산업리스크분석보고서 Vol. 2011-12 (2011.8.19) 해외경제연구소산업투자조사실 리튬이차전지산업동향 I. 들어가며 4 II. 리튬이차전지산업현황 5 1. 리튬이차전지작동원리및구조 5 2. 리튬이차전지주요소재기술개발및 산업현황 6 Ⅲ. 세계리튬이차전지시장동향및경쟁현황 15 1. 세계리튬이차전지시장동향 15 2. 국내리튬이차전지수출입동향 18 3. 주요경쟁현황 19 4. 국내리튬이차전지경쟁력현황 18 Ⅳ. 시사점및결론 21 작성 확인 : 책임연구원강정화 (3779-5327) nicekang@koreaexim.go.kr : 실장이해청 (3779-6670) hclee@koreaexim.go.kr
< 요약 > 리튬이차전지는한번쓰고버리는일차전지와는달리재사용이 가능한전지이며, 기존이차전지대비높은출력과우수한충방전 성능으로휴대용 IT기기용널리사용중 리튬이차전지는양극재, 음극재, 전해질, 분리막등의주요 4가지 물질로구성되어있음 리튬이차전지는양극재, 음극재, 전해질, 분리막을조립하여 만들어지며, 양극재, 음극재, 전해질, 분리막등의 4대소재가전체 생산원가의 50% 를차지 소재부분의원가구성을살펴보면중양극재가 44% 를차지하여가장 높은비중을차지하며, 분리막 14%, 음극재 10%, 전해질 7% 순으로차지 금액기준으로세계리튬이차전지시장규모는 2009년 1조2,227억 엔에서 2018년 3조 6,130억엔으로확대될전망 향후 10년간리튬이차전지시장은 15% 이상의고성장을지속할것 으로전망 2011 년세계리튬이차전지시장은전년대비 16% 증가한 4,513 백만셀월에 / 달할 전망 2010년리튬이차전지생산량은 3,902 백만셀/ 월이었던리튬이차전지 수요가스마트폰등 응용분야확대로수요가증가하고있음 IT기기수요확대및자동차용등으로다양한 리튬이차전지 4 대소재인양극재, 음극재, 분리막, 및전해액도 전년대비평균 21% 성장할전망 리튬이차전지수요증가에따라핵심부품들의수요도크게증가하 고있음 핵심부품들에대한신규공급업체들이진입하고있지만원천기술을 확보하고있는일본업체들의독점현상은당분간지속될전망
리튬이차전지수출액은 2009년 17.31억달러에서 2010년 21억 달러로 21% 증가 수입액은2009년5.51억달러에서2010년5.47억달러로감소추세 뛰어난제조기술력을바탕으로리튬이차전지산업은수출산업으로 자리매김하고있음 삼성SDI, LG화학등의국내대표기업들은리튬이온이차전지시장에서선전중 2010년기준으로국가별점유율은일본업체들이 42%, 한국 35%, 중국 18% 로전체시장의 95% 를 3개국이공급하고있는상황 전지생산부분에서삼성SDI 1 위, LG화학 3위기업으로발돋움하였 으며, 특히차세대리튬이차전지시장인자동차용이차전지분야에 서도경쟁력을확보 국내전지제조기술은세계최고수준의경쟁력을확보하고있으나, 소재및핵심기술은선진국대비 30~40% 수준 부가가치가높은소재분야의기술력이선진업체대비 50% 수준에 못미치는상황 - 현재국산소재채택율은 20% 에도못미치는상황이며, 일본업체와경쟁을 위해선소재분야의국산화가절실한상황 국내리튬이차전지관련기업은 50 개사정도이며, 현재규모의경제 가가능한업체는 10개사정도 리튬이차전지산업의경쟁력확보를위해선국산소재개발및리튬 등원자재확보에지원이필요 소재분야의기술격차는단시간에해결될문제가아니므로, 전략적연 구개발방향을설정하고국가차원에연구개발지원이필요 리튬, 코발트, 니켈등핵심원자재확보를위한금융지원필요 - 리튬이차전지산업이성장함에따라원자재확보에대한어려움이가중되고 있어경제성있는광구확보를위한금융지원확대가필요
