[ 기획특집 2]LG 화학, 전기차의 ' 심장 ' 을얻다.. 리튬이온배터리선도 " 2018 년전기차배터리시장세계 1 위할것 " 기사입력 2015.10.13 23:41:59 최종수정 2015.10.13 23:41:59 정택민기자 jtm1122@eco-tv.co.kr [ 편집자주 ] 국내유일의환경 에너지전문채널인환경 TV 가 10 월 15 일개국 15 주년을맞습니다. 이에따라환경 TV 는 ' 환경과에너지... 미래를묻는다 ' 는주제로개국 15 주년특집기획기사를준비했습니다. 기획기사는태양광발전등신재생에너지분야와발전소에서일방적으로뿌려주는방식이아닌가구별, 지역별에너지자립에대한대안모색, 수소차와전기차로대변되는친환경경영추세, 오폐수와가축분뇨, 건축폐자재등쓰레기에서에너지와자원을생산해내는친환경자원재활용, 해수담수화등인간과환경을위한신기술등환경 에너지관련분야의과거와현재, 미래에대해성찰해보고바람직한방향과대안을모색해보고자합니다. 개국 15 주년특집기획두번째기사주제는친환경전기차의심장이라고할수있는 ' 리튬이온배터리 ' 입니다. [ 환경TV뉴스 ] 정택민기자 = 1886년칼벤츠가가솔린엔진을장착한세바퀴자동차를처음선보인이후자동차의 ' 심장 ' 은누가뭐래도엔진이었다. 자동차의역사는곧엔진의진화역사와동의어였다. 이를입증하듯자동차와관련된특허의 70~80% 가엔진을중심으로한내연기관에집중돼있다. 그렇게 130년의자동차역사가흘렀다. 하지만이자동차의심장은자신이뿜어내는 ' 부우웅 ' 하는굉음과폭발적인가속력만큼큰문제를만들어냈다. 바로환경오염이다. 엔진의용량이커지면커질수록배출하는탄소의양도늘어날수밖에없다. 언젠가는고갈될석유도잠재적이지만근본적인위협이다. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/article_print.html?no=52951 1/8
2015. 10. 14. 환경TV 그래서그대안으로나온것이바로엔진이아닌 ' 전기모터 ' 를장착한전기차이다. 그리고이전기차의모터를뛰게만드는것은바로배터리이다. 기존자동차의심장이엔진이었다면새롭게탄생한전기차의심장은다름아닌 ' 배터리 ' 인것이다. 자동차의새로운심장..' 리튬이온배터리 ' 배터리는크게 1 차전지와 2 차전지로나뉜다. 1 차전지는우리가흔히아는건전지로한번쓰고버리는전지다. 반면 2 차전지는노트북이나스마트폰에들어가있는전지처럼전기를재충전해서계속쓸수있는전지를말한 다. 1 차전지는쓰는만큼버리게되서자원도낭비되고환경오염도유발한다. 반면 2 차전지는그럴위험이훨씬 적다. 환경적으로도, 산업적으로도 2 차전지가중요한이유다. 관건은얼마나오래쓸수있느냐이다. 이런 2 차전지는화학반응을통해충전및방전이이뤄진다. 충전시에는외부에서전기에너지를공급받아이 를화학에너지형태로저장하고, 방전할때는화학에너지를다시전기에너지로바꿔방출한다. 즉전기로들어 와서화학에너지형태로보관되다가다시전기로쓰이는것이다. 2 차전지의구성요소와작동원리를좀더구체적으로들여다보면 2 차전지는일반적으로양 (+) 극과음 (-) 극, 전해질, 분리막등의소재로구성된다. 배터리에서화학반응이일어나면활성물질이전해질을타고양극과음극 사이를이동한다. 충전시에는양극에서음극으로, 방전시는음극에서양극으로움직인다. 분리막은양극과음극이접촉하는것을 막는역할을한다. 2000 년대이전에는니켈카드뮴 (NiCd) 배터리가대표적인 2 차전지로쓰였다. 양극소재로는수산화니켈 (2NiO(OH)), 음극소재로는카드뮴 (Cadmium) 이쓰였으며수산화칼륨 (KOH) 이전해질로들어갔다. 니켈카드뮴배터리는충전가능한용량이작아장난감이나리모컨용외에는딱히쓰임새가많지않았다. 특히중 금속물질인카드뮴이들어있어유해성논란이끊임없이제기됐다. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/article_print.html?no=52951 2/8
