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전기를 휴대하는 이차전지 시대, 개발과 양성이 해법이다

핵심소재 확보를 위한 해외광산 및 전문인력 개발 시급

전기를 휴대하는 이차전지 시대, 개발과 양성이 해법이다


[산업일보]
전기자동차 등 국내외 배터리 시장이 커지며 전고체전지 등 이차전지에 대한 관심과 수요가 증가하고 있다.

산업연구원(KIET)은 최근 발표한 ‘국내 이차전지 산업 현황과 발전과제’ 보고서를 통해 전고체전지 및 핵심소재 확보를 위한 해외광산 개발이 시급하다고 지적했다.

보고서에 따르면 현재 주류인 리튬이온전지가 성능향상, 용량증대, 안전성 등에서 5~10년 이내에 한계에 도달할 것으로 보인다. 이에 전지의 출력밀도, 에너지밀도 등 성능은 높이고 가격은 낮추기 위한 전고체전지 등 차세대 배터리 개발에 집중해야 한다고 산업연구원 측은 말했다.

전고체전지는 양극과 음극 사이에서 리튬이온을 전달하도록 채워 넣은 전해질과 분리막을 고체전해질 층으로 대체한 대표적인 이차전지이다. 기존의 리튬이온전지 전해질이 액체나 젤 형태였던 것과 비교해 충격이나 압력으로부터 안전성이 월등히 높고, 5분만에 80% 충전이 가능해 충전시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.

안전성과 고에너지밀도화, 자기방전 대폭저감 등 많은 장점을 갖고 있는 전고체전지의 가장 큰 문제점은 다름 아닌 전고체전지 개발 확산이 부족하다는 점이다.

산업연구원 주대영 연구위원은 전고체전기 개발을 위해서는 ▲메가 컨소시엄 타입의 대규모 R&D 정책 ▲리튬, 코발트, 니켈, 망간 등 핵심 광물 자원 확보를 위한 해외광산 개발정책 추진 ▲이차전지 관련 전문인력 양성이 시급하다고 지적했다.

메가 컨소시엄 형태란 대기업, 중소벤처기업, 연구소, 대학, 정부가 함께 참여하는 연구개발 추진 체계를 말한다. 리튬이온전지 시대에 주도권을 놓쳤던 일본은 자동차 기업을 중심으로 차세대 전지기술 확보에 박차를 가하고 있다. 1991년부터 정부와 기업이 힘을 합쳐 차세대 전지 개발에 주력했고, 현재 전기자동차 배터리 수출 1위는 일본 기업이 차지하고 있다.

중국 정부의 규제 속 한국 이차전지 시장 약진
삼성SDI와 LG화학은 2015년 중국 현지에 대규모 전기차 배터리 공장을 건설, 전기자동차 시장에 진출한 바 있다. 하지만 2016년 초 중국 정부가 내세운 ‘전지모범규준인증’ 제도로 인해 한국 기업이 생산한 배터리가 전기차 보조금 지급 대상에서 제외됐고, 이로 인해 삼성SDI와 LG화학의 중국 공장은 정상 가동되지 못하고 있는 실정이다. SK이노베이션 역시 2017년 초 중국 공장의 배터리 생산을 중단했다.

이러한 규제로 인해 중국 시장 진입이 불가한 상황임에도 전기차용 배터리는 2017년 기준 전년 대비 19.7% 수출량이 증가했고, 유럽과 미국 시장에서 상당한 입지를 확보하고 있다.

SNE리서치의 ‘2017년 세계 업계의 전기차용 배터리 출하량 순위’에 의하면 LG화학은 4위, 삼성SDI는 5위를 각각 기록했으며 SK이노베이션도 7위를 차지해 국내 빅3 기업이 모두 10위권에 진입한 상황이다.

한편 국내 배터리 소재업계에는 중국의 투자가 매우 활발히 진행되고 있다. 중국 측에서 합작투자를 유도하고 있고 우리 기업 역시 투자 부담은 줄이고 중국 시장의 영업망을 쉽게 확보할 수 있다는 생각에 이를 선호하고 있는 실정이다.

하지만, 산업연구원는 이러한 구조는 중국의 이차전지 생산 기술의 성장을 초래할 수도 있다고 지적하면서 한국과 중국 공장의 기술 격차를 유지할 수 있는 전략적 접근이 필요하다고 말했다.

국내 배터리 업계의 또다른 활로, 유럽 현지 생산
중국 시장의 난제를 극복하기 위해 국내 기업은 유럽 현지투자를 늘리고 있다. LG화학은 우리나라의 청주를 비롯해 미국 미시간주, 폴란드 브레슬라우 등에서 배터리 생산하고 있으며, 삼성SDI는 2017년 5월 헝가리에 연간 약 5만대 분량의 전기차용 배터리 공장을 준공했다. SK이노베이션 역시 유럽 수요에 대응하기 위해 헝가리에 배터리 공장을 설립하고 있다.
이러한 국내 기업의 유럽 현지생산은 물류비를 절약하고 유럽 전기차 출시를 앞당길 수 있는 기회가 될 것으로 전망한다.

국내에서는 전기차 개발에 소극적이었던 현대자동차가 남양연구소 배터리선행개발팀을 중심으로 전고체전지를 독자개발해 관련 기술을 확보하고 있다. 또한 정부 전략적 핵심소재 개발사업의 일환으로 KETI, UNIST, 성균관대, 중소기업 등 전고체전지 R&D컨소시엄을 구성해 고체전해질 개발사업을 진행하고 있다.

한편 정부는 전고체전기 외에 리튬이온 이차전지관련 프로젝트를 통해 전기차용 배터리 수출을 확대하고 주행거리를 2배 연장하는 고밀도이차전지 개발을 추진하고 있다.

주대영 연구원은 “이차전지산업의 급성장으로 인해 R&D 인력이 절대적으로 부족하다”고 지적하며, “대학에서 전기 화학 분야 전공생을 대폭 늘리고, 대학중심의 R&D프로젝트를 지원하여 학생들의 참여와 학습을 통한 노하우 축적이 이루어져야 한다”고 강조했다.
조미정 기자 mjcho@kidd.co.kr

산업부 조미정 기자입니다. 4차 산업혁명 및 블록체인, 산업전시회 등의 분야에 대해서 독자여러분과 소통하도록 하겠습니다.

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