I. 들어가며 리튬이차전지는차세대성장산업으로부상중 리튬이차전지는주로휴대폰등모바일 IT 기기의전원으로사용되고 있지만, 대용량화기술이발전함에따라자동차및에너지저장등의 용도로사용이확대되고있는중 - GM 이개발한전기자동차 볼트 에탑재될리튬이차전지용량은휴대폰용 전지 4,000~5,000 여개에해당하며, 태양광및풍력등의에너지저장장치로 리튬이차전지가각광을받고있음 - 특히자동차분야로의사용확대는리튬이차전지수요확대의성장 동력으로작용할전망 표 1 리튬이차전지의 3대용도 용도 IT제품자동차에너지저장 주요특징 현재리튬이차전지대표적인사용처 - 장시간연속사용과소형, 경량화가중요하이브리드자동차, 전기자동차등친환경자동차에탑재 - 고출력( 노트북용전지의 50 배이상), 내구성(15 년이상수명), 안정 성( 폭발위험해소) 이필수요건풍력, 태양광발전등으로생산한잉여전력을저장 - 고정형이기때문에자동차용처럼엄격한요구조건이불필요 자료: 지식경제부/ 한국전지연구조합, 삼성SDI 홈페이지, 삼성경제연구소재인용 리튬이차전지는향후스마트그리드 1) 로대변되는 21세기에너지혁명의 중추적인역할을할전망 - 차세대전력망의핵심기술은전력의생산과소비의불일치문제의 해결이며, 이를위해선완충적역할을할수있는에너지저장기술이 필수적 - 리튬이차전지를이용한에너지저장기술이가장실현가능한기술로주목 받고있음 본고에서는날로중요성이커지고있는리튬이차전지산업의기술및 시장동향을알아보고향후리튬이차전지산업의발전가능성및 시장전망에대해서살펴보고자함 1) 스마트그리드 (Smart Grid) : 기존의전력망에 IT 기술을융합하여전력공급자와소비자간의양방향실시간정보를교환함으로써에너지효율을최적화하는차세대전력망 - 4 -
II. 리튬이차전지산업현황 1. 리튬이차전지작동원리및구조 이온상태로존재하는리튬이온(Li+) 이방전시에는양극(Cathode) 에서 음극(anode) 으로, 충전시에는음극에서양극으로이동하면서전기를생성 방전시양극에서리튬이온을활성화시켜음극으로전달해주고방전 시에는음극의리튬이활성화되어양극으로이동함 - 양극재료의리튬이온활성화능력및음극재료에서리튬이온을삽입(intercalation) 할 수있는충분한공간의존재가전지의성능을좌우함 그림 1. 리튬이온전지작동원리 전해질의종류에따라 일반리튬이온전지 (LiB, 액상형전해질) 와 리튬폴리머전지 2)(LiPB, Gel 또는고체고분자형태의전해질) 로구분되며, 전지의형상에따라원통형과각형으로 구분 그림 2. 원형리튬이온전지각형리튬이온전지리튬폴리머전지 2) 리튬이온전지와같이알루미늄캔과같은외장틀로밀봉할필요없이간단한형태로포장할수있으며전해액 Packaging, 대신고분자물질로채워발화및폭발위험이기존리튬이온전지대비현저히감소 - 5 -
리튬이차전지는양극재, 음극재, 전해질, 분리막등의주요 4가지 물질로구성되어있음 리튬이차전지는양극재, 음극재, 전해질, 분리막을조립하여만들어지며, 양극재, 음극재, 전해질, 분리막등의 4대소재가전체생산원가의 50% 를 차지 소재부분의원가구성을살펴보면중양극재가 44% 를차지하여가장높은 비중을차지하며, 분리막 14%, 음극재 10%, 전해질 7% 순으로차지 그림 3. 원형리튬이온전지구조및원가구성도 출처: IIT 자료재구성 2. 리튬이차전지주요소재기술개발및산업현황 1) 양극재 가. 기술개발동향 더싸고, 오래가며, 안전한리튬전지개발을위해선새로운양극물질개발이 활발히진행중 리튬이온전지에쓰이는양극활물질의용량은 150mAh/g 수준 - IT기기의발달및전기자동차의필요성증대로고용량의배터리수요가 급증하고있는상황 - 하지만현재사용되고있는 Li 화합물들의용량은 LiNiO 2 135~180 mah/g, LiMn 2 O 4 LiCoO 2 120~145 mah/g, 100~130 mah/g의수준이어서장시간 - 6 -
