국가전략기술 이차전지 소재 기술 동향③

국내 전지 산업은 리튬이온배터리를 중심으로 성장했으며 최근에는 바나듐이온배터리와 해수 이차전지 등 차세대 배터리 기술을 개발하는 업체들까지 등장하면서 다각화되고 있다. 전기차 시장의 급성장과 함께, 전지 산업의 관련 사업체 수는 2019년 138개에서 2022년 211개로 증가하였고 이로 인해 산업 종사자 수는 4만 명에 가까운 수준에 달했다. 2019년 이후 연평균 성장률은 사업체 수 15.2%, 종사자 수 14.2%에 이르며 배터리 생산액과 부가가치도 같은 기간 동안 연평균 약 40% 수준으로 크게 증가하였다.

국내 이차전지 산업은 사업체 수 기준으로 전체 제조업의 0.3%에 불과하지만 출하액 및 부가가치 측면에서는 각각 2.7%의 비중을 차지하고 있다. 2022년 기준, 이차전지 제조업 관련 사업체는 187개로 증가했으며 이들의 종사자 수는 37,843명에 달한다. 출하액은 54조 5,401억 원, 부가가치액은 19조 4,937억 원으로 연평균 성장률이 각각 33.5%, 34.4%를 기록하며 빠르게 성장하고 있다.

국내 이차전지 산업의 핵심 원자재는 리튬, 니켈, 코발트 등으로 자원의 대부분은 특정 국가에 집중되어 있다. 리튬은 호주, 칠레, 아르헨티나에서, 니켈은 인도네시아, 브라질에서 주로 생산되며 중국과 터키는 흑연의 주요 생산국이다. 글로벌 공급망에서 중국은 광물의 정제 및 배터리 소재 제조 분야에서 주도적 역할을 하고 있으며, 한국, 일본, 중국이 배터리 셀 제조를 이끌고 있다. 그러나 유럽의 배터리 제조사 노스볼트의 파산 이후 한국, 일본, 중국 중심의 시장 구도가 더욱 고착화되는 양상이다.

글로벌 이차전지 산업에서는 실리콘 음극 배터리, 리튬 황 배터리, 전고체 배터리 등 차세대 기술 개발에 집중하고 있다. 배터리 제조업체들은 리튬이온 배터리의 대안으로 전고체 배터리, 나트륨이온 배터리 등 보다 안정적이고 자원이 풍부한 기술을 개발하고 있다. 리튬이온전지와 납축전지는 전체 충전식 배터리 시장의 약 95%를 차지하며 나머지 5%는 나트륨 기반, 니켈 기반, 플로우 배터리 등 기타 충전식 배터리가 차지하고 있다.

이차전지 산업의 가치사슬은 원자재의 채굴 및 정제에서부터 배터리 셀 제조, 최종 제품 조립, 폐기 및 재활용에 이르는 순환 구조로 구성된다. 이 구조는 자원 순환과 환경적 부담 저감에 기여하는 순환경제 모델을 형성하고 있으며 폐배터리로부터 다시 유용한 금속을 추출해 재사용하는 시스템이 점차 중요해지고 있다.

이차전지 산업 생태계는 원자재 공급, 배터리 소재 생산, 배터리 제조, 재활용 등을 아우르는 복잡한 구조를 가지고 있으며 글로벌 경쟁은 기술 혁신과 자원 확보를 중심으로 치열하게 전개되고 있다. 업스트림 단계에서는 전통 광산 기업들과 배터리 핵심 광물 특화 기업들 간의 자원 확보 경쟁이 이루어지고 있다. 리튬, 니켈, 코발트 등은 상위 6개 기업들이 글로벌 생산량의 57%를 차지하고 있다.

중국의 CATL은 톈치리튬과의 협력을 통해 자원 개발에서 배터리 생산까지의 전반적인 밸류체인 협력을 확대하고 있으며 LG에너지솔루션은 브라질 시그마 리튬과 독일 벌칸 에너지와의 계약을 통해 리튬 공급을 확보하고 있다. 삼성SDI는 간펑리튬에 지분을 투자하고 글로벌 공급망에서의 경쟁력을 강화하고 있다.

배터리 셀 제조 경쟁에서는 한, 중, 일 기업들 간의 치열한 경쟁 구도가 형성되고 있다. 특히 한국 기업들은 2016년부터 2021년까지 빠르게 시장 점유율을 확대해왔고 일본은 상대적으로 경쟁력이 약화되었다. 중국은 내수 시장을 기반으로 빠르게 성장하고 있으며 글로벌 시장에서 영향력을 더욱 확대하고 있다.

미국은 배터리 산업을 국가 안보의 차원에서 중요하게 여기며 중국 의존도를 줄이기 위해 우방국 중심으로 공급망 재편을 추진하고 있다. 이는 유럽과의 협력 강화를 통해 이루어지고 있으며 유럽 역시 자체 배터리 산업 육성을 위한 투자를 확대하고 있다.

또한, 폐배터리 확보를 둘러싼 경쟁이 본격화되면서 배터리 스크랩과 리콜 물량을 확보하는 것이 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 재활용 기업들은 폐배터리를 수거하기 위해 글로벌 네트워크를 확장하고 있으며 이를 통해 원료 확보와 재활용 기술 경쟁력을 강화하고 있다. 이처럼 이차전지 산업은 자원 확보와 기술 혁신을 둘러싼 치열한 경쟁 속에서 빠르게 발전하고 있으며 글로벌 시장에서의 경쟁은 더욱 심화될 것으로 전망된다.