리튬이차전지 - 산업현황및국제표준화동향 - 주요이슈 3 산업및시장 5 기술및표준화 7 국내산업계대응 9 시사점 11 작성 : 기술표준원에너지물류표준과신성호연구관 (shshin@kats.go.kr, 02-509-7270~73) 감수 : 한국전기연구원문성인박사 427-723 경기도과천시교육원길 96 TEL : 02-509-7114~6
주요이슈 (I) 이차전지중납이차전지 ( 이하납축전지 ) 및 Ni-Cd이차전지외에리튬이차전지와 Ni-MH이차전지를차세대이차전지로분류 - 리튬이차전지는우수한성능과휴대전화기, 노트북 PC 등 Mobile IT 제품들의시장성장에따라지속적인발전을하고있는성장산업 최근리튬이차전지의발화, 폭발등잇따른안전사고로인하여휴대기기에적용되는리튬이차전지의안전성강화요구 친환경자동차에대한관심이고조되면서전기자동차용중대형리튬이차전지기술및시장을선점하기위한각국간경쟁격화 특징 리튬이차전지는다른이차전지에비하여전지성능 ( 고용량, 고출력 ) 이우수하나, 화학적으로 불안정한전지재료특성등으로안전성이떨어짐 반도체, 디스플레이등과함께차세대핵심산업으로분류 - 리튬이차전지산업은 Mobile IT 산업의성장과연계되어있어그전망이매우밝음 - 소형은주로휴대형디지털전자기기, 중대형은하이브리드전기자동차 (HEV) 용전원으로사용 대기업 (Cell 제조업체 ) 과중소기업 ( 부품소재업체및장비업체 ) 과의연계성이매우큰산업 - 부품소재의국산화를통해고부가가치를추진하기위한대기업과중소기업의긴밀한협력체계구축을 추진하고있음 전지제조는일괄자동화공정으로이루어지고, 경제적규모를이루기위해서막대한설비투자와 장기간의 R&D 및고급기술인력이필요한지식기반형장치산업 3
주요이슈 (II) 안전성강화 리튬전지의고용량화로단위전지당에너지밀도가높아지고안전사고의잠재위험성이급증함에따라안전성강화기술개발및안전기준강화 - 18650전지의용량 2배증가 : 1.3Ah( 97) 2.6Ah( 05) 18650전지 : 직경 18mm, 높이 65mm 크기로노트북 PC에가장많이사용 Ah(Ampere-hour) : 단위시간당흐르는전류량으로전지용량을표시 - LiNiMnCoO2, LiFePO4 등고용량, 고안전성양극활물질개발 - Si계, Si/C복합계, Sn복합계등고용량음극활물질개발 - 한국을비롯해일본과중국등에서는자국에서유통되는리튬이차전지의안전성검증제도를도입하려는움직임확산 전기자동차에사용 휴대기기용에서친환경전기자동차용으로용도확대 - 친환경자동차시장에서핵심역할을하는전지시스템에대한표준을선점하는것이중요 - 이에따라일본, 독일, 프랑스등주요선진국들은이차전지의표준선점을위해자국에서개발된규격제안 한편, 현대자동차는 09 년리튬이차전지가장착된하이브리드전기자동차 (HEV) 시판예정 4
산업및시장 (I) 산업및업계동향 국내이차전지시장이리튬이차전지중심으로전환 - 리튬이차전지는용량, 출력, 충전성능등에서의우수한특성을앞세워 12 년에는이차전지시장의 41.7%( 금액기준 ) 를차지할것으로전망 ( 08 년, 후지경제보고서 ) 리튬이차전지산업은부흥기에진입 - 휴대전화기, 노트북 PC 등의정보기기및자동차용전지시장이급속히성장 LG 화학의 2007년매출은전년대비 43% 증가 삼성SDI의 2008년 2분기매출은전년동기대비 104% 증가 세계각국은안전성인증시스템을강화하고있는추세 - 국가차원뿐만아니라수요자중심의안전성확인에대한요구가증가 한국, 일본, 중국정부를중심으로강제인증규제시행및확대중 미국의 CTIA 인증제도강화, 소비자단체의요구사항도증대 CTIA(Cellular Telecommunication Industry Association, 이동통신산업협회 ) : 이동통신업체와기기제조업체로구성된업계단체 친환경자동차시장의확대에따라시장및이차전지표준선점을위한경쟁 - HEV 시장규모는 07 년 60만여대에서 08 년 100 만대, 10년 240 만대, 13년 453 만대, 15 년 560만대로급성장할것으로전망 - 일본, 미국, 유럽등선진국은소형모바일 IT 중심에서 HEV용중대형이차전지와신재생에너지저장용대용량리튬이차전지등의원천기술개발을적극추진 본격적인하이브리드자동차시대도래 - 97 년상용화된 HEV 는니켈ㆍ수소전지를탑재 ( 08 년까지 100 만대판매 ) - 09 년현대자동차와다임러등에의해최초의리튬이차전지가탑재된 HEV 의판매가시작될예정 - 10 년도요타, GM 등이리튬이차전지를탑재한 Plug-in HEV(PHEV) 의본격적인생산에나설것으로전망 5