사용에는제한이있음 더작고오래가는리튬이온전지생산하기위해선 200mAh/g이상의 용량을지닌양극활물질의개발이필요 - Nano-technology 활용및여러금속조합을통한성능개선연구들이전 세계적으로활발히연구중 폭발/ 화재등과같은리튬이온전지의안전성문제는과충/ 방전시 LiCoO 2 구조가불안정해지는요인에상당부분기인 - 리튬이온전지의빈번한화재/ 폭발사고는전기자동차의적용에가장큰 이슈사항 - LiCoO 2 는용량및출력이좋으나, 충/ 방전시물질구조가불안정해지는 단점이있어이를대체하기위한새로운양극물질개발이활발히진행중 주요전지생산업체들의대용량전지용양극재물질선택이분분한가운데 BYD 등 중국업체들이 LFP 3) 를후보물질로채택하였으며, 일본업체들은최근 Fe을 Mn 으로치환시킨 LMP 4) 에기대를하고있음 보다싸고, 높은출력을가지며, 오랜사용에도안정한구조를충족할 수있는 Li 양극제개발에는많은시간이소요될전망 - 현재많은기대를받고 LiFePO 4 소재도 1997 년에개발된물질이며, 향후 성능이개선된신소재개발에는많은시간이걸릴것으로전망됨 그림 4. 주요리튬이차전지양극재물질 출처: National Institute of Advanced industrial Science & Technology 자료 3) LFP : 리튬-철 - 인으로이루어진전구체, 4) LMP : 리튬-망간 -인으로구성된전구체 - 7 -
표 1. 양극재특성과현황 물질 LCO NMC NCA LMO LFP 금속성분 Co Ni, Co, Mn Ni, Co, Al Mn Fe 응용처소형소형, 중대형 출처: 업계조사자료재작성 전동공구, 중대형 중대형 중대형 에너지밀도높음높음높음중간낮음 출력 낮음~ 높음중간높음높음낮음 안전성낮음중간낮음높음높음 가격높음중간중간낮음낮음 수명높음중간높음낮음높음 구조층상층상층상 Spinel Olivine 자동차용전지개발업체 - LG 화학, 삼성 SDI, Sanyo, Panasonic 삼성 SDI, Panasonic, Johnson controls LG 화학, 삼성 SDI, SK 에너지, Sanyo, GS yuasa BYD, A123 나. 시장현황 2011 년양극재수요는전기차등신수요확대로전년대비 18% 성장한 64,150 MT(MT: millionton) 에달할전망 주요수요처인핸드폰등 IT기기수요증가이외의전기자동차및에너지저장용 수요가크게증가하고있어향후지속적인성장이예상됨 - 하이브리드및전기차가본격적으로시판되고있으며, 신재생에너지용에너지저장 장치시장형성으로수요가크게증가하고있음 전통적으로사용해온리튬코발트계열(LCO) 의비중이지속적으로줄고 있으며, 대신니켈망간코발트(NMC) 사용비중이지속적으로증가하는 추세 - 주로 LCO 를양극재로이용해왔으나, 희유금속으로가격이비싼코발트(Co) 사용량을 줄이고셀원가를낮추기위해 Co 대신값싼금속으로대체하는노력진행중 - 차세대물질로 NMC, LNO(LiNiO 2 ), LFP등을개발하여기존 LCO 에섞어서이용 2011 년 NMC 양극제사용량이 LCO 사용량을넘어설전망이며, 주요양극제 시장점유율은 NMC, LCO, LNO, LMO, LFP 가각각 43%, 34% 6%, 10%, 7% 를차지할 - 8 -
전망 주요양극재생산업체는유미코아및니치아이며, 두업체가전체시장의 43% 차지 - 양극재국산화율은 70%( 실제 27%) 수준으로, 주요생산기업으로는한국유미코아, L&F 신소재, 에코프로, 코스모신소재등이있으며,LG 화학도일부양극재를생산하여자체이용 - 한화케미칼은 2010 년 LFP(LiFePO 4 ) 생산공장을완공해시운전하고있으며, 앞으로 연간 600t 씩생산할계획 그림 5. 주요양극재소재현황및업체시장점유율 자료 : IIT(2010) 2) 음극재 가. 