[미래산업 분석] 7탄 <2차전지> 시리즈 - 2편

“주식은 꿈을 먹고 자란다”

“주가는 미래가치의 현재가격이다”

라는 말이 있듯이 미래산업에 대한 변화는 금융시장에 큰 영향을 미치게 됩니다.

특히나 정부정책과 관련된 산업은 우리나라의 미래 모습과 밀접한 연관이 있기 때문에

미래산업 분야에 대한 이해는 주식시장의 이해에 큰 도움이 되리라 생각됩니다.

미래 산업분야의 가장 큰 산업이 될 것이 확실시 되는 ‘2차전지’에 대해서 소개하겠습니다.

2차전지 시리즈 제 2탄입니다. 함께 가보실까요?

 

이번 포스팅은 현재 주류인 모바일 기기의 시장과 중국에서 힘쓰는 이차전지인

리튬인산철 (LiFePo₄)에 대한 내용을 알아보도록 하겠습니다.

 

◆ 얼마 전 뉴스에 플렉서블 휴대폰에 대한 내용이 나오면서,

뭐 디스플레이는 휘어질 텐데 배터리는 어떻게 하지? 라는 생각이 베플이더군요.

LCD로 휘어지게 만드는 게 아니라 신소재로 만들었으니,

역시나 배터리도 신소재로 만들면 휘어지는 배터리를 만들 수 있겠죠.

자료출처 : 각종언론, SMD

휘어지는 배터리로는 유기배터리가 있네요.

자료출처 : wcu.gist.ac.kr

베플은 걱정 안 해도 될듯합니다. 이미 신소재 배터리들이 많이 연구되고 있으니까요.

하지만 진짜로 돈 되는 사업은 역시나 지금 현재 계속적으로 발전하고 있는 분야겠죠.

자, 그럼 현재 2차전지 시장의 대부분을 차지하고 있는 2차전지 모바일 기기 시장을 살펴보겠습니다.

 

◆ 내가 지금 얼마나 많은 모바일 기기를 가지고 있을까요?

그 안에 모두 2차전지 배터리가 들어가는걸 알고 계신가요?

핸드폰, PMP, 노트북, 넷북, 내비게이션, 전자사전, 디지털카메라, 태블릿PC…

늘 생각하는 거지만 충전기와 케이블의 대란이죠.

자료출처 : Flickr

우리 집에 살고 계신 지름신님 덕에 2차전지는 계속적으로 늘어갈 전망입니다. 당연히 모바일기기 쪽이죠.

 

◆ 모바일 컴퓨팅 기기 수요전망

자료출처 : expo.krx.co.kr

PC수요는 노트북수요 증가가 예상됩니다.

 

◆ PC의 시장 영역별 점유율 추이

데스크탑의 영역이 태블릿PC로 바뀔 것이 예상되네요.

 

◆ 2015년까지 모바일 기기 시장전망

자료출처 : expo.krx.co.kr

그 중 관심을 가져야 하는 것이 모바일 기기 중에 스마트폰의 성장입니다.

 

◆ 세계 스마트폰 점유율 시장전망

물론 국내 핸드폰/스마트폰이 잘 팔려야 점유율도 높아지겠죠.

 

◆ 스마트폰 배터리 효율 비교그래프

자료출처 : http://www.anandtech.com/show/3982/windows-phone-7-review/28

 

◆ 스마트폰 시장에서는 국내기업이 괜찮은 것 같습니다.

하지만 시장대상이 작은 전력이 필요한 모바일 기기에서, 운송이나 동력 쪽으로 가게 되면

이야기가 많이 틀려지게 됩니다. 쉽게 생각해서 집에서 돌아다니는 핸드폰 배터리를 다 모아서

큰 전지를 만들면 전기자전거 하나 만들기 쉽지 않겠냐고 생각할 수도 있지만

기술상으로는 그리 효율적이지 않은 듯 합니다.