이를보완하기위해 2000 년대초반나온것이니켈수소 (NiMH) 배터리다. 니켈수소배터리는니켈카드뮴배터리 를개선한것으로, 수소를흡수하고있는금속인 ' 메탈하이드라이드 '(Metal Hydride) 를카드뮴대신음극소재 로채택했다. 기존니켈카드뮴전지와같은크기에더큰용량을갖췄기때문에금방인기를끌었고, 하이브리드차량인토요 타프리우스에쓰이기도했다. 유해성논란도줄었다. 전기차배터리의 ' 시조 ' 쯤되는셈이다. 그러나니켈카드뮴은물론니켈수소배터리도 2 차전지가가진태생적이고치명적인단점을극복하지못했다. 바로 ' 자연방전 ' 과 ' 메모리효과 ' 가그것들이다. 자연방전은말그대로배터리를충전한상태에서배터리를따로사용하지않아도시간이지나면에너지가점차 방전되는문제를말한다. 즉쓰지도않았는데에너지가사라지는것이다. 이는전기차로선치명적이다. 주차만 해놓고있는데도배터리가방전되기때문이다. 또다른문제인메모리효과는완전히방전되지않은상태에서충전을반복하면충전할수있는용량이점차줄어 드는현상이다. 이역시치명적이다. 전기차를완전히다방전될때까지타다충전할수는없다. 기름이떨어지기전에주유를해줘야하듯전기차도완전히방전되기전에충전해줘야한다. 가다가길바닥에 멈춰설수는없기때문이다. 문제는이렇게되면메모리효과로인해배터리용량과성능이계속해서떨어질수 밖에없게된다. 이런문제점을획기적으로극복한배터리가있다. 바로리튬이온 (Li-Ion) 배터리다. 자동차의새로운심장, 리튬 이온배터리가태어난것이다. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/article_print.html?no=52951 3/8
리튬이온배터리.. ' 자연방전 ' ' 메모리효과 ' 문제획기적개선 리튬이온배터리는 1970 년대후반처음그원리가제안되었다. 이후 90 년대초반일본 SONY 가리튬이온배터 리의상업적인생산을처음시작했다. 양극에리튬산화물 (LiMOx) 을음극에탄소계 ( 흑연 ) 를쓰고, 전해질로는유기물질이, 분리막엔합성수지가들어 간리튬이온배터리는기존 2 차전지보다에너지밀도가 2~3 배높아니켈카드뮴이나니켈수소배터리보다작 은크기에도훨씬더많은전기를저장할수있다. 무엇보다자연방전및메모리효과문제를획기적으로개선한데다유해물질논란도없어노트북이나휴대폰, 디지컬카메라등전자기기에광범위하게사용되며 2 차전지시장의대세로금방자리잡았다. 이후신재생에너지로각광을받게된리튬이온배터리는진화를거듭, 꾸준히에너지밀도와출력밀도를높여 가며마침내자동차를달리게할수있는정도까지발전했다. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/article_print.html?no=52951 4/8
그리고이렇게일본업체들이장악하고있던리튬이온배터리분야에후발주자로도전장을던진한국업체가있 다. 바로 LG 화학이다. LG 화학, 자동차배터리시장진출 15 년만에세계 3 위권업체로성장 LG 화학이자동차용배터리사업에처음뛰어든것은 2000 년이다. 당시휴대폰과노트북등에쓰이는소형리튬 이온배터리분야는선두주자인일본업체들이장악하던상태였다. 당시리튬이온배터리를갓양산하기시작한 LG 화학은소형배터리보다는전기차에쓰이는중대형배터리분야 가더성장가능성이크다고판단하고 2000 년미국에연구법인을설립, 중대형리튬이온배터리개발과생산에 역량을집중했다. 법인설립 4 년만인 2004 년 LG 화학은 ' 미국전기차개발컨소시엄 '(USABC) 의개발프로젝트를수주한다. 