기술개발동향 음극재는충전할때리튬이온을받아들이는역할을하며, 주로이용되는물질은 흑연으로안전성과가역성( 리튬이온을주고받는능력) 이뛰어남 음극재로가장많이이용되는것은천연흑연(NG-core) 과인조흑연이며, 천연 흑연이가격적으로저렴한편이기때문에주로이용되고있음 - 삼성SDI 는천연흑연(84%) 을주로이용하고있으며, LG화학은천연흑연과함께인조 흑연(41%) 도이용하고있음 중대형리튬이차전지상용화를위해서는셀의용량을늘려야하고, 이를위해서는 양극재용량향상과함께리튬이온을받아들이는음극재의성능향상도필요하기 때문에전지생산업체에서는음극재고용량화를추진하고있음 탄소질물질은안정성과가역성(Li 이온을주고받는능력) 은뛰어나나 용량측면에서한계가존재 - 음극재에서는 Li 이온의삽입(intercalation 5) /deintercalation 반응이다음과 5) 삽입(Intercalation) : 층상구조가있는물질의층간에분자, 원자와이온이삽입되는현상 - 9 -
같이일어남 xli + + xe - + 6C Li xc6 - Li 이온하나가 6개의카본사이트를차지하여음극용량의손실이 발생하여, Li 이온전지의용량을제한시키는주된요인으로작용 리튬이차전지는지금보다최소두배이상의용량을가져야하며, 이를위해선새로운음극활물질이필요 - 최근 Si 이용하여용량을 4배이상증가시킬수있는물질이개발중에 있으나, 충/ 방전 cycle 후음극활물질의부피가증가하는문제로실제전지 제작에는적용되지못하고있음 - 전지제조업체인 Maxell 에서는신에츠에서개발한 10~20%SiOx/C 를흑연에섞어 이용한전지를개발하였으며, 삼성전자( 스마트폰用 ) 에납품하였음 - 쿠레하社의하드카본은 1세대전기자동차용음극재로좋은평가를받고 있으며, 美 EnerDel사및 LG화학의전기차용소재로납품하였음 음극재국산화율이 0.1% 인분야이나최근 GS 칼텍스, 포스코켐텍, 애경유화등 대기업이활발하게진출하여 2012 년부터본격상업생산이가능할것으로기대됨 GS칼텍스는 2007 년개발한소프트카본계음극재를생산하기위해경북구미에 연간 2,000t 규모의공장건설에착수하여연내완공할예정이며, 전기차용 2차전지 수요확대에맞추어최대 6,000t 까지확대할계획 포스코켐택은 2011 년 5 월충남연기군에음극재생산공장을착공하였으며, 중국에서수입한천연흑연광을가공해연간 생산할계획 2,500t 규모의천연흑연계음극재를 애경유화는자체개발한하드카본계음극재를 SK이노베이션이만든전기차용 이차전지에적용하여성능시험을하는등상업화연구진행중 나. 시장동향 2011 년음극재수요는전년대비 21% 증가한 32,285MT 으로성장할전망이며, 일본업체들의과점현장이지속되고있음 음극재시장은천연카본(NG Core) 과천연카본을열처리한인조카본이 전체음극재시장의 89% 를차지하고있으며, 나라별로는일본이 77%, 중국이 23% 로양분하고있음 - 10 -
- 중국이풍부한천연카본자원을바탕으로시장에진입하고있으나, 여전히일본이 음극재시장에서강세를보이고있음 그림 6. 리튬이차전지음극재물질 출처: National Institute of Advanced industrial Science & Technology 자료 음극재시장은일본업체들의과점체제가강화되고있음 - 히타치케미칼, 일본카본, JFE 케미칼 3대선도기업들의시장점유율이 2010 70% 에서 2011 년74% 로확대되어시장지배력이더욱더강화되는양상 그림 7. 음극재생산현황및업체시장점유율 자료 : IIT(2010) - 11 -
