EV와 ESS가 향후 배터리 시장의 성장 좌우할 것
[테크월드=신동윤 기자] 배터리는 현대 문명에서 빼 놓을 수 없는 필수불가결한 존재가 되고 있다. 하지만 배터리는 일반적으로 생각하는 것보다 굉장히 복잡한 제조 과정, 그리고 라이프사이클을 갖고 있으며, 광업에서부터 화학, 전자에 이르는 다양한 분야에 의해 영향을 받는다.
그럼에도 불구하고 조그만 장난감에서부터, 모바일폰은 물론, 자동차에 이르기까지 이제 배터리는 우리 일상에서 빼 놓을 수 없는 중요한 요소로 자리잡고 있으며, 특히 전기자동차와 스마트폰이나 태블릿 등 모바일 환경의 급격한 성장으로 인해 배터리 수요가 크게 늘고 있으며, 이런 시장에서 요구하는 빠른 충전시간과 높은 에너지 밀도, 가벼운 무게와 저렴한 가격, 그리고 안전성 등을 충족시키기 위해 끊임없이 발전해 나가고 있다.
EV 중심으로 재편되는 배터리 시장
최근 일본 도쿄에서 개최된 월드스마트에너지위크(World Smart Energy Week) 2019의 일환으로 개최된 배터리 재팬 2019(Battery Japan 2019)에서는 바로 이런 배터리 시장의 흐름과 각종 새로운 기술의 현재를 짚어보고, 미래 트렌드를 한 눈에 확인해볼 수 있는 자리였다.
이번에 개최된 월드스마트에너지위크 2019는 9개의 동시 전시회가 진행되는 아시아 최대 규모의 에너지 관련 행사로, 주최 측에 따르면 이번 행사에 약 75개국에서 7만명의 참관객이 방문했다고 말하고 있다.
월드스마트에너지위크 2019는 배터리 재팬외에도 최근 국내외에서 많은 관심을 받고 있는 연료전지에 대한 내용을 전시한 FC 엑스포, 태양광 발전에 초점을 맞춘 PV(Photobvoltaic) 엑스포와 PV 시스템 엑스포, 풍력발전 관련 전시회인 윈드 엑스포, 인터내셔널 바이오매스 엑스포 등이 동시 개최됐으며, 이외에도 인터내셔널 스마트 그리드 엑스포와 써멀 파워 엑스포, 리소스 리사이클링 엑스포 등 전력 생산과 관리에 대한 거의 전 영역을 망라하고 있다.
이 중에서 개최 10주년을 맞이하는 배터리 재팬은 총 330개의 참가사들이 참여했다. 특히 전기 자동차와 ESS 시장의 성장 등과 함께 급격히 성장하고 있는 배터리 산업은 최근 다양한 기술적 혁신들을 추구하고 있으며, 금번 배터리 재팬에서도 이와 관련된 다양한 사례들이 소개됐다. 특히 이번 전시회에서는 기존 이온전해질 배터리의 한계를 뛰어넘는 차세대 제품인 전고체전지(Solid State Battery)와 전기차(EV)와 관련된 솔루션들이 대거 소개됐다.
전고체전지 분야에서는 배터리의 안정적 성능 유지를 위한 다양한 검사 솔루션 등이 소개됐다. 대표적으로 일본의 타나베(Tanabe) 주식회사는 특정 기능성 소재에 반응하는 회전로를 출품했고 토요(Toyo)의 경우는 전해질의 성능을 측정하기 위한 비파괴 고주파 테스트 기기를 소개했다. 뿐만 아니라 전기차 시장의 개화를 가속하기 위한 다양한 기술들 역시 소개됐다. 세키스이 화학(SEKISUI Chemical)은 고용량, 장기사용, 고안정성이 담보될 수 있는 라미네이트 타입의 리튬이온 배터리를 선뵀으며, 스페이스링크(Spacelink)의 경우 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)용 탄소 나노튜브를 출품해 참관객들로부터 많은 관심을 받았다.
한편, 함께 진행되는 컨퍼런스에는 기조 연설진으로 차이나에너지엔지니어링의 미 슈화(Mi Shuhua) 부사장, 일본 치요다 그룹의 마사지 산토(Masaji Santo) 회장, LG화학의 김명환 사장 등이 참여해 향후 에너지 시장에 대한 통찰을 공유했다.
국가별로 차별화되는 핵심 시장
배터리 재팬 2019에는 당연히 많은 일본 기업들이 참가했지만, 이외에도 최근 배터리 시장에서 높은 성장세를 보이고 있는 중국과 대만, 그리고 글로벌 배터리 시장에서 높은 시장 점유율을 차지하고 있는 한국, 그리고 첨단 소재와 제조기술 분야에 강점을 보이고 있는 독일이 각자 국가관 운영을 통해 자국 기업들의 홍보 활동을 적극적으로 도왔다.
