글로벌 2차전지 시장 한국이 이끈다

글로벌 2차전지 시장규모는 오는 2020년에 65조원으로 늘어날 전망이다. 올해 약 13조원 규모인 세계 2차전지 시장은 전기차 및 ESS 수요 증가 등에 힘입어 2020년엔 5배 이상 성장할 것으로 예상된다.

현재 글로벌 시장은 삼성SDI와 LG화학 등 한국 기업이 40% 이상을 점유하고 있다. 과거 글로벌 무대의 주역이었던 파나소닉, 소니 등 일본 기업과 리센, ATL 등 중국 기업이 뒤쫓고 있다. 2차전지는 한 번 쓰고 버리는 건전지 등의 1차전지와 달리 충전 후 재사용이 가능해 반도체 및 디스플레이와 함께 ‘3대 전자부품’으로 꼽힌다. 2차전지 시장은 스마트폰과 노트북 등의 소형시장에서 전기차, ESS 등에 들어가는 중대형 시장으로 확대되는 추세다.

일본의 시장 조사업체 IIT는 올해 소형 리튬이온 2차전지 시장에서 삼성SDI가 26.6%의 점유율을 기록하며 1위를 차지할 것으로 예상했다. 2위는 LG화학(18.5%), 3위는 파나소닉(18.2%)으로 각각 예측했다.

한국기업 세계 1위, 일본 중국 바짝 추격해와

일본과 중국 업체들의 추격도 만만찮다. 파나소닉은 2010년 산요를 합병, 점유율을 높여가고 있다. 소니도 중국 싱가포르 등 신흥시장으로 공장을 옮기면서 반전을 노리고 있다. 리센, ATL 등 중국 업체는 애플 등의 공급선을 확장하면서 소형 IT용 전지 시장에서 입지를 넓혀가고 있다.

LG화학은 전기차 배터리 분야에서 세계 1위를 달린다. 지난해 4월 충북 오창에 세계 최대 규모의 배터리 공장을 준공했다. LG화학은 연간 전기차 20만대에 배터리를 공급할 수 있는 생산능력을 갖추고 있다. 미국 미시간주 홀랜드공장 등에 대한 투자가 완료되는 내년에는 35만대 이상의 전기차에 배터리를 공급할 수 있는 생산능력을 갖춘다는 계획이다. 삼성SDI는 전기차용 2차전지 시장 공략을 위해 지난 9월 독일의 보쉬와 합작 설립한 SB리모티브의 지분을 전량 인수하며 자동차 완성차 업체 및 ESS 보급사업 등 해외시장 공략에 적극 나서고 있다.

SK이노베이션은 2,500억원을 투자해 지난 9월 충남 서산에 전기차용 배터리 공장을 준공했다. 이로써 SK이노베이션은 전극·셀·팩 등 배터리 생산에 필요한 핵심 부품을 일괄생산하는 체제를 갖추게 됐다.

지난해 우리나라 2차전지 산업이 세계시장 점유율 1위를 달성했다. 1999년 2차전지 산업에 진출한 지 13년 만이다.

우리나라 산업이 선두자리에 올랐지만 어깨는 무겁다. 2차전지 사용시간 등 성능 개선, 코발트·리튬 등 원자재 안정적 확보라는 과제가 산적한데다, 소재 등 기술의 국산화율도 20% 수준으로 선두를 유지하기엔 기반이 탄탄하지 않기 때문이다. 여기에 원자재부터 전구체까지 수직계열화를 이룬 중국의 추격에 압박을 받고 있고 원천기술도 일본 등이 선점하고 있어 가시방석 위에서 1위를 지키고 있는 셈이다.

ESS가 2차전지 시장 견인한다

리튬이온 배터리가 주도하는 에너지 산업 및 운송수단과 무인동체의 전기화는 화석연료 시대에서 전기연료 시대로의 획기적인 변화가 예상된다. 전력 대란과 유가상승, 원전사고 등 지금의 문제는 2차전지를 활용한 다양한 형태의 융·복합산업이 대안으로 꼽힌다.

업계 관계자는 “ESS나 전기차용 배터리 등이 초기 산업인 만큼 세계시장 선점에 가격 경쟁력을 갖출 수 있도록 정부의 소재 개발이나 현실적인 보급 사업이 필요한 때”라며 “주행거리 350km 이상을 달릴 수 있는 전지·부품소재 개발과 전문 인력 양성이 곧 2차전지 경쟁력 강화에 필수다”고 말했다.