3) 분리막 가. 기술개발및시장동향 양극과음극사이에서리튬이온을전달하는역할을하며, 대전류가 흐를때기공을막아전지회로를차단하는안전장치기능도수행 분리막은다음과같은다양한요구조건을만족해야함 - 작동온도에서높은이온투과도및낮은전기저항 - 양극과음극에대한전기적인절연체 - 전해질용액에대한화학적안정성 - 고용량화를위해고밀도충진이가능하기위한얇은막두께 위의조건들을잘충족하는폴리에틸렌, 폴리프로필렌등의폴리올레핀계다공막들이 주로이용되고있음 - 폴리올레핀계물질들은높은이온전도도가지고있으며, 단락등에의한비정상적인 전지내부온도상승시다공성기공들이막혀전류가흐르지못하게하는절연막으로 기능을수행할수있어가장널리사용 - 하지만기계적강도가취약하고, 열변형이심하여리튬이차전지폭발사고의주요사고 요인지목됨 분리막기술에서는위와같은문제를해결할수있는능력확보하기어렵기때문에 진입장벽이매우높은분야임 2011년분리막수요는전년대비 26% 증가한 466M m 2 으로전망되며, 아사히 카세이, 폴리포어 ( 前 Celgard), 토레이토넨이전체의 70% 를공급하고있음 2010 년일본의 3 대업체아사히 ( 카세이, 폴리포어, 토레이토넨로 ) 전체의 70% 를 공급하고있으나,2011 년시장점유율은 64% 로낮아질전망 - 주된이유는우베, SK Entek 등의 2위권업체들의시장점유율이빠르게 확대되고있고, BenQ, Wuhu chery engineering 등대만및중국업체들이 2012 년 상업생산을목표로새롭게분리막시장에진입하고있음 - 12 -
그림 8. 분리막생산현황및업체시장점유율 자료 : IIT(2010) 4) 전해질 가. 기술개발동향 양극과음극에 Li이온전달매개체로유기용매에리튬염을용해하여 사용 LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4 등의리튬염을프로필렌카보네이트, 에틸렌 카보네이트등의유기용매에용해하여전해액으로사용 - 리튬이온전지의경우 3.7V 의고전압에서작동하므로, 물경우쉽게 분해되어버리기때문수용액은전해액으로사용이불가능 - 높은전압에서작동할수있는유기용매들이주로사용 전해액은전극재료에따라조성을최적화해야하며용질의종류와농도 그리고용매의종류와혼합비율에따라각기다른특성의전해액을 얻을수있음 - 전해액의조성및농도등은전지생산업체의일급비밀이며, 최근에는 전해액의과충전방지를위한방지제를넣는업체도있음 폴리머가소제를사용한전해액은전지의안정성을향상 유기용매는발화성이높고액체상태이므로누설문제가존재 - 리튬이온전지의주요사고원인은전해액의누설및높은반응성으로인한 - 13 -
발화사고임 유기용매의단점을보안하고자폴리머가소재를전해액으로사용한전지( 리튬폴리머전지) 등장 - 폴리머가소제는젤타입임으로전해액누설문제를해결할수있으며, 분리막에코팅하여사용할경우전지의부피를줄일수있는장점이존재 - 하지만유기용매대비이온전도도가떨어지는단점이있음 전기자동차의경우높은안전성을요구하기때문유기용매대신이온전도도를높인폴리머전해액확대사용될것으로보임 나. 시장동향 전해질은 2011년전년대비 19% 성장한 21,700MT 에달할전망이며, 파낙스이텍, 우베, 미츠비시화학이전체공급량의 53% 를공급 후발주자들의등장으로선도기업들의점유율이떨어지고있으며, 특히 중국업체들성장세가두드러지고있음 - 중국업체인Zhangjiagang사의시장점유율은2010년10% 에서 2011년18% 로 크게증가할전망 전해액의공급능력은리튬염 (LiPF 6 ) 생산능력에영향을받으며일본의칸토덴카, 스텔라케미파, 모리타화학 3사가대부분을공급하고있음 - 후성도 LiPF 6 일부분을공급하고있으며, LiPF 6 는소형전지뿐만아니라중대형전지에도 지속적으로이용될것으로보임 그림 9. 전해액공급및업체시장점유율현황 자료 : IIT(2011) - 14 -