이를 계기로 LG 화학은현대차와볼보, 르노등파트너를지속적으로확대해가면서전기차배터리시장의강자로떠 올랐다. 시장조사기관 'EV 옵세션 '(Obsession) 에따르면지난해전기차배터리시장점유율에서 LG 화학은일본의파나 소닉 (39.7%) 과닛산과 NEC 합작사인 AESC(23.6%) 에이어 12.9% 의점유율로 3 위를기록하고있다. 그뒤를이어중국의자동차회사인 BYD 가 4 위, 일본 LEJ( 미쓰비시 GS 유아사합작사 ) 가 5 위를차지하고있다. 파나소닉을제외하면리튬이온배터리세계 5 위권업체가모두자동차회사인데반해 LG 화학만 ' 전문 ' 화학회 사다. LG 화학, 세계최대전기차생산국중국시장 4 분의 1 장악 "2018 년자동차배터리시장세계 1 위업체될것 " http://www.greenpostkorea.co.kr/news/article_print.html?no=52951 5/8
2015. 10. 14. 환경TV 속을들여다보면 LG화학의분투는더두드러진다. 1위를차지하고있는파나소닉의경우현재미국의전기차전문제조업체인테슬라에리튬이온배터리를독점공급하고있다. 반면테슬라를제외한다른공급처는하나도없다. 한발만삐긋해도끝장인그야말로외줄타기인셈이다. 2 위를차지하고있는 AESC 도모회사인닛산리프의판매호조로선전하고있지만닛산의자회사라는특성상경 쟁사인다른완성차업체에배터리를납품하기가어렵다. 시장이커져도외연확대에한계가있다는얘기다. 자 동차회사를모회사로두고있는 BYD 와 LEJ 도사정은마찬가지다. 이처럼세계 5 위권업체들이모두특정자동차회사에의존하고있는반면 LG 화학은다양한완성차업체를고 객으로확보하며점유율을끌어올리고있다. 현재 LG 화학은아우디와 GM, 르노, 포드, 볼보, 상하이자동차, 장 안기차, 제일기차등 20 여개업체를고객으로두고있다. 이렇듯전기차배터리시장은지금은일본업체들이높은점유율을가지고있지만, 향후성장가능성과전망으로 봤을땐 LG 화학이더밝다는것이업계의평가다. 다른업체들과달리특정자동차회사나차량에대한의존도 가크지않기때문이다. 특히향후중국이전기차시장확대를주도할것으로기대되는가운데중국의여러업체와협력관계를갖춘 LG 화학이전기차배터리시장을선도하게되는것은시간문제라는전망도있다. 키움증권에따르면중국은올해상반기에전기차 7 만 2700 대를출하해미국 (5 만 4300 대 ) 을제치고전기차배터 리최대수요국으로떠올랐다. 이중국전기차배터리시장에서 LG 화학은지금도전체시장의 4 분의 1 정도를 장악하고있다. 이비율은더올라갈것으로예상된다. LG 화학은이미상하이자동차를비롯해중국업체 8 곳과배터리공급계약을체결한상태다. 또중국남경시에 연간 10 만개규모의전기차배터리생산이가능한공장을올해말까지완공하고향후본격적으로중국시장을 공략한다는전략이다. 김지산키움증권애널리스트는 " 중국업체는내수시장이전기차배터리성장을뒷받침했고, 일본은테슬라모 델 S 와닛산리프의공급량비중이컸다 " 면서 " 반면국내업체는다양한공급처를갖추고있어 2018 년쯤일본업 체들을추월하고세계 1 위에올라설것 " 으로전망했다. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/article_print.html?no=52951 6/8