일본 등 외국에 비해 다소 늦은 감은 있지만 우리 정부도 ESS 보급에 본격적으로 나서고 있다. 정부는 오는 2020년까지 ESS 보급용량을 150만kW로 늘리고 세계 3대 ESS 강국으로 도약한다는 전략을 세웠다.

계획대로라면 화력발전소 3기를 대체할 수 있어 건설비용 4조5,000억원을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 정부는 올 하반기에 중형급 ESS 고효율(안전) 인증 기준을 마련하고 설치장려금과 세제 등 지원방안을 확정할 예정이다. 이를 위해 전력산업기반기금에 별도의 예산항목도 추가 신설했다.

오는 2013년 중소형 상업용을 먼저 보급하고 2014년에는 중형 산업용 ESS를 보급할 계획이다. 산업용과 가정용, 발전용 ESS는 2015년 이후부터 보급이 시작될 예정이다.

정부는 대용량 ESS 보급을 통한 전력수급 안정화 및 신재생에너지 보급 확산을 비전으로 설정하고 단계적 보급을 확산해 나갈 방침이다. 2차전지 성능향상과 안전성을 최우선으로 고려한 ESS 시험평가 표준 및 인증제도를 단계적으로 도입할 예정이다.

전기차용 2차전지 개발 등 총력 지원 나선다

지경부・환경부・국토해양부 등 전기차 지원 보급 적극나서

정부가 전기자동차 등 그린카 보급 의지를 천명하면서 각종 지원 정책안 마련에도 탄력이 붙고 있다.

지식경제부는 소형에서 준중형으로 전기차 개발의 무게중심을 이동한다고 보고, 전기차용 2차전지 개발과 소재 국산화 등 관련 부품 산업 활성화에도 총력을 기울일 방침이다. 특히 모터 등 에너지 효율 향상을 위한 부품 개발에 박차를 가할 예정이다.

환경부는 탄소포인트제와 대중교통 이용, 친환경 녹색제품 구입 등 생활 속 온실가스 감축 노력에 인센티브를 주는 제도들을 ‘그린카드’로 통합하고 이산화탄소 등 각종 배기가스 배출 감축을 위해 ‘저탄소카’의 보급 방안을 마련할 방침이다.

전기차와 하이브리드 자동차 등 그린카 외에도 온실가스 배출량이 경차(130g/km)보다 적은 저탄소카(100g/km 이하) 제도를 도입해 세제 특례 등의 혜택을 줄 방침이다. 특히 이산화탄소 배출량이 적은 소형차 등은 배기량에 관계없이 경차가 누리는 각종 혜택을 받을 수 있다.

국토해양부는 고속도로와 터미널 등 전기차 주요 운행거점에 전기차 충전 인프라를 구축할 계획이다. 또 아파트와 오피스텔 등 공동주택 건물과 대형 할인마트 등 쇼핑몰에 전기차 충전시스템을 설치할 수 있도록 관련 법을 신설한다. 여기에 최근 일본과 이스라엘 등에서 주목받고 있는 배터리 교환방식의 전기자동차와 서울대공원 등에서 운행중인 온라인 전기버스 등에 대한 지원방안도 마련할 방침이다.

한국환경공단은 지난 2월부터 직원들에게 출・퇴근용으로 전기승용차를 직접 시승할 기회를 제공하고 전기자동차 실증사업의 기초 자료로 활용한다고 밝혔다.

시승대상 전기차는 저속전기차 2대, 고속전기차 1대이며, 환경연구단지 인근 혹은 1회 충전으로 운행 가능한 지역에 거주하는 직원이 1주일씩 운행하게 된다.

시승자는 사내 공모를 통해 운전경력, 거주지 인근 충전소 유무, 출퇴근 거리 등을 고려하여 선정했다. 선발된 직원은 전기차 운행방법, 충전기 이용방법, 자료작성 및 안전에 대한 교육을 받고 곧바로 시험운행에 들어간다.

또한 전기자동차를 대중교통수단으로서 보급 가능성 검증을 위하여 전기버스를 하루 2회, 공항철도 검암역과 종합환경연구단지간을 무료 운행하여 전철 이용자를 수송하게 된다.

