이차전지 전쟁의 최전선에서, 국내 최고 전문가가 말하는 배터리의 현재와 미래

IRA(미국 인플레이션 감축법) 발효에 따라 이차전지와 전기차 시장 정세가 요동치는 가운데, 세계 각국은 그야말로 전시 상황에 견줄 만큼 치열한 기술 및 점유 경쟁에 들어갔다. 그런데 정작 반도체를 이어 차세대 먹거리라 불리는 이차전지에 관한 정확한 이해와 현재 상황, 미래 전략에 관해 다루는 책은 지금껏 없었다. 탄소중립과 재생 에너지 확대에 따른 필연적 전기차 시대가 도래함과 동시에 코드리스(선이 없는) 전자기기들의 확산이 시작되었다. 이차전지 산업은 앞으로 얼마나 확대될지 가늠하기 어려울 정도로 커지고 있다. 이러한 시점에 이차전지 연구의 가장 최전선에서 고군분투하고 있는 네 명의 최고 전문가가 나섰다. 차세대 원천기술 개발로 배터리 1등 국가 도약에 일조하겠다는 정경윤 KIST(한국과학기술연구원) 에너지저장연구단장, 삼성SDI에서 근무했고 과기부 기후변화대응기술개발사업 리튬금속전지연구단장이자 포항공대 교수로 재직 중인 이상민 박사, ETRI(한국전자통신연구원)에서 소재 및 셀 개발 연구에 집중하고 있는 스마트소재연구실장 이영기 박사, KIST에서 차세대 이차전지 기술을 개발하고 있는 정훈기 박사이다.

그들은 『이차전지 승자의 조건』에서 ‘이차전지에 대한 정확한 이해’가 중요하다고 강조한다. 엄청난 자본이 직접 투입되고 상상하기 어려운 규모로 커지는 이차전지 시장을 넓게 살펴보고 조망할 필요성 때문이다. 그래서 나날이 중요해지는 이차전지가 무엇이고 어디에 사용되는지로 출발해 얼마나 큰 산업인지, 시장에서의 치열한 주도권 싸움은 어떻게 벌어지는지, 어떤 이차전지가 글로벌 패권을 다툴 것인지에 관한 견해를 제시한다. 이로써 독자는 이차전지 기술이 얼마나 진보했는지, 그리고 어떤 지점에 강점이 있고 무엇을 더 강화해야 하는지, 우리나라가 산업의 패권을 거머쥐기 위해 무슨 노력을 지속해야 하는지 등을 알 수 있다. 일반 대중은 물론이고 업계에 직접 종사하는 관계자, 대학원생과 관련 학부생, 취업을 준비하는 이들, 나아가 자신의 소중한 돈을 투자하고자 하는 사람까지 읽어본다면 큰 도움이 될 것이다. 지속적 승자가 되기 위한 싸움은 이제 겨우 시작이란 점을 꼭 기억하자.

전기차 시장에서 치열하게 진로를 모색하는 완성차 업체와 이차전지 업체들

LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 vs. CATL, AESC, BYD, 파나소닉 - 글로벌 1위를 위해
GM, 테슬라, 포드, BMW, 볼보, 폭스바겐, 도요타, 현대자동차 - 완성체 업체의 승리 전략
에코프로, 에코프로비엠, 앨엔에프, 포스코케미칼, 동아일렉트로라이트 - 소재, 장비 개발 경쟁

테슬라는 배터리데이(Battery Day)를 개최하여 전 세계적인 주목을 받았다. 전기차 원가의 큰 부분을 차지하고 있는 배터리, 즉 이차전지의 성능을 높이고 원가는 낮추겠다는 선언 때문이다. 실제로 테슬라가 그 일을 해낼 것인가에 관한 논쟁은 부차적인 문제다. 핵심은 시장이 이차전지를 주목하고 있고, 전기차가 미래 산업의 중심이 될 것이란 의미다. 그렇다면 IRA 발효가 국내 이차전지 기업에게 어떤 영향을 줄까? 업계 전문가들과 정부 관계자는 국내 배터리 3사(LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온)가 북미 전기차 시장 공략과 IRA에 따른 정책 수혜를 위해 미국 진출을 결정하면서 소재, 부품, 장비 업체들도 함께 분주해질 것이라 예상한다. 당분간은 어려움이 있겠지만 조금 긴 시간을 두고 기다리면 생산 및 공급 안정화가 될 것이고, 정치적 안정도 되찾을 것으로 전망한다. 글로벌 1위 공급 점유율을 보이며 압도적 이차전지 원료 생산의 이점을 지닌 중국의 CATL, 전통적 강자로 부품과 소재 부분에서 앞서있는 일본 파나소닉도 주요 자동차 제작사와 공급 계약을 맺음으로써 경쟁을 가속화하고 있다. 유럽은 ‘배터리 2030+ 이니셔티브 프로그램’으로 장기적 로드맵을 수립하고 공격적인 연구개발 투자를 하고 있고, 미국도 에너지부의 지원 아래 수많은 스타트업 기업들이 차세대 이차전지 관련 사업을 지속적으로 발표하는 중이다.