LG 화학, 원료에서완제품까지자체생산가능장점 1 회충전운행거리향상숙제도풀어..1 회충전으로 320 km 전기차배터리시장에서 LG 화학의강점은원료에서부터완제품까지자체생산이가능하다는점이다. 박창선 LG 화학홍보팀과장은이와관련 " 배터리셀 (Cell) 과같은부품뿐만아니라부품제조에쓰이는양극제, 전해질 같은소재까지자체생산할수있어기술력에우위가있다 " 고설명했다. " 배터리에들어가는주요소재를자체생산하는기술을갖춰경쟁사보다가벼우면서도안전한배터리를개발할 수있었다 " 는것이다. 박과장은그러면서 " 소재자체생산을통해제품원가를낮춤으로써향후에도가격경쟁력 을지속적으로확보할수있을것 " 이라고자신감을나타냈다. 그래도아직해결해야할중대한과제가남아있다. 모든전기차배터리생산업체의숙제다. 바로한번충전으로 갈수있는 ' 거리 ' 다. 현재시판중인전기차들이 1 회충전으로운행할수있는거리는보통 140 km정도다. 우리나라를놓고봤을 때서울 - 부산의거리가 400 km가량되니까서울에서부산을가려면기본적으로 3 번정도는충전해야한다는얘 기다. 그것도충전소가제때제때있을때얘기다. 기름한번가득채우면수백km를거뜬히달리는기존가솔린이나디젤차량과비교하면아무래도 불편하고불안할수밖에없다. 중국이나미국처럼땅이넒은나라에선문제가더심각하다. 시판되는전기차들 이 ' 동네부근 ' 을왔다갔다하는근거리주행을벗어나지못하고있는이유다. 이문제를지금수준에서도손쉽게해결할수있는방법이있다. 차량에배터리를 ' 더많이 ' 집어넣으면된다. 실 제테슬라는전기차용대형배터리대신노트북용배터리 6000~7000 개를병렬로연결하는방식으로최대주행 거리를 400 km까지늘리는데성공했다. 하지만이방법엔치명적인단점이있다. 비용이다. 배터리를많이넣으면그만큼차의무게가무거워지고성능 도더떨어진다. 이를만회하기위해선차체를더가볍고비싼소재로만들수밖에없고그만큼가격도비싸진 다. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/article_print.html?no=52951 7/8
2015. 10. 14. 환경TV 실제테슬라전기차중가장싼 ' 모델S' 70D의경우에도 7만 5천달러 ( 약 8,700만원 ) 을호가하고주력모델의경우 10만달러 ( 약 1억 1,600만원 ) 을웃돈다. 기아전기차레이EV 가격이 3500만원, BMW i3 가격이 6,000만원정도인점을감안하면테슬라가약 2~3배비싼셈이다. 비용외의측면에서봤을때도전기차용대형배터리를쓰는것이같은사양이라면차량성능과유지관리면에 서도유리하다. 아우디와 GM, 르노, 볼보, 현대등세계유수의자동차들이배터리업체와긴밀한협력을통해 배터리개수를줄이면서주행거리는늘리는데주력하고있는이유다. 이와관련 LG 화학은이미 1 회충전주행거리 320 km수준의 2 세대배터리개발을마친상태로현재상용화에박 차를가하고있다. 2 세대배터리는성능뿐만아니라원가도기존 1 세대배터리보다 40% 가량낮아져가격경쟁력에서도확실한우 위를가지게됐다. 이배터리를탑재한전기차들은내년부터시중에나올예정이다. 이외에도 LG 화학은최근아우디와차세대 SUV 전기차에적용할고용량배터리셀및모듈을공동개발하기로하 는등전기차배터리시장에서전방위적으로공세를강화하고있다. 일본시장조사업체 B3 에따르면전기차배터리시장은현재 5 조원을겨우넘는수준이지만 3 년후인 2018 년에 는 13 조 1,600 억원으로 3 배가까이급성장할것으로전망하고있다. 그리고그성장속도는갈수록더가팔라 질것이다. 환경도보호하고수익도올리고. 친환경이전지구적화두인지금, 앞으로점점더많이세계곳곳을누비게될친 환경차세대전기차의심장에 ' 메이드인코리아 ', LG 화학리튬이온배터리가그핵심역할을할거라는얘기다. 정택민기자 (jtm1122@eco-tv.co.kr) Copyright @ 2014 그린포스트코리아. All rights reserved. http://www.greenpostkorea.co.kr/news/article_print.html?no=52951 8/8