고속전기승용차의 최고속도(현대자동차 블루온)는 130Km/h, 1회 충전 주행거리 140km이며, 저속전기승용차의 최고속도는 60Km/h, 1회 충전 주행거리 75~78km이고, 전기버스는 실증운행을 위하여 현대자동차에서 한국환경공단에 제공한 차량으로 최고속도 100Km/h(현대자동차 일렉시티), 1회 충전 주행거리 120km이며, 51인이 탑승할 수 있다.

이번 전기승용차 시승 및 전기버스 운행을 통하여 이용자의 다양한 승차소감과 의견을 수렴하여 차량 성능개선에 반영되도록 할 계획이다.

전기자동차 운행 시 주행성능, 안정성, 운행거리 등 차량의 성능을 확인하고, 소음, 승차감, 차량 내 편의시설 등에 대한 탑승객의 소감을 설문조사하게 된다.

한전, 중부 고속도로 시험 주행 및 충전소 시범운영

한편 전기차 충전소가 고속도로에 설치됐다. 한국전력은 미래 전기자동차 시대에 대비하고 전기차 조기보급에 기여하고자 강남구 삼성동 본사에 충전소를 구축한데 이어 최근 대전 전력연구원을 비롯한 고속도로 휴게소 6개소(이천, 음성, 오창휴게소 상・하행선)에 전기자동차 충전소 설치를 완료했다. 특히, 이천휴게소 등 6개소에 구축된 충전소는 국내최초 고속도로 전기차 충전소로서 그 의의가 있다.

한전은 고속도로 충전소 설치를 위하여 지난해 12월말일 한국도로공사와 상호협력 MOU를 체결하고, 충전소 부지 무상제공 및 설비관리 등에 적극 협력하기로 합의하였다.

고속도로 휴게소 등 전기차 충전소에는 총 12대의 충전기가 설치되어 있으며, 급속충전기(50kW)는 완전충전에 약 25분이 소요되고 완속충전기(7.7kW)는 6시간 가량 소요된다. 충전요금은 스마트카드를 이용하여 실시간으로 지불하는 시스템이다.

아울러, 한전은 올해 1월 11일부터 서울 본사에서 중부고속도로를 경유하여 대전 전력연구원까지 이르는 고속도로 시험주행(편도 164km)을 성공리에 마쳤으며 충전소 시범운영에도 성공적인 시험결과를 얻었다.

이번 시범주행은 전기차와 충전소 실용화 가능성을 가시적으로 보여주었다는 점에서 큰 의미가 있다.

한전은 충전소에 설치되어 있는 충전기의 운전상태 및 충전정보 등을 실시간으로 원격감시・제어할 수 있는 ‘충전소 운영시스템’도 설치했다. 이는 충전소 간 거리 및 충전패턴 등 분석을 통하여 충전 인프라 성능을 개선하고 충전 솔루션도 최적화하기 위해서다.

서울시는 지난해 말 땅콩 모양의 친환경 대형전기버스 5대를 남산 팔각정휴게소 광장에서 운행 개시했다. 서울시는 대기질 개선과 온실가스 저감을 위해 1년 6개월 동안 최첨단 친환경 대형전기버스 연구 및 기술개발을 완료하고 지난 11〜12월 실증 도로운행을 마치고 이번에 본격적으로 정식노선에 투입할 것이다.

남산을 달리게 될 친환경 대형전기버스는 전체길이 11.05m로 최고시속 100km까지 달릴 수 있고 1회 충전으로 최고 83km를 운행할 수 있고, 급속충전 시 30분 이내 풀 충전이 가능하다.

시는 2009년 9월 서울시와 현대중공업・한국화이바 간 R&D 지원 및 개발보급에 관한 협약을 체결하고 순수 국내 기술로 진행해 왔으며, 11월 G20정상회의기간엔 행사장 셔틀버스로 10대를 운행해 세계에 한국의 전기버스 기술을 알리기도 했다.

2차전지 기술 기반 ESS와 박막 태양전지에 집중 투자

발전·축전 솔루션 공급 시장공략… 협력사 지원도 적극 나서

삼성그룹 계열사인 삼성SDI가 다양한 발전·축전 솔루션으로 에너지 시장 공략에 적극 나서고 있다. 

