현대는 너무도 다양한 친환경 기술을 내세운 상품들이 존재한다. 그리고 그들 대부분은
공정과정에서의 친환경 혹은 사용시 오염물질 배출을 제로화한 친환경이다. 기존 제품들에 비해 오염물질
배출을 획기적으로 줄인 친환경 기술 및 제품들은, 결국 전과 비슷한 수준의 성능을 유지하기 위해, 더욱 많은 대체 에너지를 소모한다. 이전에 소개했던 대형전기버스만
해도 오염물질 배출이 아예 없는 대신, 훨씬 많은 전기를 소모하고, 훨씬
많은 제작비와 유지비가 필요로 했었다. 그러므로 앞으로의 많은 녹색기술들에도 특히 전기는 빠질 수 없는
에너지원이 될 것이다. 전자기기들이 점점 나노화되고 있으며, 집에
모셔다 두는게 아니라 곁에 두고 쓸 수 있게 개발/연구되는 추세이기 때문에 전원도 휴대 가능한 전원을
공급하는 게 중요하며, 그러한 휴대용 전지 중에선 현재 리튬이온전지(Lithium-ion battery)의 효율성을 따라올 전지는 없다고 볼 수 있으니 현대 사회에서 이 조그마한 전지가 가능케한 것은 무궁무진하다고
볼 수 있다.
1차전지(disposable)는 재충전이 불가능한 전지이고, 2차전지(reusable)는 재충전이 가능한 전지이다. 1차전지로는 망간 건전지, 알카리 건전지와 같이 일반적으로 우리가 건전지라 부르는 것들이 있고, 2차전지로는
니켈카드뮴전지, 니켈 수소 전지 그리고 리튬이온전지 등이 있다.
리튬이온배터리는 다른 2차전지들에 비해서 작은 크기에 많은 전기를 담을 수 있기
때문에 더 얇고 더 가볍게 만들 수 있으며 제품이 전지의 크기로 인해 쓸데없이 커지는 현상을 막을 수 있다. 그리고
같은 용량이라도 다른 전지에 비해 더 큰 힘을 낼 수 있으며, 전지 자체의 수명도 훨씬 길다. 같은 용량의 니켈 전지에 비해 2배, 납 전지에 비해 4배의 전기를 담을 수 있다. 현재 기술의 발전을 거듭하며 그 용량이 해마다 8~10% 증가하고
있다. 정말 미인박명이란 말을 무색케 한다.
리튬이온배터리의
작동원리는 양극과 음극을 리튬이 왔다갔다하는 것이다. 양극을 이루는 물질은 코발트산리튬(LiCoO2). CoO2가 층의 모양을 이루고 그 사이마다 리튬이 자리잡고 있는 형태다. 음극을 이루는 물질은 주로 흑연. 또한 층의 모양을 이루고 있으며
배터리가 충전상태일 때 그 층 사이로 양극에서 건너온 리튬이 자리잡게 된다. 따라서 방전시, 음극의 탄소(흑연)층
사이의 리튬이, 양극의 코발트산층 사이로 이동할 때, 음극에서
전자가 함께 발생하게 된다. 충전시는 반대로 양극층 사이의 리튬이 분리되어 음극층 사이로 이동하며, 이 때 발생된 전자가 음극층으로 이동해 또 다른 방전을 준비할 수 있게 되는 것이다. 음극과 양극 사이엔 전해질 용액(LiPF6)으로 채워져 있고 또한 분리판으로 나눠져 있다. 리튬은 전해질 용액 속에 녹아
이동하는 원리이기 때문에 이온상태로 존재하게 되는데, 이 때문에 이러한 원리로 전기를 발생시키는 배터리를
리튬이온배터리라고 부른다.
보통의 2차전지는 충전시 미처 방전되지
못한 용량만큼 고체화 되어 다시 사용하지 못하게 되는메모리효과가 존재한다. 이는 전지의 수명을 결정해버리는
가장 결정적인 요소라고 할 수 있다. 쉽게 말하면 2차 전지의
대부분이 음극과 양극 사이 촉매의 이동을 통해 전기를 생산해내고, 충전이란 그 촉매의 위치를 원위치
시킴으로서 다시 전기를 생산할 수 있는 상태로 만들어 주는 것이다. 그런데 충전시, 그러니까 다시 촉매의 위치를 원위치 시키는 과정에서 아직 음극에 촉매가 남아있는 경우 이는 그대로 고체화되는
것이고, 양극과 음극 사이를 오갈 수 있는 촉매의 양, 즉
배터리의 용량은 그만큼 줄어들게 되는 것이다. 리튬이온배터리의 경우 이 메모리효과가 타 전지에 비해
아예 없기 때문에 긴 수명이 보장될 수 있는 것이다.
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개요
LG화학의 2차전지는 크기에 따라 소형, 그리고 중대형 전지로 나누어진다. 소형전지는 다시 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지로 분류된다. 리튬이온전지의 경우, 반복충전과 방전에 따른 기억효과가 없고 에너지 밀도, 그리고 작동 전압이 높다는 장점이 있고 안정적이어서 일상에서 자주 접하는 랩탑 컴퓨터, 휴대폰 등 모바일 기기에 적용된다. 리튬이온폴리머전지는 유연한 폴리머로 구성되어 여러가지 모양으로 만들 수 있고 에너지 밀도가 높아 가벼운 전지를 만들 수 있다. 중대형전지는 출력이 높고 용량이 크기 때문에 폭넓은 분야에 응용되기 좋다. 에너지밀도가 높고, 전해질 누출 위험이 없으며 임피던스가 낮다는 장점도 있다. 주목받고있는 전기자동차, 하이브리드 자동차 뿐만 아니라 다양한 로봇들에도 이용가능하다.