III. 세계리튬이차전지시장동향및주요경쟁현황 1. 세계리튬이차전지시장동향 공급량기준으로 2011년리튬이차전지시장은전년대비 16% 증가한 4,513 백만셀/ 월에달할전망 2010년리튬이차전지생산량은 3,902 백만쎌/ 월이었던리튬이차전지 수요가다양한응용분야확대로수요가증가하고있음 - 현재리튬이차전지는핸드폰및노트북용으로 72% 가사용되고있으나, 자동차및에너지저장분야등으로사용처가확대되고있음 - 특히하이브리드자동차및전기차용리튬이차전지의수요가크게증가할 전망 그림 10. 리튬이차전지연도별출하량 자료 : IIT(2011) 금액기준으로리튬이차전지시장규모는 2009년 1조2,2270억엔에서 2018년 3조 6,130억엔으로확대될전망 리튬이차전지시장은향후 10년간연평균 15% 로성장하여 2018년 이차전지시장의대부분을차지할것으로보임 - 전체이차전지시장중리튬이온전지의비중은 2009년 76% 에서 2018년 94% 로확대될전망 - 15 -
그림 11. 리튬이차전지금액기준시장규모및전망 자료 : IIT(2010) 용도별로는핸드폰및노트북등의 IT기기용수요가리튬이차전지 전체수요의 72% 를차지 특히스마트폰보급으로인해핸드폰용수요가꾸준히증가하고있는 추세이며, 노트북용수요는정체되어있는상황 자동차용리튬이차전지시장은2010 년7.3억불에서 2020년400 억불시장으로 빠르게성장할전망 - 특히리튬이차전지는 2009년이후 HEV 용으로채택되기시작, 니켈수소전지를 점차대체 6) 하여 2009년현재 10% 미만인리튬이온전지채택비중이 2018년 95% 이상을차지할전망 6) 그동안니켈수소전지 (Ni-MH) 가신뢰성, 우수한원가경쟁력을바탕으로 HEV 용이차전지로채택되어왔으나, 최근리튬이온전지(LiB) 의대량생산에따른원가경쟁력상승, 안전성문제개선등으로리튬이온전지가향후 HEV용이차전지로채택될것으로예상 - 16 -
그림 12. 리튬이차전지응용별수요량 자료 : IIT(2010) 표 1 자동차용리튬이차전지시장전망 전세계자동차와자동차용리튬이온전지시장전망 연도 2009 2010 2012 2015 2018 2020 자동차 대수( 만대) 리튬 이차전지 자동차 ( 만대) 시장규모 ( 백만달러) 5,111 5,709 6,504 6,851 7,148 7,354 1 7 78 298 643 805 187 675 5,256 16,324 31,234 38,234 자료: 수출입은행, 업계자료조사 - 17 -
3. 국내리튬이차전지수출입동향 국내리튬이차전지수출액은 2009년 17.3억달러에서 2010년 21.1억 달러로 21% 증가함 수입액은 2009년 5.51억달러에서 2010년 5.47억달러로감소하여국내 리튬이차전지무역수지흑자폭이커지고있음 리튬이차전지산업은향후시장성장성이높고또한국내기업들이 경쟁력을확보하고있어우리나라주요수출품목으로하나로자리매김 할것으로보임 표 1 자동차용리튬이차전지시장전망 ( 단위 : 백만달러) 구분 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 수출액 272 434 560 773 1,164 1,623 1,727 2,105 수입액 357 352 424 326 398 521 551 547 무역수지 -85 82 136 447 766 1,102 1,176 1,158 자료 : 무역협회 3. 주요경쟁현황 리튬이차전지시장은일본, 한국, 중국업체가주도하고있음 2010년기준으로국가별점유율은일본 42%, 한국 35%, 중국 18% 로 전체시장의 95% 를 3개국이점유하고있는상황 - 일본업체들의점유율은떨어지고있는반해, 한국및중국업체들의시장 점유율이빠르게확대되고있음 - 일본업체의경우엔고로인해가격경쟁력이떨어지고있는반해, 한국및 중국업체들의경우선제적투자를통한가격경쟁력을바탕으로시장 점유율을확대하고있음 일본업체의경우리튬이차전지가치사슬중 ( 원자재- 소재- 제품) 원자재- 소재 분야의뛰어난기술력으로독점적위치를구축하고있음 - 원자재및소재분야의독점적인위치를구축한일본업체들은한국업체들에게 많은영향력을행사하고있어이분야에대한기술독립이시급함 - 18 -
