[요약] 2차전지 기술 동향 및 공급망과 미국의 관련 정책

미국 전기차 기업인 테슬라가 전기차 수요 둔화 우려에 급락하면서 

2차 전지 관련 기업들의 주가가 일제히 하락하고 있습니다. 

 

 

테슬라의 중국 상하이 공장이 9일간 생산 중단에 들어간다는 소식에 주가가 급락한 건데요

이례적인 생산 중단이라는 평가가 나오면서

테슬라 전기차에 대한 수요 급감 우려가 커지고 있습니다.

 

그동안 2차 전지주는 미국의 인플레이션 감축법(IRA) 통과 등 관련 정책 지원 모멘텀에 크게 반응해 왔으나,

4분기 실적 부진과 경기 침체로 전기차 수요가 예상보다 둔화할 것이라는 우려가 높아지면서

주가가 하락하고 있습니다. 테슬라는 오너리스크의 영향도 있지 않나 싶습니다.

 

올해 연말은 유독 우울한 것 같습니다.

산타랠리가 아니라 사탄랠리라는 우스갯소리도 나오네요..(｡•́︿•̀｡)

 

당분간은 침체가 이어질 것으로 예상되는데요

물론 시장이 항상 호황일 수만은 없지만..

그래도 내돈으어어어어어어어어우( ༎ຶŎ༎ຶ )

 

슬프지만 이럴 때일수록 마음을 다잡고!!

꾸준히 시장을 파악하려는 노력이 필요한 것 같습니다.

 

쉬어가는 느낌으로 오늘은 한국산업기술진흥원에서 발간된 보고서

"2차 전지 기술동향 및 공급망과 미국의 관련 정책"을 살펴보면서

앞으로 2차 전지 시장 전망을 알아보는 시간을 가져보도록 하겠습니다.

 

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리튬이온 전지 기술 및 글로벌 수요

 

○ 지난 30년간 2차 전지 기술은 경량화, 고밀도 에너지 저장 및 안정성에 초점을 맞춰 발전.

휴대폰 노트북 컴퓨터 등의 모바일 IT 기기에 대한 폭발적인 수요로 매년 이차전지 시장은 지속적으로 성장 .

 

○ 최근 전기자동차 및 대용량 에너지 저장장치로 이차전지의 활용 범위 확대. 시장 규모 큰 폭으로 증가.

현재 자율주행 기반 차량은 전기차로 인식되고 있으며, 자율주행 레벨이 높아질수록 필요 전력량이 증가.

이로 인해 고성능 2차 전지에 대한 필요성이 점점 커지고 있음.

 

○ 미국의 Battery 500, 중국의 Made in China 2025

유럽의 ISET-Plan (Integrated Strategic Energy Technology Plan) , 일본의 RISING II 등의

2차 전지 기술에 대한 로드맵을 만들어 시장을 선점하기 위한 노력을 하고 있음.

 

○ 전반적인 각국의 기술 로드맵은

가까운 미래에 킬로그램당 500Wh (500Wh kg-1) 의 에너지 밀도를 달성한 리튬이온 전지를 개발하는 것을 목표로 함.

기술적으로는 4세대 2차 전지인 전고체 리튬-메탈 (all solid-state with lithium metal) 이나 

리튬-황 (Li-S) 또는 리튬-공기 (Li-O2) 등의 5세대 2차 전지로의 기술발전이 이루어질 것으로 예상.

 

출처 : 국가기후기술정보시스템

 

○ 리튬이온 전지는 크게 모바일 IT 기기와 소형 운송수단 등에 사용되는 소형 전지와 
전기자동차와 에너지 저장장치로 사용되는 대용량 전지 시장으로 나뉨. 

 

○ 2017년까지 소형 전지와 대용량 전지의 시장은 매출액 기준으로 비슷했으나

이후 소형전지 수요는 모바일 IT 기기 시장의 성장 둔화 등으로 증가율이 낮은 반면

대형 이차전지에 대한 수요는 전기자동차 보급 확대로 시장 규모가 증가, 향후 10년 동안의 급성장이 전망됨.

 

출처 : 국가기후기술정보시스템

 

○ 2025년까지 연간 190 - 1050 GWh의 전기 자동차용 리튬 2차전지 생산을 
예측하고 있으며, 향후 2030년 까지는 연간 700 - 2500 GWh 의 전기자동차용 리튬 2차전지 생산 예상.

 

○ 소형전지를 포함한 전체 글로벌 2차전지 생산량은 2020년의 500GWh에서 
2025년에 1500GWh, 그리고 2030년에는 2500 GWh 로 증가할 것으로 예상.