LG화학에서 생산한 크기 180cm, 무게 180kg, 전력량은 16kWh 인 망간계 양극재를 사용한 리튬이온폴리머 배터리가 전기자동차인 '시보레 볼트'에 장착되는데, 이 배터리는 캔 형태가 아닌 파우치 형태여서 폭발위험이 없고, 표면적이 넓으므로 열을 방출하는데 유리해 배터리 수명이 길다고 한다.
전기자동차에 리튬이온 전지를 적용하기 위해서는 안전성이 확보되어야 하는데, LG화학이 생산하는 전기자동차용 전지에는 코발트계가 아닌 망간계 야극재, 그리고 안전성을 강화한 세라믹 코팅 분리막을 적용하여 안전성을 높였다고 한다. 여기에 능동형 제어를 이용한 안전장치를 갖추어 추가적인 대비를 했다고 한다.
리튬이온전지의 원리
리튬이온전지는 양극,음극과 이튬이온을 두 전극간에 전달할 수 있는 물질로 이루어진다. 전지가 충전, 방전됨에 따라 리튬 이온이 음극과 양극 사이를 드나들며 작동하게 된다(rocking chair principle). 방전중에는 리튬 이온들이 음극에서 양극으로 이동하며 전류를 흐르게 하고, 충전붕에는 외부의 전력원이 전지보다 높은 전압을 공급하여 방전시와는 반대 방향으로 전류가 흐르게 한다. 이에 따라 리튬이온들이 양극에서 음극으로 이동하며 충전되게 된다. 이는 리튬 금속2차 전지의 작동원리와 다르며, 충전 방전에 따른 양극과 음극 물질의 변화가 없기 때문에 더욱 안전하다고 한다. 리튬이 물과 격렬히 반응하므로, 전해질로는 물 이외의 용액이 사용된다.
리튬이온폴리머전지의 원리 리튬이온전지에서 양극과 음극사이의 분리막은 전극을 분리하는 역할을 한다. 리튬이온폴리머전지에서 분리막은 전극 분리 및 이온 전도역할을 한다. 즉, 전해질 역할이 추가되는 것이다. 리튬이온폴리머전지는 전극재료 및 분리막의 종류에 따라 몇 가지로 나눌 수 있다.
전지의 형태 리튬이온을 이용하는 전지는 외형에 따라 세 가지 형태로 나누어 볼 수 있다.
Pouch 형태 전지는 케이스가 없어 에너지 밀도가 가장 높다. 그러나 전지 충전 레벨이 높을 경우에 배터리의 팽창을 막기 위한 외부 수단이 필요하다.
요약 모바일 기기에 적용되는 전지보다 용량이 큰 중대형 2차전지는 무게가 적고 용량이 크며 안전성이 확보되어야 하는데 LG화학은 여러 가지 기술개발을 통해 성능을 인정받아 업계를 leading하고 있는 것으로 보인다. 앞으로도 계속 소형 2차전지 및 중대형 2차전지 시장을 주도하는 기업이 되길 빈다.
2주간 스마트그리드에 대한 컨텐츠를 썼음에도 불구하고 스마트그리드가 정확히 무엇이고, 어떤 시스템으로 구축되는지를 아직 파악하지 못했다. ‘다행히’ 팀원들 전부 비슷한 상황이어서 이번 주에는 스마트그리드 산업 체계에서 각자 한 파트씩 맡아서 쓰기로 하였다.
우선 동영상 하나 보고 시작하자.
뭔가 좀 오글거리는 cf송이지만, 스마트그리드를 짧은 시간에 나름대로 잘 표현한 것 같다. Cf송 가장 첫 부분에 ‘남는 전기 저장해 쓰는 거야~’ 라는 가사가 있음을 알 수 있다. 이처럼 남는 전기를 저장해서 쓰려면 무엇보다 필수적인 것이 바로 전력저장장치이다. 이번 컨텐츠에서는 스마트그리드 산업의 핵심 분야 중 하나인 전력저장장치에 대해서 쓰도록 하겠다.
1. 전력저장장치
에너지저장시스템(ESS)라고도 불리는 전력저장장치를 간단히 설명하면 다음과 같다. 우선 현재의 전력 생산 방식을 생각해보면, 발전소 등지에서 전력을 생산하고, 그렇게 생산된 전력을 각 소비자에게로 배분한다. 이 과정에서 전기가 비교적 적게 사용되는 심야 및 새벽 시간대의 경우에는 분명이 사용하지 못하고 남는 전력이 있을 것이다.
출처 : 위키백과, 저작자 : Wikichesterdit
위의 그래프에서 빨간색 곡선과 검은색 곡선은 각각 전력저장장치가 없을 때의 공급 및 수요 현황이고, 파란색 곡선과 초록색 곡선은 전력저장장치가 있을 때의 현황인데, 이 중에서 초록색 선은 전력저장장치 사용시 생산하는 전력이고 파란색 곡선은 저장장치에 저장되는 전력의 양을 의미한다. 그래프를 보면, 빨간색과 검은색 곡선은 일치하는 반면, 초록색과 파란색 곡선은 그 사이에 상당한 갭이 존재함을 알 수 있다. 또한 전력의 수요가 늘어나는 오후 시간대에 전력저장장치에 저장되는 양이 마이너스 값을 갖지만, 대략 20시 이후부터 새벽 6시 전까지는 양의 값을 띄는 것을 알 수 있다.스마트그리드에대한거의모든것|작성자폴크위네이 남는 전력을 저장해두었다가 전력 수요가 많은 시간대에 활용할 수 있다면 매우 효율적일 것이다. 이것을 가능하게 만드는 것이 바로 전력저장장치이다.