일본은 배터리 재팬 행사 주최국 답게 소재와 부품에서부터 검사, 테스트, BMS(Battery Management System), 2차 전지, 커패시터, 제조장비에 이르는 배터리 관련 전 영역에 걸쳐 많은 기업들이 참가했다. 그중 가장 눈에 띄는 부분은 바로 검사, 테스트 관련 기업들이었다. 호리바, 히오키 등 많은 업체들이 배터리 원자재부터 제조 과정, 완성품과 BMS에 이르는 전 영역에서 사용할 수 있는 다양한 검사/테스트 솔루션을 선보이고 있었다.
최근 글로벌 배터리 시장에서 괄목할만한 성장세를 기록하고 있는 중국은 소재, 부품, BMS(Battery Management System), 2차전지·커패시터, 제조장비 등 다양한 분야의 기업들이 전시장 곳곳에 자리잡고 있었다. 하지막 가장 눈길을 끄는 부분은 바로 티안치 리튬이나 야후아 리튬 테크놀로지와 같은 원자재 관련 기업들이 대형 부스를 차지하고 세계 각국의 바이어와 상담하고 있는 모습이었다.
독일은 첨단 소재와 검사/테스트, 그리고 특히 제조 관련 솔루션 부분에 치중된 모습을 보여줬다. 눈에 띄는 업체로는 첨단 소재 관련 기술을 소개한 프라운호퍼와 제조 기술 관련 솔루션을 소개한 지멘스 등이 대표적이며, 이외에도 TUV 등의 주요 업체들이 참가했다.
한국은 작은 규모에 비해 상당히 다양한 분야의 기업들이 골고루 참가한 모습을 보였으며, 코리아바큠테크나 대보마그네틱, 테크랜드와 같은 제조 기술 관련 기업은 물론이고 오토시맨틱스와 같은 인공지능 기반 제조 관리 솔루션을 소개한 업체도 있었다. 이외에도 BMS, 소재, 배터리 등 다양한 분야의 업체들이 저마다의 솔루션을 소개하고 있었다.
배터리 재팬에 참여한 주요 국내 업체로는 AI 기반으로 완성품 테스트가 가능한 솔루션을 선보인 오토시맨틱스, 전기자동차 충전기를 선보인 대영채비, EV/ESS용 배터리팩과 BMS를 선보인 CORN, 그리고 신재생에너지와 연계해 사용할 수 있는 소형 ESS를 선보인 솔라라이트 등이 눈길을 끌었다.
LG화학 김명환 사장, “3세대 배터리가 EV의 대중화 이끌 것”
부대 행사로 진행된 컨퍼런스에서는 LG화학의 김명환 사장이 ‘EV 리튬이온 배터리의 진보’라는 주제로 기조 연설을 진행했다.
김명환 사장은 3년 전 “2020년에 이르면 전세계 배터리 소요량이 50GWh에 이를 것이라고 예측했었지만, 이는 완전히 틀린 예측이 되고 말았고, 다시 한번 예측하자면, 5년 내 전세계 배터리 소요량은 200GWh에 이를 것”이라며 EV 시장의 급격한 성장으로 전세계 배터리 시장이 폭발적인 성장세를 보이고 있다고 전했다.
LG 화학은 2009년까지는 HEV에 주로 배터리를 공급해 왔으나 현재는 PHEV 13종, EV 13종 등 26종의 EV에 공급하고 있으며, 올해 이후에는 EV가 PHEV를 넘어설 것으로 예상한다고 말했다. 그는 EV용 배터리에 대한 요구 사항으로 ①한 번 충전으로 300마일 이상 운행 ②내연기관 자동차 수준의 가격 ③30분 이내 80% 충전할 수 있는 퀵차지 기술 ④10년 15만 마일의 배터리 수명(이때 잔여수명 60~70%) ⑤내연기관 자동차 이상의 안전성 등으로 정리하고 이를 충족시키기 위해 양극제, 음극제, 분리막, 전해액 등에서 다양한 발전이 이어지고 있다고 전했다.
특히 2021년 이후 판매 예정인 LG화학의 3세대 배터리는 에너지 밀도 18% 증가, 퀵차지 30분, 그리고 가스 생성율 35% 감소 등의 장점을 갖고 있으며, 안전성 측면에서 훨씬 향상될 것이라고 주장했다. 이 3세대 배터리는 800사이클(32만 km) 이후에도 초기 용량의 80%를 제공하는 것으로 알려져 있다.
이외에도 모듈 측면에서도 컴팩트하고 단순한 구조를 갖춰 높이를 더욱 낮추며 더 적은 수의 구성요소를 사용할 것이라고 말했다. 이외에도 기존의 사이드 쿨링 방식에 비해 냉각 효율이 50% 이상 향상된 새로운 쿨링 기술인 버텀 쿨링(Bottom Cooling) 방식도 소개했다.
김명환 사장은 3세대 배터리는 EV의 대중화에 커다란 기회를 제공할 것이라며, “내연기관을 단순히 대체하는 것에 그치지 않고, 내연기관이 제공할 수 없는 새로운 가치를 제공하게 될 것”이라며, “빠른 초기 가속 성능이나 낮은 무게 중심을 통해 드라이빙 경험을 향상시키는 것은 물론이고 자율주행차량에도 최적의 솔루션이 될 것”이라고 설명했다.
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