- 국내업체들도소재분야에많은투자를하고있으나아직까지는일본업체와 격차가있는상황 삼성SDI, LG화학등의국내대표기업들은리튬이차전지시장에서선전중 2010년삼성SDI가산요를제치고업계 1 위로등극하였으며, LG화학은 2011년소니와격차를크게벌리면업계 3위를차지 - 올해삼성 SDI는세계시장점유율 22%, LG화학 17% 로전세계리튬이차전지 시장의 39% 를차지할전망 리튬이차전지산업의최근이슈는전기차용배터리시장선점이며, 이를위한자동차업체와배터리업체간의합작및컨소시엄설립이 활발함 미국및유럽자동차업체들은전기자동차의핵심부품인리튬이차전지를 확보하기위해서전지업체들과전략적제휴및납품을받고있음 - 삼성SDI는세계최대자동차부품업체인독일의 Bosch사와 50:50으로 SB-Limotive라는 JV를설립하여 2010 년부터하이브리드자동차용(HEV) 용 이차전지를생산할계획 - LG화학은 2010 년도출시예정인 GM사의 Volt( 플러그인하이브리드자동차) 에 6 년간독점적으로공급하는계약을체결하였으며, 포드및볼보차에도전지 공급업체로선정 - Sanyo 사도폭스바겐, 혼다, 포드등에전지를공급하고있으며, 신규 공급업체확보를위해국내업체들과치열한경쟁중 리튬이차전지의성능이많이개선되긴하였으나, 아직도안정성및가격 문제는해결해야할사안들이많아전지업체와자동차업체간협력체제를 구축 - 전기자동차원가중리튬이차전지가차지하는비중이 40~50% 에달하며, 또한리튬이차전지가사고시폭발할경우대형사고로이어지기때문에이 부분에철저한검증을위해전지업체와자동차업체간에많은협력중 - 19 -
주요업체 자료 : IIT(2011) 표 3. 기업별리튬이차전지생산현황 ( 단위 : 백만셀/ 월) 2008년 2009년 2010년 2011년 SDI 476.2 565.1 780.2 1,002 Sanyo 705.1 617.9 751.3 823.7 LGC 215.2 565.1 780.2 759.3 Sony 466.2 371.3 462.9 495.0 Lishen 114.4 169.8 247.5 318.6 Panasonic 179.3 196.3 239.5 210 BAK 218.1 146.7 175.5 203.7 Maxell 162.2 111.4 139.8 175.8 ATL 124.8 113.1 147.3 169.8 BYD 268.7 201.6 161.6 150.0 E-One 51.3 33.8 27.9 27.6 A123 8.4 12.3 14.4 15.9 NEC 34.5 7.2 3.9 2.9 SGS 45.8 26.5 22.1 2.1 LIB others 24.0 52.9 77.4 84.3 Pouch others 48.3 50.7 64.5 72.0 총량 3,142 3,079 3,902 4,513 증가율 12% -2% 27% 16% 4. 국내리튬이차전지경쟁력현황 국내전지제조기술은경쟁력을확보하고있으나, 선진국대비 30~40% 수준 소재및핵심기술은 국내리튬이차전지산업은연평균 15%(2000~2006 년) 빠르게성장하고 있으며, 전지제조기술은세계최고수준 하지만부가가치가높은소재분야의기술력이선진업체대비 50% 수준에못미치는상황 - 현재국산소재채택율은 20% 에도못미치는상황이며, 일본업체와경쟁을 위해선소재분야의국산화가절실한상황 - 20 -
- 주요소재를대부분일본으로수입하고있는상황이며, 리튬이차전지생산량이 늘어날수록일본업체에대한종속도는커지고있음 국내리튬이차전지관련기업은 50 개사정도이며, 현재규모의경제가 가능한업체는 10개사정도 - 소재분야의기술개발을위해서최근들어많은업체가참여하고있으나, 기술개발인프라및투자는여전히선진국대비미약한상황 표 3. 