다시 말해서 전력저장장치가 있다면 24시간 내내 일정한 양의 전력을 생산할 수 있게 되며, 이는 곧 현재의 설비만으로도 1년 내내 전력을 생산할 수 있음을 의미한다. 왜냐하면 전기와 같은 필수재를 생산하는데 있어서 언제나 피크를 찍는 양을 기점으로 생산해야 하기 때문이다. 그렇지 않은 경우, 즉 전력의 최대치 만큼을 생산하지 않는 경우에는 자칫하면 큰 혼란이 야기될 수 있다.
출처 : ‘스마트그리드, 이제는 수요자가 중심이다.’ ecoroko.romantist, 녹색성장팀, ecoroko
전력저장장치에도 여러 종류가 있고, 또 구분 방법에 따라 각기 다양하게 나뉘기도 한다. 이번 컨텐츠에서는 기술방식에 따라 2가지로 나누어 설명하겠다.
(1) 2차전지
지난번 전기자동차에서도 다루었던 적이 있는 2차 전지는 일회용의 성격을 지니는 1차전지 와는 다르게 한 번 전기에너지를 생산한 이후에도 전기를 재생산할 수 있다는 점에서 뚜렷한 강점을 띄고 있다. 현재 2차전지는 대부분 리튬, 나트륨황, 니켈수소 등을 이용하여 제작하고 있으며, 활용 용도는 주로 핸드폰, 노트북과 같은 IT 기기이고, 중대형 2차전지를 통해서 전기자동차로의 접목도 활발히 시도되고 있다. Ecoroko에도 2차전지(리튬)에 대해서 상세하게 설명해 놓은 컨텐츠가 있어서 링크 걸고 넘어가도록 하겠다.
‘리튬이차전지의 시장 현황’, Ecoroko.heyheymymy, 녹색기술팀, ecoroko
2차전지와 함께 스마트그리드 산업에서 전력저장의 역할을 맡을 것으로 예상되는 장치에는 슈퍼 캐패시터가 있다. 흔히 콘덴서라는 말과도 함께 쓰이고 있다. 기존의 캐패시터가 소량의 전력만을 저장하는데 그 효율이 그쳤지만, 슈퍼 캐패시터의 개발로 대용량 사용이 가능해졌다. 슈퍼 캐패시터가 대용량 저장이 가능한 원인으로는 전극에 사용되는 원료에 있다. 슈퍼 캐패시터는 넓은 표면의 활성탄(CNT, 탄소나노튜브)을 이용한 전기이중층축전기의 형태를 띄기 때문에 대용량이 가능한 것이다.
위와 같이 두 개의 전극(위에서 언급한 활성탄이 사용되는) 사이에 전해질이 들어있고, 이 상태에서 캐패시터에 전압이 가해지면 양쪽 전극에 전하가 축적되는 방식이다.
슈퍼 캐패시터는 주로 미국, 일본 기업들을 중심으로 세계 시장이 형성되어 있다. 국내 기업으로는 삼화콘덴서가 있다. 특히 삼화콘덴서는 일본 지진으로 인한 반등 효과로 2011년 들어와 주식이 상당히 오르고 있다. ecoroko에도 삼화콘덴서를 다룬 컨텐츠가 있어서 링크해 놓도록 하겠다.
‘삼화콘덴서, 전기차와 스마트그리드를 동시에 잡다.’ ecoroko.romantist, 녹색성장팀, ecoroko
사실 아직까지 현재 계획하고 있는 스마트그리드가 원활하게 작동되기 위한 전력저장장치는 시장에 없다는 것이 정설이라고 한다. 이는 대용량의 전력을 저장할 만큼 기술적 진보가 이루어지지 않았거나, 혹은 기술이 있다고 하더라도 원가 경쟁력을 갖출 수준이 못되기 때문에 상품화가 되지 않았다는 것을 의미한다. 물론 그렇다고 해서 부정적인 시각을 가지자는 것이 결코 아니다. 스마트그리드 산업은 이제 막 첫 걸음을 떼는 단계이고, 선진국들보다는 한 발 늦은 것은 사실이지만, 한국의 경우에도 높은 기술력 및 과거 IT 산업의 경우에서 볼 수 있는 빠른 속도의 보급력을 지니고 있기 때문에 경쟁할 만하다고 말할 수 있겠다.
그리고 전력저장장치 시장의 성장을 위해서는 어떤 요소들이 필수적일까? 우선 모든 산업들이 그렇듯이 지속적인 투자가 필요하다. 전문가들은 2030년까지 2800억 유로에 해당하는 투자가 필요하다고 주장한다. 여기서 문제가 되는 것은 이처럼 막대한 금액을 감당할 만한 기업들이 얼마나 있을지도 그렇고, 또 투자했을 때 과연 그 금액을 ‘뽑아낼 수 있을 것인가’라고 할 수 있다. 아직까지 전력저장장치 산업에 대해서는 아는 것이 별로 없지만 개인적인 생각(+희망)은 충분히 가능하지 않을까 한다. 우선 한 번 기술이 개발되고 나면 이후엔 설치비용을 제외한 추가적 비용이 적을 뿐더러, 전력을 저장했다가 되파는 과정에서 가격 책정의 권한을 가지기 때문에 수익성을 담보하는 수준에서 가격을 책정할 수 있을 것이다. 이것을 보면 전력저장장치 시장이 성장할 가능성 역시 매우 높다고 생각한다.