완성차 업체들도 생존 경쟁에 한창이다. 현대차그룹은 미국의 아이오닉 머티리얼즈, 솔리드파워에 투자했으며, 팩토리얼에너지와 전고체전지 개발에 관해 제휴를 맺었다. 폭스바겐, 테슬라, GM, 포드, 현대차, 스텔란티스, 다임러그룹 등은 LG에너지솔루션과 전기차 배터리 공급 파트너가 되었으며, 합작법인을 설립하여 동맹을 강화하고 있는 중이다. 삼성SDI를 비롯한 SK온 또한 마찬가지로 협력과 투자에 나서는 중이다. 그러나 완성차 업체들 역시 배터리 내재화를 하고자 끊임없이 노력하고 있다. 따라서 앞으로 이차전지 기업들과 지속적인 협력 관계가 될지, 경쟁 관계가 될지 면밀히 살펴봐야 한다. 『이차전지 승자의 조건』은 이러한 완성차 업체와 이차전기 기업들간의 관계가 어떻게 흘러갈지, 무엇이 산업의 판도를 바꿀 키포인트가 될지에 관한 인사이트가 가득 담겨있다. 이를 통해 이차전지와 전기차 시장의 흐름을 거시적으로 조망할 수 있고, 어느 방향에 무게추가 쏠릴지 가늠할 근거를 마련할 수 있다.

국내외 글로벌 기술 개발 경쟁부터 소재, 원자재, 폐배터리를 포함한 산업 생태계 완벽 이해

『이차전지 승자의 조건』은 단순히 전기차 시장만을 분석하지 않는다. 어떠한 이차전지 기술이 가장 빠르게 우리 곁으로 다가올지, 무슨 소재가 더욱 각광 받는지, 원자재를 앞세운 중국과 이를 둘러싼 기술 강대국들의 이해와 견제, 소재-부품 내재화 경쟁을 포함하여 배터리 생애 전주기별 신산업 즉, 미래의 황금알이라 불리는 폐배터리 비즈니스에 관한 내용까지 담았다. 특정 분야가 아닌 이차전지 전반에 대한 큰 그림을 독자가 홀로 그릴 수 있도록 정보를 제공한다. 이뿐만 아니다. 배터리 발화 사고와 리튬이온전지의 한계가 무엇인지 알아보고, 더 높은 안전성을 가진 전지 개발의 현황을 알려준다. 연구개발과 상용화 사이의 간극을 설명함으로써 기술 개발의 현주소를 정확히 짚어주며, 무엇이 차세대 이차전지를 가능하게 할 핵심 요인이 될 것인가에 관한 힌트를 찾을 수 있다. 이는 어쩌면 독자들이 가장 궁금해할 지점이 될 수 있고, 어느 책에서도 다루지 못하는 구체적이고 전문적인 콘텐츠이다. 전 세계가 주목하고 있는 이차전시 시장의 향방을 『이차전지 승자의 조건』 한 권을 통해 가늠해볼 수 있고, 누구보다 유기적으로 이차전지를 이해할 수 있는 길이 될 것이다.

이 책에 끝없이 이어지는 찬사들

국내 1위, 글로벌 2위의 최강자 배터리 기업 LG에너지솔루션 김동명 사장, 한국전기화학회 회장이자 서울대학교 화학생물공학부 성영은 교수, 삼성증권 리서치센터에서 EV/모빌리티 섹터를 담당하고 있는 장정훈 이사, 국내 최고의 배터리 및 전기차 컨설팅 회사인 SNE리서치 김광주 대표, 한국산업기술평가관리원 이정두 이차전지PD, 연세대학교 화공생명공학과 이상영 교수가 『이차전지 승자의 조건』 출간을 축하하고 추천해 주었다. 국내 최고의 집필진과 산업 및 학계 최고의 전문가들이 이 책에 대한 찬사를 보내주었다.