삼성SDI는 지난 3월 대구 엑스코에서 열린 국제그린에너지엑스포에서 에너지저장시스템(ESS)과 태양광발전설비 등을 결합한 제품을 공개하고, 축전과 발전의 시너지로 친환경·에너지 솔루션 분야 대표기업으로 도약하겠다고 선언했다. ,

삼성SDI는 엑스포에서 255와트(W) 단결정 태양광 모듈과 5.8kWh급 가정용 ESS와 인버터, 각종 가전제품을 연결해 활용하는 가정용에너지관리시스템(HEMS)을 전시했다. 태양광 모듈과 56kWh급 컨테이너형 ESS, 충전기를 결합한 전기차충전소용 솔루션 제품도 선보였다.

삼성SDI는 또 태블릿 PC에 사용 가능한 각형 리튬이온전지를 선보였다. 기존 폴리머 리튬이온전지보다 용량이 크고 가격은 저렴하다. 리튬이온전지를 적용한 전기자전거를 비롯해 소형IT제품·전동공구·로봇청소기 등에 사용 가능한 원형·각형·폴리머 리튬이온전지를 전시했다.

삼성SDI, ESS 사업 ‘Power UP’

삼성SDI가 에너지저장시스템(ESS) 사업을 강화한 것은 지난해부터다. 이 회사는 지난해 9월 국내 기업 최초로 미국 ESS 시장에 진출한 데 이어, 우리 정부가 추진 중인 대용량 ESS 실증 프로젝트에 핵심 사업자로 참여하는 등 시장 선점을 위한 보폭을 넓혔다. 

에너지저장시스템(ESS)은 2차 전지를 이용, 전력을 저장한 뒤 필요한 시간과 장소에 사용할 수 있도록 하는 장치다. 미래 에너지 산업의 대안으로 부상하면서 세계 ESS 시장은 연평균 13.9%의 성장이 기대되고 있다. 

삼성SDI는 오는 2014년까지 제주도에 설치될 변전소급 규모의 대용량 에너지저장시스템(ESS) 사업에 참여 중이다. 지식경제부가 추진하고 있는 ‘신재생에너지 연계형 메가와트(MW)급 리튬이차전지시스템 운용기술 개발 사업’으로 진행되는 이 프로젝트는 3년간 대용량 전력저장 시스템 개발 및 운용기술을 확보하는 게 목표다. 삼성SDI는 일진전기(테스트베드 구축), 효성(전력변환장치), 한국전력거래소(운용) 등과 함께 ESS 개발을 맡고 있다.

이 사업이 주목받는 이유는 국내 처음 시도되는 대규모 ESS 프로젝트이기 때문이다. 그동안 킬로와트(KW)급 ESS 실증 사업은 있었어도, 한 개 변전소와 맞먹는 규모의 8메가와트급 ESS 실증 사업은 최초다. 8메가와트는 800가구에 24시간 전력을 공급할 수 있는 양이다. 업계에서는 성공적인 성과를 낼 경우 관련 기술 조기 사업화가 이루어질 것으로 내다보고 있다.

삼성SDI는 ESS 분야에서 두각을 나타내온 터라 향후 실질적인 매출 발생도 기대하고 있다. 이 회사는 작년 7월과 8월 각각 ‘10kW급 리튬이온전지 에너지저장시스템 실증 사업’, ‘고에너지 2차전지용 전극소재’ 사업에 선정되고 9월에는 미국 글로벌 전력회사인 AES에너지스토리지와 ‘전력계통 보조서비스(Ancillary Service)용 20MW급 규모의 ESS’를 공급하는 계약을 체결한 바 있다. ESS는 배터리를 이용, 전력을 비축한 뒤 적기에 활용하는 차세대 전력 시스템으로 미국 시장조사기관인 PIKE리서치사와 일본 종합마케팅비즈니스사인 후지경제에 따르며 ESS 시장은 2010년 17억달러(2조500억원)에서 2020년 412억달러(47조9,000억원)로 성장이 예상된다.

삼성SDI, ESS 선진국 일 진출에 힘 받아

삼성SDI가 세계 최대 시장규모를 자랑하는 일본 가정 에너지저장시스템(ESS) 시장에 진출한 것은 지난해 말이다. 자동차용 배터리 시장과 맞먹는 시장규모인 ESS 시장을 선점, 중대형 배터리 시장 분야에서 단숨에 강자로 부상하겠다는 삼성SDI의 목표다.