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이 cf를 보고 sk에너지가 신재생에너지 분야에 투자를 많이 하고 있겠구나 하고 생각이 들었다. 광고의 주된 내용은 새로운 발상의 전환을 하자는 것이다. 그렇다면 과거에는 석유 화학 관련 중화학 기업이 2차전지 분야의 친환경 기업으로 혁신적인 변혁을 하고 있을까? 한번 살펴보자.
1. 기업개요
sk이노베이션은 1962년에 국내 최초의 정유회사로서 그 시작을 하였다. 6~70년대 2차 경제개발 5개년 계획에서 핵심분야로 석유화학산업이 지정됨에 따라 기업의 규모는 더욱 커지게 되었다. 이 후, 석유 정제 시설을 늘리면서 단순 원유에서 분리만 하는 것이 아닌, 원유로부터 합성물을 만드는 과정까지 같이 하면서 종합 화학회사가 되었다. 90년대부터는 원유수입 가공에서 벗어나 이제 유전개발까지 사업을 확장하여 종합에너지 회사가 된다. 그 뒤로 2차전지 분야 하이브리드, 전기자동차의 배터리분야에 지속적인 투자를 통해 기술력을 갖추게 되었다. LG화학과 비교해서는 아직 후발주자이지만, 후발주자라는 말이 무색할 만큼 많이 성장하고 있다. sk이노베이션은 현재 코스피에서 시가총액 11위이며, 성장가능성 또한 인정받고 있다.
2차전지 분야는 아직 성장가능성이 매우 높은 분야이다. 또한, 화석연료가 고갈되고 있는 시점에서 더 성장할 것이라 전망된다. 다음은 예상되는 시장의 규모이다.
위의 그림은 출처가 LG화학이다. 이런 전망을 제시하듯, LG화학은 국내에서 2차전지분야에 있어서는 선두주자이다. 사실 sk이노베이션은 여태까지 후발주자라는 인식이 강하였다.
하지만, 이제는 후발주자라는 말이 어울리지 않을 만큼 성장하였다. sk이노베이션은 일찌감치 2차전지 소재인분리막(LiBS, Lithium-ion Battery Separator) 시장에 뛰어들어 세계 3위를 기록하며 `소재의 강자`로 자리매김하였다. 특히, 분리막 분야에서는 국내에서 최초, 세계 3번째로 분리막 개발에 성공하였다. 현재 국내 2차전지 업체들은 분리막 수요의 50% 이상을 SK에너지로부터 공급받고 나머지 부족 물량을 수입에 의존하고 있다. 분리막 시장의 점유율은 다음과 같다.
3. 경쟁사
sk이노베이션의 경쟁사로는 삼성SDI, LG화학을 들 수 있다. 2차전지 완제품 분야에서는 앞의 두기업들과 아직 상대가 안 될 정도로 시장점유율은 미비하다. 하지만, 앞서 살펴보았듯 분리막 분야에서는 독보적인 기술을 가지고 있으므로 앞으로는 더 성장할 것이라 예상된다. 또한, 분리막 시장의 완성품인 전기차 배터리 개발에도나서 결실을 맺고 있다. 지난달에 다임러그룹 메르세데스 AMG의 전기 슈퍼카 모델인 `SLS AMG E-CELL`의 배터리 공급업체로 선정되기도 하였다. 이 사실은 기술력이 우수하다는 것을 전세계에 입증한 것이라는 평가다.
분리막 관련 하여 최근 국내기업 중 순수 기술개발을 통해 양산체제를 갖춘 기업이 있다. 그 기업은 바로 국내 중견기업인 씨에스텍이다. 하지만, 그 규모면에 있어서는 아직 sk이노베이션과 비교가 안되기 때문에, 당분간 국내 분리막 시장에 있어서 sk이노베이션의 독주체제가 계속 될 것으로 보인다.
그렇다면 분리막이란 것은 과연 무엇일까? 무엇이기 때문에 이렇게 자주 회자가 된 것인가? 쉽게 생각하면 말 그대로 분리하는 막이다.
전지는 전위차가 있어야 작동이 된다. 어떠한 막 없이 양극과 음극이 섞이게 되면 전위차가 없어져서 전지가 원활히 작동을 할 수가 없다. 이렇듯 분리막은 2차전지 분야에서 핵심적인 기술이기 때문에, sk이노베이션은 소재분야에 있어서는 유리한 위치를 점하고 있다고 할 수 있다.
4. EGNS지표
저번에 살펴보았던 넥스콘테크기업에서 EGNS지표를 논하기가 좀 곤란하였다. 그 이유는 지표상에서 하이브리드, 전기자동차 배터리에 사용되는 비중을 알 수 없었기 때문이다. 이번 포스팅에서도 안타깝게도 같은 상황이 반복될 것 같다. 아래 자료는 sk이노베이션의 2010년 전반기 반기보고서이다.
기타분야가 있기는 하지만, 그 분야가 실제 관련된 분야인지 알 수가 없다.
다음 자료는 2010년 4분기 매출 보고서이다.
아예 분야가 석유와 화학분야 둘밖에 없다. 그래서 혹시나 R&D 분야에 좀 포함이 될까 싶어서 연구개발 분야를 보면, 그 비중이 매우 적어서 지표로 쓰기가 매우 곤란하다.
미디어에서는 배터리 공급업체로 선정되기도 하고, 분리막 분야 세계3위다고 하는데, 재무제표상에서는 잘 나와 있지가 않으니 좀 답답하였다. 물론, 기업의 입장에서 대외비라 그럴 가능성이 가장 높다. 그래도 궁금하다.