 

◆ 2차전지의 소형 이동수단으로 확산

자료출처 : 인터넷, 세그웨이 자료출처 : 어울림네트웍스 /미래형 자전거

 

◆ 소형이동수단 – 전기자전거

자료출처 : 하이런 전기자전거

이와 같이 전기자전거가 e-bike라는 이름으로 발전하고 있고,

기존의 자전거에 보조동력으로 작용하는 방법에서 페달을 구르지 않고 바로 스쿠터 같은 바이크처럼

핸들조작만으로 나갈 수 있는 전기스쿠터 쪽으로 발전하고 있습니다. 이에 따라서 완전동력식이냐

아니면 페달을 굴러서 병행할 것이냐에 따라서 적용되는 전지의 특성이 틀려집니다.

 

◆ PEDELEC VS Throttle

자료출처 : 삼성 SDI

◆ 급성장중인 전기자전거 시장

2010년 이후 급속한 발전을 예상하게 되네요.

이렇게 발전함에 따라서 전기자전거용 배터리의 수요도 늘고 많은 사람에게 알려질 텐데요.

원통형은 리튬이온전지, 팩형이나 얇은 것은 리튬폴리머전지로 알려졌는데 실제는 그렇지 않습니다.

전기 자전거의 배터리 팩을 뜯어보면 아래와 같은 리튬폴리머전지가

여러 개 나오는 것을 보실 수 있습니다. 혹은 원통형 전지가 나올 수도 있겠지요.

자료출처 : 코캄

 

◆ 전기자전거에 쓰이는 리튬폴리머전지, 리튬인산철(LiFePO₄)배터리

다음 포스팅에는 전기차(내용이 너무 많아서 포기할까도 생각 중입니다. ㅜㅡㅜ)와 관련된 내용이

나오겠지만, 이미 전기자전거에 대한 내용이 나온 관계로 요새 관심을 받고 있는 리튬인산철 배터리를

살펴보고 가지요. (리튬폴리머전지는 다음 포스팅에서 자세히 다루겠습니다.)

국내 기업들의 리튬이온전지에 대한 기술력이 높은 관계로

 

중국에서는 <리튬인산철 배터리 상용화>에 힘쓰고 있는데요.

일단 과열, 과충전에도 폭발의 위험성이 없는 것이 최대 장점입니다.

인산철이 주 재료이기 때문에 리튬이온전지보다는 안정적인 것이죠.

그리고 흔한 재료를 사용한 만큼 가격경쟁력이 있습니다. 약 30% 저렴하다고 하네요.

 

올초 미국 GM 볼트의 배터리 납품에서 국내 LG화학과 마지막까지 경쟁한 기업이 A123시스템스가

이 리튬인산철 배터리를 생산하고 있었습니다.

LG화학이 선택될 수 밖에 없었던 이유는 다음 포스팅에서 말씀 드리겠습니다.

 

최근 중국의 BYD와 체리자동차가 양산에 들어간 전기차, 그리고 전기스쿠터 부분에

이러한 리튬인산철 배터리 팩을 채택하고 있습니다.

기존의 자동차의 납축전지를 교체하면 차량경량화로 인해 5% 정도 연비 개선효과가 있다고 합니다.

이러한 여건이기 때문에 중국에서는 이러한 2차전지가 자동차 애프터마켓에서부터

납축전지를 교체하며 잠식해 들어가고 있다고 합니다.

 

이러한 추세는 국내 중소 전기차 업체들이 속속 리튬인산철 배터리로 채택하고 있는데요.

이는 가격 경쟁력확보를 위해 불가피한 선택이 된 것 같습니다.

이미 국내에서도 저가/저속형 전기차의 행보가 뉴스에 나오고 있습니다.

 

업계에 따르면 CT&T, AD모터스, 탑알엔디 등 전기차 업체들이 신차를 잇따라 출시하면서 주요 핵심 부품인 2차전지 배터리로 리튬인산철을 탑재한 것으로 알려졌다. CT&T는 곧 출시를 앞둔 이존(e-ZONE)의 2차전지로 리튬인산철 배터리를 탑재키로 했다. CT&T 측은 “조만간 출시 예정인 이존에는 환경오염 논란이 일고 있는 납축전지 대신 리튬인산철 배터리를 장착했다”며 “시속 60㎞를 유지하면서 최대 100㎞ 안팎까지 운행이 가능하다”고 설명했다. 또 리튬이온전지 대신 리튬인산철을 선택하게 된 배경에 대해 가격이 30% 가량 저렴하면서 안전성이 높은 점을 꼽았다. 탑알앤디 역시 지난 2일 신차를 출시하면서 리튬인산철 배터리를 장착했다. 여기에 AD모터스와 그린카클린시티 등도 신차에 리튬인산철 배터리를 장착한다는 입장이다.

