◎개발 경쟁 가속되는 차세대 2차전지

LG경제연구원 '개발 경쟁 가속되는 차세대 2차전지'

지금까지 2차전지 산업은 기술의 발전과 참여 기업간 경쟁 격화, 새로운 니즈의 발생과 기존 기술 발전의 한계 노출이라는 과정을 반복적으로 겪으면서 진화해 왔다.

휴대용 전자기기와 전기차의 핵심부품으로 자리잡은 리튬이온전지도 시장에 등장한지 20여 년이 지나면서 변화의 조짐이 나타나고 있다. 중국을 중심으로 한 전지 기업간의 경쟁이 격화되고 있고, 리튬이온전지의 성능 향상의 기술적 한계도 예상된다. 특히 액체 또는 겔타입 전해질을 쓰는 리튬이온전지는 발화 및 폭발의 위험성, 낮은 내충격성 등 안전성에 대한 태생적인 한계를 가지고 있다.

다양한 기업들이 전고체전지, 리튬-황 전지, 나트륨/마그네슘 이온 전지, 리튬-공기 전지 등 차세대 2차전지 후보 기술들을 개발하고 있다. 최근에는 이 중에서도 전고체전지가 차세대 전지의 유력 후보로서 압축되고 있는 모습이다.

전고체전지는 액체 전해질을 고체 전해질로 대체하는 것으로 기존 리튬이온전지의 액체 전해질이 가지고 있는 발화, 폭발 등의 위험성이 낮다. 외부 충격에 의해 기기가 파손되더라도 전해질의 누액이나 폭발의 위험성을 획기적으로 줄일 수 있고 고온이나 고전압의 사용 환경에서도 전지의 성능 저하를 막을 수 있다.

특허 출원 건수도 전고체전지 관련 출원이 다른 차세대 전지 후보 기술들 보다 압도적으로 많다. 전고체전지의 특허 출원 건수는 두 번째로 많은 리튬-공기 전지 보다 3배 가까이 높은 수치를 보이고 있다. 자동차 기업으로 차세대 전지 개발에 적극적인 도요타의 경우 차세대 전지 출원 중 70% 정도가 전고체전지에 집중되어 있다.

전고체전지로 압축되고 있는 모습은 혁신 진화의 동적 모델을 통해서도 알 수 있다. 전고체 전지의 경우 개발의 초점이 제품자체의 혁신 보다 이미 공정혁신에 맞춰져 진행되고 있다.

기업간 전고체전지의 개발 경쟁도 격화되고 있다. 전고체전지 개발에 적극적인 기업들은 3가지 유형으로 나타나고 있다.

▲다이슨, 도요타 등 자사 제품의 경쟁력을 강화하기 위해 차세대 전지의 내재화를 추진하고 있는 기업, ▲전고체전지를 기반으로 초소형 전자기기, 산업용 로봇 등 특정 어플리케이션 중심의 시장을 목표로 사업을 확장하려는 기업, ▲CATL, 소니의 전지 사업을 인수한 무라타 등과 같이 전지 산업의 시장 지위를 강화하거나 회복하기 위해 전고체전지를 개발하려는 기존 전지 기업들이다.

전고체전지의 소재와 제조 공정은 기존 전지 사업에서 축적된 경험과 역량의 진부화를 가속 시킬 가능성이 있다. 전고체전지의 시장 진입은 2차전지 산업의 불연속적인 변화를 촉진시킬 것으로 예상된다.

차세대 전지 기술이 전체 프로세스에 대한 완결적인 이해와 일정 기간 동안의 축적된 경험과 노하우가 중요한 아날로그 특성을 가지고 있다는 점을 고려했을 때, 개발 타이밍을 놓친 기업은 단기간에 회복할 수 없는 상당히 큰 타격을 입을 가능성이 있다.

불확실한 미래 준비 차원에서 접근했던 차세대 전지 개발이 시장 선도 및 차별화 우위를 위한 필수 기술로서 자리매김 할 가능성이 높다. 현재 리튬이온전지 시장에서 경쟁 우위를 점하고 있는 국내 기업들도 경쟁 구도 다변화에 대한 적극적인 대응이 필요한 시점이다.

< 목 차 > 
1. 2차전지의 진화 다이나믹스
2. 차세대 전지의 개발 필요성 증대
3. 차세대 전지의 유력 후보 및 개발 동향
4. 시사점

==PDF원문자료무료다운==

LGERI_Report_20170116_차세대2차전지.pdf