5. comment
필자는 아직까지 sk이노베이션하면 sk에너지가 떠오르고, sk에너지하면 처음에 소개한 cf의 영상이 떠오른다. 그렇다면 처음 제목으로 돌아와서 sk이노베이션은 과연 혁신적인 기업인가? 아까 앞에서 살펴본 분리막과 관련된 사례를 살펴보면 분명 혁신적인 기업이라 할 수 있다. 하지만, 아직까지 주력 산업분야가 초기 회사 창설의 주력 분야인 석유 화학 분야라고 생각한다면 과연 혁신적인가라는 생각도 든다.
답은 없다고 생각한다. 사실 다른 관점에서 보면 의견이 달라질 수 있기 때문이다. 하지만, sk이노베이션이 바꾼 회사이름처럼 혁신적이어서 재생에너지 분야에 새로운 패러다임을 던져주었으면 좋겠다.
이번 글 진짜 재밌게 읽었어요! 뭔가 술술 읽혀나갔어요ㅎㅎ 지금까지 성장 글 읽으면서 그림이 많고 설명도 많이 해주셨지만 그래도 뭔가 잘 읽히지 않았던 적도 많았는데 SK이노베이션에 흥미가 가는 글이었습니다!!ㅎㅎ
저도 저 CF 정말 좋아했었는데 다시 보니까 반갑기도 했어요^^
이노베이션은 에너지에서 떨어져나온회사가 아니구요 SK에너지 SK종합화학 SK루브리컨츠의 지분을 100%가지고있는 SK이노배이션 그룹의 지주회사입니다 작년까지 SK에너지의 이름하에 한 회사던 CIC들이 올초 분사한 것입니다(SK루브리컨츠는 09년) 베터리사업부가 이노배이션 산하에 있는건 사실이지만 분리막만을 주력하는 회사는 아니구요 기술력을 바탕으로 성장을 주도하려는 회사입니다 그룹의 R&D와 엔지니어링을 맡고있죠
이노베이션은 에너지에서 떨어져나온회사가 아니구요 SK에너지 SK종합화학 SK루브리컨츠의 지분을 100%가지고있는 SK이노배이션 그룹의 지주회사입니다 작년까지 SK에너지의 이름하에 한 회사던 CIC들이 올초 분사한 것입니다(SK루브리컨츠는 09년) 베터리사업부가 이노배이션 산하에 있는건 사실이지만 분리막만을 주력하는 회사는 아니구요 기술력을 바탕으로 성장을 주도하려는 회사입니다 그룹의 R&D와 엔지니어링을 맡고있죠
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이번에는 하이브리드자동차 관련 부품인 전지를 만들고 있는 기업에 대해서 포스팅을 해보겠다. 먼저, 2차전지 보호회로라는 것이 좀 넥스콘테크는 조사를 해보니 위의 제목과 마찬가지로 2차전지 보호회로를 주종으로 만드는 기업이다. 이번 포스팅의 제목은 위와 같이 정하였다. 그 이유는 조사를 하다보니 만들어지는 2차전지중 하이브리드자동차와 관련된 비중은 아직까지 그다지 높지 않기 때문이다. 그렇다면 왜 그런지에 대해서 좀 자세히 살펴보자.
1. 2차전지란?
2차전지는 쉽게 생각해서 충전용 건전지라고 생각하면 된다. 보통 실생활에서 사용하는 전지는 대개 한번 쓰고 나면 버리는 1차전지가 대부분이지만, 전자제품이나 하이브리드자동차, 전기자동차에 쓰이는 전지는 2차전지라 할 수 있다. 2차전지 분야는 통신기기가 더 상용화되고 전기자동차 등의 개발 등에 힘입어 앞으로 시장이 더 커질 것이라 생각 된다. 하지만, 가끔 폭발등과 같은 상황을 겪기도 한다.
이런 상황이 발생하면 회사는 막대한 손실을 입게 된다. 소니 같은 경우 960만개의 제품을 리콜조치하여 5억달러 가량의 손해를 보기도 하였다. 이런 2차전지의 불안정성을 보호하기 위해 2차전지 보호 회로를 만드는 회사로 넥스콘테크, 파워로직스 등을 들 수 있다.
2. 기업개요
넥스콘테크는 1996년 동양기연으로 시작을 하였다. 처음부터 지금까지 넥스콘테크는 디지털단말기 배터리 보호회로의 제조 및 판매를 목적으로 하고 있다. 그 후 2000년에 코스닥 상장을 하였고, 2001년 이후로 넥스콘테크라는 이름으로 기업활동을 하고 있다. 2000년대 이후로 IT 및 기타 관련 품목의 성장세가 많이 오르면서 핵심부품인 2차전지의 수요가 크게 늘게 되어 보호회로 또한 수요가 많이 늘 것으로 전망된다. 이런 환경에 힘입어 최근 3년간 매출액은 연평균 44% 성장했다. 또한 최근에는 전기자동차 및 하이브리드자동차의 전지분야에 투자를 많이하고 있어서 지속적인 매출 증가가 예상된다. 다음은 기업의 공시정보이다.
위의 가치사슬에서 알 수 있듯이, 가치사슬에서 넥스콘테크는 2차전지 자체를 제작한다기 보다는 2차전지 관련 부품을 만드는 회사라고 생각하면 된다. 결국, 2차전지 생산 업체와의 관계가 중요 할 것이다. 2차전지 자체에 있어서는 아직 일본이 우리나라 기업보다 많이 앞서 있다. 하지만, 우리나라 기업이 최근 많이 따라가고 있는 형편이다.
위 회사들 중 LG화학은 넥스콘테크 거래규모의 60%를 차지하는 주요 고객이다. 넥스콘테크는 최근 BMS분야에 많은 투자를 하면서 경쟁력을 높이려 노력하고 있다. 주력 제품은 다음과 같다.