삼성SDI(대표 박상진)는 니치콘과 일본 내 가정용 ESS를 독점 공급하는 계약을 맺었다고 6일 밝혔다.

삼성SDI가 배터리모듈과 배터리제어시스템(BMS)을 공급하면 니치콘이 전력제어장치(PCS)와 태양광 발전 시스템 등을 추가해 최종 고객에게 판매하는 형태다.

본격적인 공급은 내년 상반기 중 이뤄질 계획이며 양사는 2014년까지 일본 내 가정용 ESS 시장 30% 점유하겠다는 목표를 수립했다.

일본은 대지진과 원전사태 이후 촉발된 전력 대란으로 ESS 시장이 꿈틀대고 있다. 시장 조사 업체들에 따르면 일본 가정용 ESS 시장 규모는 올해 4.5MWh에서 내년 208MWh로 늘어나 세계 시장의 43%를 차지할 것으로 관측된다. 2020년까지 연평균 72% 이상 고성장이 예상된다. 금액으로는 올해 1,000억원대에서 내년 4조원대 시장 규모다. 이미 파나소닉과 도시바 등은 태양광 발전을 연계한 ESS 사업을 강화하고 있는데, 삼성SDI가 이들의 텃밭에서 도전장을 내민 것이다.

교토에 본사를 둔 니치콘은 1950년 설립된 콘덴서 분야 글로벌 업체다. PCS뿐 아니라 전기차용 충전기 등 전력제어 관련 기술 역량이 뛰어난 것으로 평가된다. 이 회사는 태양광 및 풍력발전과 같은 친환경·신재생 에너지 분야로 사업을 확대하던 차에 삼성SDI를 전략적 파트너로 선택했다. 세계 중소형 배터리 시장을 석권한 삼성SDI로선 가장 강력한 상대인 일본 배터리 업체들을 맞아 중대형 배터리 분야로 사업을 확대할 수 있는 기회를 잡은 셈이다.

삼성SDI “2차전지 2년 연속 1위 수성” 

삼성SDI의 이같은 자신감은 지난해 소형 2차전지(리튬이온배터리) 시장에서 2년 연속 세계 1위 달성하면서 부터다. 글로벌 배터리 기업인 일본 산요와 파나소닉 합병 공세에도 시장 우위를 자신한 것이다.

삼성SDI는 2010년 23%대 점유율을 차지했으며 2011년 25~26%로 점유율을 끌어올릴 계획이다. 올해는 27~28% 점유율까지 달성하겠다는 계획이다.

삼성SDI는 스마트폰, 스마트패드 등에 사용되는 소형 2차전지 부문에서 지난해 처음 일본 산요를 제치고 세계 1위에 올랐다. 10여 년 전 한국이 2차전지 산업에 발을 들여 놓은 후 처음으로 일본은 앞선 결과다. 파나소닉은 지난 4월 산요 배터리 사업을 흡수·합병하며 반격에 나섰으나 점유율을 소폭 늘리는 데 그친 것으로 평가된다. 한편 삼성SDI는 신한금융그룹 데이터센터 무정전전원공급장치(UPS)에 적용되는 배터리의 공급 우선협상대상자로 최근 선정됐다.

삼성SDI는 올 5월안에 계약이 완료되면 총 4MWh 규모의 리튬이온전지를 올해 말까지 설치한다. 4MWh는 비상시 신한금융그룹 데이터센터 전체에 전력을 15분간 공급할 수 있는 규모다. 15분 후에는 비상발전기가 작동하게 된다. 데이터센터 UPS에 리튬이온전지를 적용하는 것은 세계 첫 사례로 지금까지는 납축전지가 사용됐다. 리튬이온전지는 납 등 중금속을 사용하지 않아 친환경적이다. 납축전지보다 가격은 약 1.5배 높지만 무게·부피가 적게 나가고 운영 온도가 낮다. 크기는 납축전지의 25% 이하로 공간 활용에 유리하다.

삼성SDI는 휴대폰·노트북 등에 사용하는 소형 리튬이온전지를 비롯해 전기자동차용, UPS용 제품까지 에너지저장시스템(ESS) 사업을 확장하고 있다. 제주와 대구에서 실증사업을 진행 중이며 지난해에는 일본 니치콘과 가정용 ESS 공급 계약을 맺은 바 있다.