 

출처 : 국가기후기술정보시스템

 

○ 각 기관의 예상치는 편차가 있지만

전체적으로는 향후 10년 동안 리튬 2차전지 생산과 수요 모두 지속적으로 증가할 것으로 예상됨.

 

2차전지 개발 동향

 

○ 2021년 현재 중･대형전지 위주로 2세대 리튬이온 2차 전지인 NCM이 주로 사용되며, 

천천히 3세대 고성능 리튬 2차 전지로의 전환이 이루어지는 중.

 

○ 2025년 이후에는 4세대 전지인 전고체 리튬이온 2차전지 (All Solid - State)가 개발되어

시장의 고성능 저비용의 시장수요를 충족할 것으로 전망.

 

4세대 전고체 2차전지

* 모든 구성요소가 고체로 안전성이 우수하나 출력수 명에서 단점을 가짐. 
* 액체 전해질 리튬 전지와 다르게 분리막이 불필요함.
* 온도 변화에 따른 증발 및 외부 충격에 따른 누액 위험이 없어 폭발위험 감소.

일본 : 도요타 자동차는 오랫동안 전고체 리튬 전지의 연구개발을 해왔으며 2030년까지 16조원을 투자해 전고체 이차전지등의 차세대 전기기술 로드맵을 발표. 

미국 : Quantum Scape는 폭스바겐 자동차 그룹, 빌 게이츠 , 중국의 SAIC motors 등의 투자를 받으며 전고체 리튬이온 전지를 개발 중에 있으며, 이르면 2020년대 중반에 자사의 제품을 판매하기 시작할 계획을 가짐.

한국 : 삼성도 전고체 리튬 이자전지의 연구개발에 투자를 하고 있으며 2025년까지 prototype 제품 개발을 완료 후 이르면 2027년부터 대량생산을 목표하고 있음.

 

○ 5세대 리튬이온 전지로서는 리튬-황 (Li-S) 또는 리튬-공기 (Li-O2) 이차전지가 개발되어 사용될 것으로 예측.

 

○ 리튬을 사용하지 않는 염화이온 (Na-ion) 전지 역시 개발 중.

리튬 이온 전지보다 이론상 50% 에 불과한 에너지 밀도를 가지고 있으나, 리튬에 비해 저렴하고 풍부한 물질등의 장점이 있어 중국 기업을 중심으로 저가형 이차전지용도로 많은 연구가 이루어지고 있음.

 

전기차용 리튬이온 2차 전지 공급망

 

출처 : 국가기후기술정보시스템

 

○ 각각의 공급망 단계에는 각자 특화된 사업을 하는 기업들이 관련되어 있으며,

전기차용 2차 전지 공급망은 대체로 각각의 역할을 많은 기업 간의 파트너십에 의해 유지되어 왔음.

 

출처 : 국가기후기술정보시스템

 

○ 정재 된 재료를 이용하여 전기차용 리튬이온 이차전지는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막의 4대 소재가 생산되며, 

소재별로 약간의 차이가 있으나 한중일 3국이 전 세계 대부분의 생산량을 차지함.

 

미국의 2차 전지 공급망 관련 정책

 

○ 미국 내 리튬이온 2차 전지 관련 사업의 중요성은 매년 증가하고 있음.

 

○ 리튬이온 2차 전지 개발과 생산은 미국의 친환경 경제정책의 중요한 축으로
특히 자동차 산업의 미래 경쟁력에 있어서 리튬이온 2차 전지는 핵심기술임.

 

○ Bloomberg는 2040년에 전 세계에 5600 만대의 전기 자동차가 판매될 것으로 예상. 

이 중 약 17%인 960만대가 미국 내에서 판매될 것으로 전망.

 

○ 큰 비중을 차지하는 2차 전지 시장에서 신뢰성 있는 전기자동차를 생산하기 위해 굳건한 2차 전지 공급망이 필요.

 

출처 : 국가기후기술정보시스템

 

○ 리튬 이온 2차 전지는 리튬, 니켈, 코발트, 흑연등의 주요 원자재 의존도가 높음.

 

○ 미국 정부는 현재의 글로벌 공급망 상황이 미국에 전략적 약점임을 파악하고, 
2017년 12월 트럼프 대통령은 행정명령 13817 호를 내려 국가적 주요 광물자원에 대해 보호하도록 함. 

 

○ 2020년 9월 바이든 대통령은 행정명령 13953호를 내려

주요 광물자원에 대한 적대국에 의한 국내 공급망 위협에 대해 대비하도록 함.

 

○ 중국과 유럽연합 등은 수직적 리튬이온 2차 전지 공급망을 국가적 전략으로 구축하기위해 미리 계획을 수립.