위의 자료를 보면 전기자동차 및 하이브리드자동차용 중대형 2차전지 보호 회로인 배터리관리시스템(이하BMS)는 따로 나와 있지 않다. 하지만, 이는 아직 양산단계가 아직 아니어서 그렇다.
4. 경쟁사
향후 전기차 시장이 확대되면서 BMS 수요는 급격히 늘어날 것으로 예상된다. 넥스콘테크와 전기자동차 분야 BMS에서의 경쟁자로는 케피코와 파워로직스를 들 수 있을 것이다.
현재 현대차에 BMS를 납품 중인 케피코는 자동차 부품업체인 보쉬와 현대자동차가 합작해 설립한 조인트벤처다. 사실상 현대차 식구다. 이런점에서 현대자동차는 수직계열화를 이룬 셈이다.
파워로직스는 넥스콘테크와 마찬가지로 2차전지 보호회로에서 출발한 동종 업체다. 파워로직스는 그간 삼성SDI에, 넥스콘테크는 LG화학에 제품을 공급해왔다. 파워로직스는 BMS 개발을 마치고 이르면 연말께 저속전기차용 BMS를 양산하고 2012년에는 전기차용 BMS를 양산한다는 계획이다.
5. EGNS지표
다시한번 주력제품 부분에서 소개되었던 넥스콘테크의 제무재표를 살펴보자.
자료를 보면 알 수 있듯, 아직까지 전기자동차와 관련한 매출은 보이지 않는 듯하다. 그래서 이번 포스팅에서는 EGNS지표를 적용하기가 좀 애매하였다. R&D분야에서도 얼마나 비중을 차지하고 있는지를 표현하기가 힘들었다. 그렇다고 R&D분야 / 매출액으로 지표를 산출하면 결과가 매우 미미하기 때문에 이번에는 지표적용을 안하기로 하였다. 다음번 포스팅때 넥스콘테크와 같은 기업과 어울리는 새로운 지표를 제시할 예정이다.
6. comment
넥스콘테크라는 기업을 조사해본 결과 아직까지 전기자동차용 전지 매출비중이 그다지 높지 않다는 점을 알수가 있었다. 아직까지 2차전지 분야의 기업들의 매출 대부분은 IT관련 제품에 높은 비중을 보이고 있는 것이 사실이다. 이는 당연한 결과라고 생각한다. 그 이유는 전기자동차가 아직까지 양산이 안되었기 때문이다. 하지만, 앞으로의 양상은 달라질거라 생각한다. 앞으로의 전망에 대한 글을 첨부하면서 이번 포스팅을 마친다.
넥스콘테크는 10여년간 자동차용 BMS기술확보를 위해 수없이 많은 테스트와 연구도 진행하고 있다. 넥스콘테크는 국책과제를 비롯해 현대자동차, LG화학 등 국내 대기업들과 함께 자동차용 BMS제품의 필드 테스트를 완수한 상태며 올 하반기에는 제품에 대한 영업에도 착수할 예정이다. 특히 오는 6월 수원 디지털단지내에 기술연구소를 전진배치해 중대형전지 사업진출을 본격화한다는 계획이다.
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시보레, GM, 포드, 현대, 르노… 위의 회사들은 세계 자동차 시장을 주름잡고 있는 자동차 기업들이다. 하지만 세계적인 자동차 기업이라는 공통점 외에도 다른 점을 공통으로 하고 있다. 미래 성장의 전략 아이템으로 전기자동차를 채택하면서 전기자동차에 들어가는 배터리 공급파트너로써 LG화학을 선택했다는 것이다. 그만큼 LG화학은 전기자동차 배터리 생산에 있어서 선두를 점하기 시작하였다.
1. 기업개요
LG화학은 1999년 국내 최초로 리튬이온전지 개발에 성공한 이후, 현재는 세계 4위의 생산능력을 확보하고 있는 등 세계적인 배터리 기업으로 성장하였다. LG화학의 배터리 생산 라인은 크게 소형 2차 전지와 중대형 전지로 분류되는데 소형 2차 전지는 노트북, PC, 캠코더와 같은 가전제품에 주로 사용되는 것이다. 그리고 중대형 전지는 전기자동차, 전기 자전거, 하이브리드 자동차 등에 사용되고 있다. 이번 컨텐츠는 전기자동차에 대해서 다루기로 하였으므로 중대형 전지에 초점을 맞추어 컨텐츠를 작성하도록 하겠다.
중대형 전지는 LG화학의 차세대 성장 아이템이다. LG화학은 2005년에 중대형 전지를 양산하기 시작하여 현재는 국내외 메이저 기업들과의 협력관계를 바탕으로 지속적인 성장을 해나가고 있다. 언론에서도 전기자동차 배터리 분야에서 두각을 보이고 있는 LG화학에 관심을 보이며 성장 가능성이 매우 높은 기업 중 하나로 주저없이 택하고 있다.
동아일보 – ‘[2010 빛낸 기업] LG화학, 전기자동차 배터리 분야 유아독존’ 2010. 12. 23
이러한 LG화학의 미래를 내다보는 성장전략은 많은 투자자들에게 인정받고 있고, 이는 주식시장에서 그대로 드러나고 있다. 현재 기준 코스피 시가 총액에서 5위에 랭크되어 있다. 이는 LG그룹에서 가장 높은 순위로써 LG화학의 사업 포트폴리오가 투자자들에게 그만큼 높게 인정받고 있음을 의미한다.