산업및시장 (II) 시장동향 세계이차전지시장은 07년 227억달러에서 15년에는 305억달러로확대될것으로전망 [ 세계리튬이차전지시장동향 ] 400 단위 : 억달러 이차전지시장리튬이차전지시장리튬이차전지비중 % 33.8% 39.9% 40.9% 48.9% 53.3% 300 227 249 253 280 305 200 100 76.7 99.3 103 137 162 0 2007 2008 2010 2012 2015 우리나라의리튬이차전지산업은 03년까지무역적자를기록하였으나, 04년흑자로전환되었으며생산량대비수출비중이 07 년 85%, 15 년에는 95% 에이를것으로예상되는등주요수출산업으로성장중 [ 국내리튬이차전지시장동향 ] 100 단위 : 억달러 생산 수출 수출비중 %( 생산대비 ) 80 88% 89% 90% 92% 95% 60 40 20 17.6 15.5 24.8 28.8 22.1 25.9 41.2 37.9 64.9 61.6 0 2007 2008 2010 2012 2015 자료 : 한국전지연구조합이후지경제 ( 07), IIT( 08.3) 통계등을참고하여작성 ( 08.5) (HEV, PHEV 용등대용량리튬이차전지제외 ) 6
기술및표준화 (I) 기술개발동향 Mobile IT기기용소형리튬이차전지의고성능화 - 휴대폰을포함한 Mobile IT기기가 Slim화되고, 전원의고성능화 ( 고용량, 고출력및고안전성 ) 가요구됨에따라이를만족시키는방향으로기술개발추진 특수용도용중대형리튬이차전지분야별개발 - 순간적으로높은전류를요구하는전동공구용고출력전지개발 - 하이브리드전기자동차와지능형로봇용전지개발본격화 한종류의전지로 Mobile IT기기, 하이브리드전기자동차, 지능형로봇등의전원을모두해결할수없기때문에각용도별특성을갖는전지개발이필요즉, 용도별로요구되는전지특성이상이하므로전지를구성하는부품 / 소재, 전지설계, 전지관리시스템도서로다르게개발 기존의저가이차전지 ( 예 ; 납축전지, Ni-Cd 이차전지 ) 가점유하고있던전력저장용등의 용도로사용되는산업용시장을개척하기위한리튬이차전지의저가격화기술개발 표준화동향 국제전기기술위원회 (IEC) 는휴대기기용리튬이차전지의안전성강화를위하여관련규격을대폭강화할것을제안하고국제표준화개정작업중 (IEC 62133 휴대기기용이차전지안전성평가방법 ) IEC 는향후전기자동차및산업용분야로리튬이차전지의적용이확대될것을대비하여 대용량리튬이차전지를표준화하는새로운조직을 07 년 3 월결성 (IEC TC21/SC21A WG5 Large capacity secondary lithium cells and batteries ) 7
기술및표준화 (II) 대용량리튬이차전지표준화는 IEC/TC21, IEC/SC21A, IEC/TC69, ISO/TC22/SC21 등 4 개조직에서관심의제로부각 미국은 CTIA 인증프로그램을강화 - 06 년 10월부터미국에서판매되는휴대기기용리튬이차전지의성능, 안전성및공정등에대하여인증을실시하고있으며, 08 년 12월부터더욱강화된시스템적용 제조자자체검증에서제3자인증기관을통한검증으로강화되며, 년 1회현장실사 일본은휴대기기용리튬이차전지를전기용품안전법의강제인증제도대상으로 08년말도입 - 06 년소니사의리튬이차전지가탑재된델컴퓨터폭발사고이후관련제도의정비착수 소니사는델의노트북배터리 410 만개에대하여리콜조치하고, HP, 애플등의제품에대하여도전면조사 - 총리실지시로일본전지공업회와일본전자정보기술산업협회공동으로리튬이차전지안전성관련표준강화추진 - 07 년전기용품안전법의검사대상품목으로추가하고, 시행령, 시행규칙등하위규정을정비하여 08 년 11월부터실시 중국은리튬이차전지안전관련표준제정을추진중 - 중국정보산업부산하전자기술표준연구소 (CESI) 는리튬이차전지의안전성확보를목표로표준개발착수 ( 08. 3) - 일본전지공업회가옵저버로참여하여기술적자문제공 ( 08. 6) - 현재리튬이차전지의안전성평가를위한국가표준으로제정되고있으나, 향후강제인증시스템적용이예상됨 8