 

○ 미국 정부는 자국의 리튬이온 2차전지 관련 공급망의 재편과 경쟁력 확보를 위해 

2021년 6월 미국 에너지부 (Department of Energy)는 FCAB (Fedaral Consortium for Advanced Batteries)를 통해 "National Blueprint for Lithium batteries: 2021-2030" 이라는 제목의 보고서를 통해 중장기 계획을 수립함.

 

○ 미국은 리튬이온 2차 전지 공급망 중요성에 대해 일반 소비자시장과 국방 관련 시장으로 나누어 분석함.
일반 소비자 시장은 승용 전기자동차, 에너지 저장 장치, 그리고 항공산업으로 분류하여 

중장기적으로 리튬이온 2차 전지 공급망의 중요성을 검토함.

 

 

미국 리튬이온 이차전지 산업 분석 (SWOT)

 

S	W
시장을 선도하는 자동차 메이커와 이차전지 기업 숙련된 노동력 연구개발 및 생산혁신 천연자원 강력한 무역파트너 자본시장 접근성	산업 정책과 국가주도 전략의 부재 경쟁국의 쉬운 미국 시장 진입 통합된 국가/지역 공급망 부재 비싼 인건비와 환경규제
O	T
빠른 이차전지 시장의 성장 일자리 창출과 경제성장 미국 정부의 정책적 지원	경쟁국의 침략적 가격정책 공급차질에 취약 가격인상에 취약 한정된 미국 내 이차전지 셀 생산기업 수

 

미국 인플레이션 감축법(IRA)의 주요 내용

 

2022.08.16 법안 발효.

 

○ 인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act, 이하 IRA)은 

바이든 정부 초기부터 추진하던 「더 나은 재건 법(Build Back Better Act, 이하 BBBA)」의 축소 수정 법안.

 

○ IRA는 ‘더 나은 재건’ 정책 기조 하에서 미국 내 제조업의 부흥과 국민 생활의 안정화를 목적으로 
미국 내 생산시설 투자 유치, 의료비 및 에너지 비용 감축 등을 도모.

 

○ 세수 확대와 가계 지출 부담 축소를 통하여 물가 안정화를 도모한다는 명목의 법안

이 법을 통해 2022년부터 2031년까지 총 580억 달러(한화 약 82조 원)의 적자를 해소할 수 있을 것으로 전망.

 

출처 : 국회예산정책처.나보포커스.제52호

 

주요 사업별 내역

 

항목	투자 규모
미국 내 친환경 자동차 생산 지원금	20억 달러(한화 약 2.8조 원)
통학버스와 중대형차량을 친환경 자동차로 교체	10억 달러(한화 약 1.4조 원)
온실가스와 대기오염물질 감축 및 탄소중립	510억 달러(한화 약 72조 원) 이상
기후변화 대응	45억 달러(한화 약 6.4조 원) 이상
건물(주택 포함)의 친환경 설비·자재 및 에너지효율 개선	114억 달러(한화 약 16조 원) 이상
농촌의 에너지 및 환경보호	430억 달러(한화 약 61조 원) 이상
기반시설 정비	112억 달러(한화 약 16조 원) 이상
보건의료	35억 달러(한화 약 5조 원) 이상
취약계층 지원	34억 달러(한화 약 4.8조 원) 이상

 

○ 이 법은 친환경 에너지에 대한 세액공제 적용 기간을 연장하거나 항목을 신설하는 등 세제 혜택의 범위를 확대.

△발전 △탄소격리 △연료 △가정용 에너지 설비 △건물 에너지 효율 △친환경 자동차 △에너지 저장 시설 등

반면, 기존에 석탄 광산에 대하여 제공하였던 개별소비세 감면 혜택은 삭제.

출처 : 국회예산정책처.나보포커스.제52호

 

○ 신규 친환경 자동차에 대한 세액공제를 받기 위한 요건이 추가되면서 

중국 의존도가 높은 한국 업체들은 핵심소재 국산화 및 공급처 다변화 노력에 집중하고 있음.

 

① 차량을 북미 지역에서 최종 조립하여야 함.

② 배터리 부품의 원산지 제한.
핵심 광물은 2024년이 도래하기 전까지 40%, 2027년부터는 80% 이상을
미국 또는 미국과의 자유무역협정이 발효된 국가를 원산지로 하거나 북미 지역에서 재활용한 광물이어야 함
그 외 부품은 2024년이 도래하기 전 50%에서 2029년부터는 100% 북미 지역에서 제조 or 조립한 것이어야 함.

③ 우려 외국 단체를 출처로 하는 부품은 세액공제 적용 금지.
핵심 광물의 경우 2025년부터 그 외 부품의 경우 2024년부터 세액공제 적용 금지.