자료 : 네이버 금융
(http://finance.naver.com/sise/sise_market_sum.nhn)
2. 산업현황 및 주력제품
중대형전지 시장은 전기자동차 시장이 성장해오면서 자연스럽게 같이 성장하였다. 전기자동차의 핵심은 그 내부에 들어가는 배터리에 있다고 할 수 있는데 아직까지 전기자동차가 상용화되지 않는 주원인도 배터리 기술의 한계에 있다. 이 말은 뒤집어 생각해보면 배터리 기술을 진보하는 기업이 전기자동차 시장의 선두를 점할 수 있다는 말이 된다. 전기자동차와 배터리 시장은 2000년대 이래로 지속적으로 성장해왔다. 보기 편하게 정리되어 있는 자료가 있어서 가져와봤다. 아래 자료를 보면 향후 전기자동차와 리튬전지 시장의 규모가 커질 것임을 알 수 있다.
LG화학은 다양한 사업 포트폴리오를 바탕으로 위험 관리를 하는 동시에 상당한 수익률을 거두고 있다. 크게는 석유화학부문과 정보전자소재부문, 전지부문으로 나뉘는 LG화학의 사업영역은 모두 화학 기술을 기반으로 하고 있다. 그 중에서 전기자동차 배터리를 만드는 사업분야는 전지부문이라 할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 전기자동차용 배터리는 중대형 리튬이온 전지에 해당한다.
LG화학의 전기자동차 리튬이온 전지 세계시장 점유율은 해마다 증가하여 2009년에는 처음으로 10%를 초과하였다.
구분
2006
2007
2008
2009(상반기)
비고
2차전지
6.8%
8.0%
6.8%
12.3%
생산 및
판매분 포함
출처 : IIT, 2009년 보고서(리튬이온전지 분야)
3. 비즈니스 모델
LG화학 전기자동차 배터리 사업의 장점으로는 양산체제의 실현과 다각화된 네트워크를 들 수 있다.
오랜 시간 화학 산업에 집중하면서 축적해온 기술 수준을 바탕으로 한 양산체제의 실현은 LG화학 수익성의 기반이 되고 있다. LG화학은 국내 기업 중에서 유일하게 양산체제에 성공한 기업이다. 양산체제에 성공했다는 것은 수익성이 확보하기 시작했다는 것을 의미한다. 또한 그 동안의 기술력이 경제성을 가진 상품화되었다는 것을 의미하므로 공학적 부문에서 경제적 부문으로 성공적인 전환이 되었음을 의미한다고 하겠다. 그리고 양산체제에 성공함으로써 대량생산이 가능해지고 이는 경쟁사와의 격차를 더욱 벌리는 결과를 가져오게 된다.
참고 : 아시아경제 – ‘2차전지, LG화학 선두 vs SK에너지 차별화’ 2010. 07. 27
또한 다양한 해외 네트워크는 LG화학 전기자동차 배터리 사업의 간과할 수 없는 중요한 요소이다.
위의 자료에서 알 수 있듯이, LG화학은 배터리 공급업체 중에서 가장 많은 자동차 회사들과 공급계약을 맺고 있다. 이는 앞서 언급한 것과 같이 LG화학의 뛰어난 기술력이 인정받았음을 의미한다고도 할 수 있겠다. 주목할 만한 것은 현대 자동차와 같은 국내 기업들 외에도 다양한 해외 자동차 기업들과 계약을 맺고 있다는 점에서 LG화학의 배터리 시장에서의 위치는 세계적이라 할 수 있는 것이다.
사진제공 : LG화학
위의 사진이 기억나는가? 오바마 미국 대통령이 LG화학의 전기자동차 배터리 공장 기공식에 직접 참석한 사진으로 한국에서 상당히 화제가 되었다. 이는 물론 미국의 높은 실업률 등을 해결하려는 오바마 대통령의 의지로 해석할 수도 있지만, 그만큼 LG화학이 세계적으로 유명한 기업이 되었음을 의미한다고 할 수 있다.
4. 경쟁사
LG화학의 경쟁사로는 삼성 SDI와 SK에너지를 들 수 있다. 앞서 언급한대로 LG화학은 전기자동차 배터리 생산에 있어서 국내 기업 중 가장 앞선 기술력과 시장 장악력을 보이고 있다. 하지만 삼성SDI와 SK에너지가 전기자동차 배터리 생산에 본격적으로 뛰어든 상황에서 미래의 시장 상황이 LG화학에게 반드시 낙관할 수만은 없게 흘러갈 가능성도 존재한다.
삼성SDI의 경우 2차 전지 시장에서 명실상부한 세계 1위를 차지하고 있는 기업이다. 물론 LG화학과는 다르게 핸드폰, 노트북 등에 들어가는 소형전지를 주요 사업 아이템으로 삼고 있지만, 중대형 전지 사업에 뛰어들기로 발표한 상황에서 뛰어난 전지 기술력을 보유하고 있는 삼성SDI가 LG화학을 따라잡는 것이 실현 불가능한 이야기만은 아니라는 것이다. 더욱이 미국 전기자동차 컨소시엄(USABC)에서 단독으로 참여해 독일 보쉬 합작회사인 SB리모티브와 공동으로 전기자동차용 배터리 개발하는 등 사업 확대를 구체화하고 있다. 이는 삼성SDI가 GM, 포드, 크라이슬러 등 미국 빅3 자동차 회사의 전기자동차 배터리 공급에 유리한 위치를 점해가고 있음을 의미한다.
한편 SK에너지의 경우 2차전지에서는 비교적 후발주자이지만 왕성한 투자와 차별화를 바탕으로 시장 점유를 늘리겠다는 것이 목표이다. SK에너지는 하이브리드카가 아닌 순수전기차에 적용되는 배터리를 바탕으로 세계에서 점차 인정받고 있다. SK에너지는 2009년 독일 다임러 그룹과 공급 계약을 체결했고, 지난해에는 현대 기아차 그룹과 공급 계약을 체결하는 등 2차전지에서 점차 두각을 드러내고 있다.
