전지를교환해주는방식