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공급망·탄소중립 관점에서 새로운 산업생태계로 확장할 시점
송준호 한국전자기술연구원 수석연구원 2023년 09월호

리튬이온 배터리는 1991년 일본 소니사가 최초로 상용화했다. 우리나라는 2000년대 중반 이후부터 모바일산업의 성장과 함께 리튬이온 배터리 세계시장을 주도하기 시작했다. 그리고 2010년대 전기차산업의 성장에 따라 중국이 강력한 내수시장 지원을 기반으로 후발주자로 들어오며 한중일 경쟁이 치열하다. 현재 한중일 3국은 세계 배터리시장의 96%를 점유하고 있다.  

기술 확장에 소극적인 일본에 비해 한국은 하이브리드 자동차용 등 중대형 배터리 기술을 선제적으로 개발해 세계 최초로 승용차에 리튬이온 배터리를 장착하는 등 세계적 수준의 중대형 배터리 기술을 확보했다. 한국은 유럽·미국·중국 등 글로벌 수요에 유연히 대처하면서 생산을 확대하고, 중국은 강력한 전기차 내수시장과 정부 지원을 기반으로 고속 성장 중이며, 일본은 원통형 전지를 테슬라가 전격 채택하면서 동반성장을 통해 전기차용 배터리 생산 확대를 견인하고 있다. 에너지밀도 등 배터리 성능과 제조기술 수준은 3국이 대동소이(250~300Wh/kg)하나 품질관리 등 생산효율성 측면에서는 한국이, 가격 경쟁력은 중국이 다소 우위에 있다고 알려져 있다. 

한국은 내수시장에 집중한 중국과 달리 기업 간 협력을 바탕으로 해외시장에 선제적으로 대응해 유럽·미국 등의 주요 시장을 선점하고 있다. 특히 미중 공급망 이슈, 일본의 소극적 해외투자 등으로 향후 급격한 성장이 예상되는 미국 전기차용 배터리시장 내 점유율 확대를 통해 2025년 이후부터는 미국시장에서의 위상이 두드러질 것으로 전망된다. 한편 EU시장의 경우 한국 기업이 선제적으로 투자했으나, 중국 기업 또한 독일을 중심으로 테슬라, 폭스바겐 등과 협력을 강화하고 있어 향후 한중 경쟁이 본격화될 전망이다. 

다만 급격한 시장 확대와 각국의 치열한 경쟁 속에서 한국은 현재까지 세계 최고 기술을 확보하고 있지만 원재료, 소재·부품 및 규모의 경제에서 중국에 추월당할 가능성이 커지고 있다. 또 장기적으로는 배터리 기술 및 공급망 자립화를 도모하는 미국과 유럽의 도전을 받는 현실에 처해 있다.

글로벌 배터리시장의 성장에 따라 원재료 비중이 70%가 넘는 배터리용 소재·부품 시장의 규모도 가파른 속도로 증가하고 있다. 이에 따라 관련 공급망 불안과 더불어 중간재 및 원재료까지 공급망 불균형이 심화되고 있다. 여기에 배터리의 사용량 증가에 따른 재사용·재활용 수요가 급증해 공급망 및 탄소중립 관점에서 새로운 산업생태계로의 확장이 필요한 시점이다. 

1991년 일본 소니사에서 세계 최초로 80Wh/kg급 원통형 리튬이온 배터리를 상용화한 이후로 리튬이온 배터리 기술은 고성능에 집중해 300Wh/kg급의 고에너지밀도 구현에 성공했다. 이제 다음 30년간은 용량을 보다 늘리고 사용 영역을 확대하는 방향으로 고성능화가 지속돼야 하며, 이를 위한 상용 리튬배터리의 고도화 및 차세대 배터리기술 개발을 병행해야 한다.

또 배터리의 안전성·신뢰성을 높이고 자율관리를 가능하게 하는 지능화 기술이 추가로 요구된다. 특히 최근 전기차용 배터리 리콜 등 배터리 제조공정 관련 문제가 발생해 제조공정 최적화 및 지능화에 대한 이슈가 증가했다. 배터리 제조공정상 불량률 감소와 생산성 향상을 위한 제조공정의 지능화 및 디지털화 확대가 필요하다. 

마지막으로, 배터리 사용에 따른 탄소저감 효과와 더불어 배터리 제조, 재사용, 재활용까지의 전 주기에서 탄소중립과 자원순환을 실현하기 위한 친환경화 기술이 요구된다.  
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