또한 LG화학이 미국 및 유럽과 같은 해외 공장 건립에 초점을 맞추고 있다면, SK에너지는 국내 공장 건립에 초점을 맞추고 있다. SK에너지는 대전연구소와의 협력관계를 바탕으로 충남 서산에 공장 설립을 발표하는 등 국내에 집중하고 있는 모습이다. 이로써 해외 공장 유출 시에 발생할 수 있는 기술 유출 등에서 위험성을 제거할 수 있다.
5. EGNS지표(Ecoroko Green Net Sales)
구분
LG화학
2009년
2010년
매출
155,208
194,714
2차전지 매출 비중
8.9%
8.0%
2차전지 출하량
337
465
출처 : 솔라앤에너지
전자공시시스템에서 나오는 지표로는 각 사업분야별 실적이 나와 있고 2차 전지만의 매출 실적은 나와있지 않아 솔라앤에너지에서 분석한 자료를 가져왔다.
LG화학의 EGNS 지표 : 8.0%
2차전지를 친환경 기술로 본다면 2010년 LG화학의 EGNS지표는 8.0%라고 할 수 있다. 2009년 보다 다소 감소했으나 2차전지의 출하량이 늘어났음을 감안하면 다른 사업 분야의 매출이 더욱 많이 증가에 기인한 EGNS지표 감소로 보이므로 크게 문제될 것이라고 생각하지는 않는다.
6. Comment
LG화학에 대해서 우선 놀랐던 점은 코스피 시가총액 탑 5위 안에 드는 기업이라는 점이었다. 아무래도 일상 생활에서 쉽게 접하기 힘든 기업이다 보니 삼성전자와 같은 LG전자나 SK텔레콤 등보다는 다소 생소하였는데 생각보다 높은 순위라서 놀랐었던 것이다. 그만큼 관련 분야에서 LG화학은 인정받는 기업이었던 것이다. 그 동안 세계 배터리 시장에서 강세를 이어왔던 일본 기업들 사이에서 두각을 드러내고 있다는 점에서 더욱 높이 평가할 만하다. 또한 국내 기업들 중에서 명실상부한 선두 기업이라는 점은 LG화학이 지속적인 성장을 가능하게 만들어줄 것이다. 타 기업들이 아직까진 해내지 못한 양산체제의 확립은 안정적인 수익구조를 가져다준다는 점에서 더욱 긍정적이다.
하지만 국내 기업들이 본격적으로 리튬이온전지 사업에 뛰어들기로 했다는 사실에서 LG화학이 기술개발 및 해외 클라이언트 확보에 소홀히 한다면 선두적 위치를 내주는 것은 시간문제일 것이다. 따라서 현재 이루어져 있는 양산체제를 기반으로 더욱 효율적인 전지를 생산해내려는 끊임없는 노력이 뒷받침되어야 할 것이다.
P.S. LG화학이 2차전지가 다른 경쟁사들에 비해서 (품질에 있어서) 강점이 무엇인지, 효율이 뛰어나다면 왜 뛰어난 것인지 설명하는 컨텐츠를 작성하고 싶었지만 기술적 지식이 부족한 관계로 절반의 컨텐츠가 되었다고 생각한다. 녹색기술팀에서도 이번에 전기차에 대한 컨텐츠를 작성한다고 하므로 그 컨텐츠들을 보고 다음주에는 더 나은 컨텐츠를 작성하도록 하겠다.
와! 이전에도 좋은 컨텐츠들 작성해주셨지만 이번 컨텐츠는 정말 잘 쓰신 것같아요. 글을 읽는 내내 더 집중하게 되고 재미를 느끼게 되었거든요! LG화학이 새로운 LG그룹의 핵심동력이군요. 저같이 기업에 관심을 이제 막 가지게 된 독자들이 보기에 너무 좋은 글이었습니다. 좋은 글 감사합니다!
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2차전지는 충전과정을 통해 전력망에 연결만 되면 수요자의 편의대로 사용할 수 있다. 그리고 2차전지의 저장 능력 또한 대용량이 가능해졌다. 현재 개발된 전기자동차에 사용되는 2차전지의 99%이상이 니켈수소전지이지만, 새로 소개되는 대다수의 전기자동차는 내연기관을 대체할 구동기관으로서 리튬이온전지와 전기모터를 사용하고 있다. 또한 지능형 전력망의 주요 구성요소인 에너지 저장 장치도 납축전지 이외의 솔루션으로 공간 활용도를 반영한 리튬이온전지를 적극 검토하고 있다.
이러한 리튬이온전지는 가벼우면서 긴 수명 특성을 가지고 있으며, 납축전지나 니켈카드뮴 전지에 비해 친환경적이다. 이미 표준으로 자리잡은 모바일 기기에 이어, 전기 자동차에서도 향후 주력이 될 가능성이 높다.
리튬이온전지가 원활하게 수급되기 위해서 핵심 원재료인 리튬의 안정적 확보가 가능해야 한다. 남미에 리튬 원재료 광산이 집중되어 중장기적 관점에서 수급 불안요소가 상존한다. 시장수요의 확대를 위해 대용량 전지 시장에도 눈을 돌리고, 다른 기능과 연계된 통합적 솔루션 제공을 통한 시장 확대로 매우 중요할 것이다.
2차전지에 대해서 잘 몰랐던 것들을 알게 되었습니다. 쉽게 지나칠 법한 기본적인 원리들을 잘 설명해 주셨네요. 감사합니다!
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