 

◆ 괜찮은 성능의 리튬인산철(LiFePO₄, LFP)전지

국내에서 지난 3월 열린 순수 전기차대회 ‘EV에코챌린지 2010’에서 중국산 2차전지가 국산 전지에 못지 않은 성능을 발휘해 눈길을 끌었다. 일부 성능은 오히려 우리 제품보다 뛰어났다. 이번 일산-강촌IC 구간을 왕복하는 210㎞ 거리를 끝까지 완주한 고속전기차는 레오모터스의 마티즈 개조차, 그린카클린시티의 KEV-1 단 2대뿐이다. 참가자들과 이를 지켜본 전문가들은 각 전기차에 설치된 전지팩의 기본 성능이 완주 여부에 가장 큰 영향을 미쳤다는 평가를 내렸다. 고갯길이 많은 강원도 구간에서 전기차의 전력 소모는 예상보다 극심했다. 전기차 배터리가 금새 바닥을 드러내는 상태에서 급속충전기가 설치된 다음 충전포인트까지 이동하기란 매우 어려웠다. 결국 완주에 성공한 2대의 전기차는 공교롭게도 한국과 중국에서 각각 제조된 전기차 배터리팩을 장착해 눈길을 끌었다. 마티즈 개조차는 국내 K사에서 만든 리튬이온전지팩(15Kw)을, KEV-1은 중국산 리튬인산철전지팩(20Kw)을 채택했다. 대회 시작 전에는 국산 전지가 중국산 전지보다 앞선 성능을 발휘할 것으로 예상됐지만, 경기결과는 거의 대등한 성능을 보였다. KEV-1은 경기가 끝난 이후 전지팩을 재충전하지 않고 일산 킨텍스 행사장에서 김포 공장까지 자력으로 돌아갔다. KEV-1의 전지 용량이 경쟁사보다 다소 큰 점을 감안해도 중국산 전지의 성능을 얕볼 수 없는 상황이 된 것이다. 전문가들은 이번 에코챌린지 행사를 통해 전기차의 핵심부품인 대용량 2차전지 분야에서 중국기업들의 강력한 경쟁력을 입증한 셈이라고 평가한다. 리튬인산철 전지는 거의 전량 중국 대륙에서 수작업으로 생산되며 중국의 썬더스카이, BYD 등이 주도하고 있다. 리튬인산철 전지는 매장량이 풍부한 철을 주원료로 하므로 동급의 리튬이온전지에 비해 가격이 절반 수준에 불과하다. 또 화학적으로 극히 안정된 구조여서 과열, 과충전 상황에도 폭발할 우려가 적어 전기차 전지로 사실상 최적의 특성을 갖고 있다. 한국과 일본기업이 선점한 리튬이온전지에 비하면 무겁고 성능은 다소 떨어지는 단점이 있지만 뛰어난 가격경쟁력을 바탕으로 친환경 자동차 시장에서 입지를 넓혀가고 있다. 전기차업계의 한 개발자는 “에코챌린지 대회에서 한국과 중국산 전지를 장착한 전기차들이 나란히 결승점을 들어오는 모습을 봤다. 앞으로 중국이 친환경 전기차 시장에서 한국 자동차업계의 강력한 경쟁상대가 될 것을 예고하는 듯 했다”고 평가했다.

 

위와 같은 결과는 중국 정부의 지원이 엄청나기 때문인데요.

중국 정부의 정책 역시 다음 포스팅에 살펴보겠습니다.

 

◆ 뒤늦게 뛰어든 리튬인산철(LiFePO₄, LFP) 배터리 시장

자료출처 : 지앤디윈텍(탑알앤디), 전기차 I-plug(LFP 장착)

 

국내 중소기업들로서는 대기업이 제공해주는 리튬배터리를 사용하기보다는

리튬인산철배터리가 여러모로 장점이 있나 봅니다.