 

국내 2차 전지와 전기차 시장 전망

 

○ 2차 전지 시장은 구조적으로 성장하는 분야임에는 분명하지만

   최근 하락하고 있는 테슬라 주가를 보면 전기차 분야는 밸류에이션 조정국면에 들어선 것으로 보임.

 

○ 2차 전지는 글로벌 수요 증가와 미국의 친환경 정책과 맞물려 중장기적으로 성장성이 높은 산업임.

   미국 내 중국 진출이 제한되면서 국내 기업들의 수혜를 볼 것으로 전망.

 

○ 국내 전기차 시장 또한 지속적으로 성장하고 있음.

   22년 1~10월 국내 완성차 5개사의 전기차 판매는 10만 대를 넘어섬. 

 

출처 : 연합뉴스

 

○ 그러나 기술적, 제도적 문제로 단기적으로는 전기차 시장에 대해 회의론이 확산되고 있음.

 

○ 현재 전기차의 문제점

 

 (1) 리튬 이온 배터리의 폭발 위험과 화재 진압에 대한 문제

  리튬이온 배터리 화재 시 물을 뿌리는 소화로는 진압이 어렵다는 연구결과가 있었음 (네이처).

  아직까지 전기자동차 화재에 효과적인 진화 방법이 없음.

  현재는 이동형 소화수조를 이용하여 화재진압을 하지만 완전히 진압하는데까지 5시간 이상 소요됨.

 

 (2) 충전소 관련 인프라 부족

  충전기 보급률이 현저히 낮은 것으로 파악됨.

  아직 전기차는 내연기관차보다 최대 주행 거리가 짧기 때문에 충전소 부족에 의해 방전될 위험이 있음.

  

 (3) 폐배터리에 대한 문제

  최근 재사용 및 재활용 기술 개발이 이뤄지고 있으나

  폐배터리 리사이클링을 위한 법적 기반이 부족하고, 구체적인 폐기 지침이 미흡한 실정.

 

 (4) 높아지는 충전 요금과 긴 충전 시간

 러시아-우크라이나 전쟁 여파로 러시아 천연가스가 끊기면서

 전기 생산에 어려움을 겪는 유럽에서 전기차 충전비가 휘발유 가격을 추월하는 이상 현상이 발생함.

 

 실제 국내 경우도 가중되고 있는 전기차 충전 비용에 대해 적잖은 우려가 나오는 상황.

 한국 전력의 심각한 적자로 전기차 특례할인을 폐지함. 

 

 지난 9월부터 50kW급 공공급속충전기 요금이 1kWh당 292.9원에서 324.4원으로,

 100kW급 충전기 요금은 309.1원에서 347.2원으로 조정.

○ 장기적인 관점에서 가장 큰 문제는 인프라임. 

 전기차 주행이 늘어나면서 더 많은 전기가 필요하고 이를 위해 송배전 인프라 구축이 필요함.

 그러나 비용 문제나 재건축 등의 문제로 구축 건물의 변압기 교체가 원활히 이뤄지고 있지 않음.

 

https://it.chosun.com/site/data/html_dir/2021/06/04/2021060402288.html

전기차 시대의 딜레마 '아파트 변압기'

https://www.chosun.com/economy/auto/2022/04/15/O4BQA7SX5BCFTPPSBUWTMPRPAM/?utm_source=naver&utm_medium=referral&utm_campaign=naver-news 

“집값 떨어질라” 노후 아파트 ‘전기차 충전기’ 갈등

 

○ 대도시 위주로 전기차가 일정 수준 이상 보급이 되고 나면

   송배전망이나 충전소 등의 인프라 문제로 전기차 시장이 확대되는데 제한이 있을 수 있음.

 

○ 아파트처럼 집합 건물 위주의 라이프 사이클을 가지고 있는 한국의 경우

   전기차보다는 수소차가 더 유리해 질 가능성이 있음. 아직 수소차는 기술적인 문제로 상용화는 어려움.

 

○ 주택 위주의 라이프 사이클을 가진 미국의 경우 개인 차고가 있어 전기차 충전기를 설치하기가 용이함.

   전기차 보급에 유리한 환경.

 

○ 전기차 배터리는 금속 광물 의존도가 너무 높은데 (특히 리튬) , 채굴량에는 제한이 있기 때문에

  시간이 지날수록 가격이 상승할 가능성이 있음.

  이로 인해 전기차 가격이 상승하게 되면서, 수소차가 가격 경쟁력을 가지는 시점이 오게 될 것.

 

 

○ 자료 출처 (원문)

 

-정책연구 보고서>정책동향>국가기후기술정보시스템 CTis

-정책연구 보고서>정책동향>국가기후기술정보시스템 CTis

 

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