국내산업계대응 (I) 업계동향 우리나라는 00년리튬이차전지를생산한이후제조설비자동화등을통해세계 2위의생산국으로도약 - 00 년 200만셀 / 월 07년 6,510만셀 / 월 ( 연평균 65% 증가 ) - 08 년세계시장 26% 점유추정 ( 일본 50%, 중국등기타 24%) 국내기업들은 High-End 제품위주의리튬이차전지를중점개발 생산하여선진국에수출 - 소형전지의고에너지밀도화의추진과더불어 EV/HEV/PHEV 용구동전원개발이활발해지고있으며, 표준화도추진중 리튬이차전지시장확대에따라삼성SDI, LG화학등대기업중심으로중소부품 소재업체가참여 - 양극소재및전해액의일부가국산화되었으나, 격리막, 음극소재, 전해액첨가제등은대부분일본으로부터수입 - 대부분의중소부품 소재업체는낮은신뢰성, 소규모생산등으로시장개척에애로를겪고있음 국제표준화대응 국내기업들은국제표준화보다는시장에서요구되는사실상의표준대응에더치중해왔음 - 삼성SDI, LG 화학등은노트북, 휴대폰을비롯한휴대기기에장착되는리튬이차전지표준화위주로미국의 IEEE 및 CTIA 인증시스템에각각대응 - 근래들어표준선점의중요성을깨닫고, 새로시작하는대용량전지시장의선점을위한전략적대응방법으로인식 - EV/HEV/PHEV 등의구동전원으로리튬이차전지채용에따라국제표준대응계획수립중 9
국내산업계대응 (I) 친환경자동차용리튬이온전지국제표준화대응을위한관련기관간담회개최 ( 09.1.9) - 자동차및전지업계등 10개기관참석 업계 : 현대기아자동차, LG 화학, SB리모티브, SK에너지, 코캄관련기관 : 자동차공업협회, 자동차부품연구원, 전지연구조합, 전기연구원정부 : 기술표준원 ( 생활제품안전과, 에너지물류표준과 ) - 그린카용중대형이차전지표준기술연구회 구성합의 - 이차전지발전전략에서추진할기술개발사업과표준과의연계방안등표준화사업추진방안검토 - 자동차용중대형리튬이차전지안전기준과표준화연계성확보 - 자동차, 전지분야국제표준진행문건에대해공동대응키로함 ISO/TC22/SC21( 전기자동차 ) 와 IEC/TC21/SC21A( 이차전지 ) 는 JWG 구성 국내안전관리제도강화 우리나라는리튬이차전지제품의신뢰성및안전성을강화시키기위하여법적 제도적기반마련 - 국제기준 (IEC 62133) 보다고온연속충전, 고온방치성등을대폭강화한 KS 규격 (KS C 8546) 을제정하고, 이에따른안전기준을고시 ( 08.12) - 품질경영및공산품안전관리법 의자율안전확인제도대상품목에포함시켜안전관리를실시할예정 ( 09.7) 자율안전확인제도 : 자율안전확인대상공산품의제조업자또는수입업자가출고또는통관전에지정된시험검사기관으로부터안전성에대한시험검사를받아안전기준에적합함을확인한후이를안전기관에신고하는제도 향후추진계획 그린카용중대형이차전지표준기술연구회 구성 ( 09.2) - 정례화된협의체로발전시켜중장기표준화계획수립및정책방안도출 - 연구회는 2개월에 1회정도로정기적으로개최하고, 향후포럼으로발전추진 자동차및전지업계, 학계, 국토부등관련기관의전문가로위원구성 - 품질경영및공산품안전관리법 의강제인증대상품목으로추가하기위한기술적검토추진 10
시사점 안전성강화및인증시스템중요성대두 휴대기기에적용되는리튬이차전지의안전성강화및인증시스템도입이주요사안으로대두 - 한국, 일본, 중국, 미국등자국내에서판매되는리튬이차전지의안전성을검증할수있는시스템을시행및확대중 일본은자국에서준비한안전성강화기준을국제규격인 IEC 규격에반영시키기위하여국제규격개정 ( 안 ) 을제안하였고, 관련국들에대한설득작업을전개 - 일본에서제안한평가방법및기준은요구수준을맞추기가까다로울뿐만아니라, 시험장비의수급에도애로 - 한국, 미국등은일본이제안한개정 ( 안 ) 에대하여시험방법의복잡성등의문제점을제기하고, WG 회의를통한전문가검토를요청 우리나라는리튬이차전지안전관리운영에있어, IT 및자동차산업등관련산업의개발동향에따라안전기준을보완 강화할예정 친환경자동차용리튬이차전지시스템의표준선점의중요성 리튬이차전지시장이휴대기기용시장으로부터전기자동차용시장으로확대 - 전기자동차용리튬이차전지시장은 01 년이후로연평균 45.5% 의성장률을기록하며 10 년에는 6억달러규모에이를것으로예상 신규시장선점을위해서는표준의선점이기술개발못지않게중요 - 전지업체, 자동차업체, 유관기관간의긴밀한협력관계가중요하며, 이를위해서는공동의의견을조율할수있는 포럼 성격의연구체구성필요 - 기업및연구기관으로구성된표준전문가그룹을결성하여 IEC 국제기구회의에지속적 전략적대응이바람직함 11
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