국내리튬이차전지기술현황 생산제품 자료: 지경부, 이차전지경쟁력방안,(2010) 원소재소재전지 리튬, 코발트, 흑연, 폴리올레핀등 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 셀, Pack 부가가치율 15% 45% 40% 주요기업 기술 경쟁력( 일본=100) 후성등 한국유미코아, 소디프신소재, SK 에너지, 테크노세미켐등 삼성 30 50 100 SDI, LG화학등 IV. 시사점및결론 리튬이차전지시장의성장세는자동차및에너지저장용등의신규 수요창출로양호한성장세가유지될전망 리튬이차전지시장은 2009년 1조2,2270억엔에서 2018년 3조 6,130억 엔으로확대될전망 현재리튬이차전지는핸드폰및노트북용으로주로사용되고있으나, 2011 년을기점으로자동차용리튬이차전지수요가크게성장할전망 또한신재생에너지에서생산되는전기를저장하기위한에너지저장용 수요는현재까지미미한수준이나, 신재생에너지발전이보다확대될 경우리튬이차전지를이용한에너지저장수요도크게증가할전망 전기차용리튬이차전지의성공을위해선가격절감및핵심부품의 성능개선이필요함 - 21 -
향후리튬이차전지시장의지속적인성장을위해선가격및제품성 능에대한개선이필요한상황 - 전기자동차용리튬이차전지시장이향후크게성장할것으로예상되나, 전기자동차용리튬이차전지는상용화하기에는여전히부담스러운가격 - GM Volt 에탑재될배터리예상가격은 12,760 불이며, 휘발유가격이 $3/gallon 일 경우배터리회수에필요한기간은 10년 - 리튬이차전지시장의확대를위해선위와같은가격문제및안정성에대한 기술적문제를해결이선행되어야함 리튬이차전지는양극, 음극, 분리막, 전해액등재료비비중이 50% 를차지하고 있어, 대량생산시리튬및코발트등의원자재의수급불균형을초래하여 오히려원자재가격이상승할가능성도있음 - 리튬및코발트는희귀금속으로소비량이증가할수록가격이상승할우려가 존재 - 특히코발트경우생산원가높은금속이며, 폭발성이높아이를대체할 저가의안정성높은소재개발에많은연구들이진행중 국내리튬이차전지산업은제조분야의세계적인경쟁력을확보하고 있으나, 소재분야경쟁력은취약한상황 2010년삼성 SDI은세계 1 위, LG화학은소니사를제치고세계 3위리 튬이차전지선도업체로발돋움 - 2011년기준으로삼성SDI와 LG화학은리튬이차전지시장의 39% 를점유할 것으로전망되며, 선전하고있음 자동차용리튬이차전지시장에서도기술력을인정받아 하지만국내리튬이차전지제조업체들은일본산소재에의존도가높아 수출액이늘어날수록대일무역적자가커지고있는상황 - 소재산업의부가가치는리튬이차전지산업의부가가치의 45% 를차지해 가장비중이높으며, 핵심소재의대부분을일본업체들로부터공급받고 있는상황이지속 - 국내리튬이차전지산업의국산화율은 20% 미만으로 SK 에너지가분리막 시장에서 10% 를차지하는것을제외하고는국내업체들의소재분야의시장 점유율은미미한상황 - 22 -
리튬이차전지산업의경쟁력확보를위해선국산소재개발이필요하며, 리튬및코발트등의핵심원자재확보를위한자원금융지원이확대되어야함 소재분야의기술격차는단시간에해결될문제가아니므로, 장기간에걸 친꾸준한연구개발노력이필요 - 새로운소재개발은오랜기간과비용이소요되며, 실제현장에서사용되기 위해선많은검증과정이필요한분야 소재분야의기술격차를줄이기위해선국가차원의로드맵을수립하 여체계적인연구개발지원이필요 - 리튬이차전지소재개발은장기적인계획을가지고접근해야하며, 이를 위해선국가차원의지원이필요 - 특히연구개발인력양성및원천기술확보를위한기초연구분야의 국가차원의지원이필요 리튬이차전지산업의경쟁력확보를위해선적극적인해외자원확보 노력이필요하며이를뒷받침할수있는금융지원이강화되어야함 - 리튬및코발트등리튬이차전지산업의핵심원자재확보를위해일본, 중국등자원확보전쟁이치열하게전개되고있음 - 국내리튬이차전지산업발달로리튬등의핵심원자재에대한수요는 지속적으로증가할것으로보여, 필요한상황 경제성있는해외광구확보가절대적으로 - 해외광구확보를위한적극적인개발을지원할수있는국가시스템및 이를뒷받침할수있는금융지원이확대되어야함 - 23 -