 

하지만 리튬인산철 관련 특허는 독일 업체인 수도켐이 캐나다의 포스켐으로부터

특허를 양도받아 전량 중국에서 생산하고 있습니다

2019년까지 특허가 존재해 국내에서 이를 양산하기는 어려운 상황입니다.

 

이에 따라 국내기업들도 직접생산보다는 연관산업에 뛰어들고 있는데요.

코디에스가 “충전기 상용화가 안정권에 접어들면 전력저장용 배터리와

전기차배터리 사업을 본격화하겠다”이라며

“이미 친환경으로 각광받는 리튬인산철배터리(LFP)의 R&D(연구ㆍ개발)를 진행 중”이라고 합니다.

한화케미칼은 LFP양극재 시장에 진출 중입니다.

"많은 업체가 우리가 개발한 양극재에 관심을 보이고 있는 건 사실"이라며

"2차전지 업체와 테스트한 결과 기술력을 검증 받았고

앞으로 LFP배터리 시장을 선점할 수 있을 것으로 본다"고 자신하고 있습니다.

한화석화는 울산2공장 내 부지 5600㎡에 LFP 공장을 짓고 있는데요.

상업화에 성공하면 이후 단계적 증설을 통해 오는 2015년까지

연간 생산 능력을 1만2000t까지 늘릴 계획이라고 하네요.

좋은 결과가 있었으면 합니다.

 

◆ 배터리 상식! 배터리 오래 쓰기

충전은 자주 하면 좋다? 나쁘다?

정답은? 자주하면 좋다!

이는 리튬배터리에 해당하는 내용인데요.

 

옛날에 일본의 이차전지인 니켈카드뮴배터리가 2차전지 시장을 독식하고 있을 때는

니켈전지의 특성상 기억현상(메모리현상)이라는 게 존재했습니다.

즉 20%남았는데 충전하면 80%밖에 충전이 안되고 나중에는 이 80%만 충전하게 된다는 말인데요.

그래서 예전 휴대폰이나, 디지털카메라의 배터리는 완전 방전 이후 충전하는 게

전지 수명을 늘리는 일이었습니다.

 

그러다가 성능이 좋은 리튬배터리가 나오기 시작하면서 이런 상식이 상식이 아니게 되었는데요.

그 당시 신문기사를 보면 아래와 같습니다.

http://news.khan.co.kr/kh_news/khan_art_view.html?artid=200505081656221&code=930201

 

물론 배터리는 소모품입니다. 영구적이지 않은 거죠.

원리는 리튬이온이 충전 시 양극에서 음극으로 이동하는데 리튬이온이 안정화되기 위해

음극전극에서 '부동피막'이라는 놈에게 둘러 쌓여 다시 양극으로 돌아가는 리튬의 수가 줄어듭니다.

그래서 충전을 자주해주면 양극으로 가는 리튬 수가 늘어가서 수명이 늘어나게 되죠.

 

물론 소규모 전자제품을 사용하는 데서는 중요하지 않지만

전기자전거나, 전기차를 사용하게 되는 경우에는 이런 것이 올바른 운전습관이 되는 거겠죠.

가까운 미래의 일이 되겠네요.

 

전기자전거의 고수분들께서는 배터리팩 2개를 준비하여서

약 70~80% 사용하면 다른 배터리 팩으로 교체하여 사용하면서

배터리의 수명을 늘려서 타고 다니신다고 하네요.

충전 자주하셔도 됩니다~!

이상으로 모바일 시장과 소형이동수단에 적용되는 2차전지를 알아봤는데요.

실제로 최고 기대되는 부분이 전기차 부분이니

로봇이나 여타 시장측정이 어려운 곳은 생략하도록 하죠.

다음시간은 EV(전기차)관련 내용을 할 예정입니다.

많은 내용을 빼면서 정리해도 역시 많네요.

내용이 많아지면서 궁금한 사항이나 의문사항이 있을 수 있는데요.

덧글 작성해 주시거나 이메일로 내용을 보내시면

다음 포스팅에 그런 내용에 대해서 넣어 볼 수 있도록 하겠습니다.

To be continued~