추천사 1 글로벌 경쟁에서 승리하는 날까지
추천사 2 꼭 알아야 할 미래 지식, 이차전지

머리말

1장 세계는 이차전지 패권 전쟁 중

끝없이 확장하는 이차전지 시장과 패권 전쟁
치열한 기술개발 및 주도권 경쟁 중인 각국 기업과 정부
신기술 개발과 특허를 둘러싼 경쟁 양상
국가별 지원 전략 현황

2장 이차전지란 무엇인가

리튬이온전지의 핵심 원리
전지의 구조와 원리
리튬이온전지가 동작하는 원리

리튬이온전지가 개발되기까지
2019년 노벨화학상의 주인공은 리튬이온전지
이차전지의 개념 발견에서 납축전지로 발전하기까지
휴대용 이차전지의 시작, 니켈카드뮴전지
휴대용 이차전지의 에너지 밀도를 높이다, 니켈수소 및 리튬이온전지

산업의 핵심 동력원, 리튬이온전지
일본 중심의 리튬이온전지 초기 산업 구조 개편
스마트폰의 대중화와 함께한 리튬이온전지
전기자동차, 가능성에서 현실로 만든 리튬이온전지

3장 전기차 시장과 이차전지 최강자 경쟁

전기차 배터리의 핵심
전기차 주행거리와 배터리의 에너지밀도
전기차 배터리의 수명
에너지밀도와 출력밀도
원재료 가격 상승 압박에 따른 배터리 가격

배터리 안정성을 높이기 위한 노력
계속되는 전기차 배터리 화재 사고와 원인
안전하고 저렴한 리튬인산철전지의 대두
안전성 향상을 위한 차세대 배터리 전쟁
차세대 배터리의 핵심인 전고체전지 기술 경쟁
과연 전고체전지가 게임체인저일까?

전기차 업체의 진출과 한계
배터리 업체와 완성차 업체의 동맹
배터리 탈아시아를 선언한 유럽 자동차 업체들
완성차 업체 배터리 개발의 현실성
완성차 업체의 글로벌 전기차 시장 참전 선언
새로운 전기차 업체들의 등장
글로벌 IT기업들의 전기차 개발 움직임
가속화되는 전기차 시대

4장 이차전지 산업 생태계 전쟁

원자재 글로벌 공급망 전쟁
중국이 배터리 공급망을 지배하는 방법
치솟는 원자재 가격
공급망 독과점의 돌파구
공급사슬의 세계화 퇴조와 지역 블록화
중국을 둘러싼 기술 강대국들의 이해관계와 견제
국내 배터리 3사의 메이드 인 아메리카

이차전지 업체 간 경쟁과 합종연횡
배터리 업체의 소재·부품 내재화 경쟁
소재-전지-자동차 업체 간 합종연횡
폐배터리 재활용으로 창출된 새로운 시장
배터리 생애 전주기별 신산업의 창출

5장 차세대 이차전지 개발 전쟁

차세대 이차전지의 종류와 개발 현황
배터리 발화 사고로 드러난 리튬이온전지의 한계
보다 안전한 이차전지를 찾아서
- 전고체전지/ 리튬황전지/ 리튬공기전지/ 나트륨이온전지/ 그럼에도 불구하고 아직은 리튬이온전지
연구개발과 상용화 사이의 메꿔지지 않는 간극, 데스 밸리
- 차세대 배터리 혁신은 왜 아직인가?
차세대 이차전지의 명과 암
현세대 및 차세대 이차전지, 공존의 해법
차세대 이차전지 상용화를 위해 나아갈 길

새로운 시장, 폐배터리
배터리 재활용을 통한 핵심소재 확보 경쟁
폭발적으로 성장하는 폐배터리 시장

이차전지가 여는 새로운 미래 시장
탄소를 줄여라
군대, 총알보다 배터리
드론 택시
휴대용·초소형 디바이스

6장 글로벌 승자의 조건

지속적 승자의 조건
원료 및 소재의 안정적 수급
끊임없는 연구개발
기업의 지속적 투자를 통한 초격차 확보
정부의 선제적 연구개발 투자
지속적 인력 양성