해피레포트 - [2020 전자대국을 향하여] 미래의 유전 2차전지를 키우자

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보고서설명
[2020 전자대국을 향하여] 미래의 유전 2차전지를 키우자

본문일부/목차
“3시간 충전으로 서울에서 부산까지 배터리 힘만으로 자동차를 주행하고, 가정마다 냉장고처럼 생긴 에너지저장 장치가 있어 가정 자체가 조그만 변전소 겸 발전소가 될 것이다.” 2020년 미래 전자대국 코리아의 모습이다. 2020년 미래 전자대국을 향한 꿈은 이미 시작됐다, 꿈 실현의 첫 동력은 바로 2차전지다. 2차전지는 인간의 이동하는 영역이 넓어지고 관심 분야가 확대되면서 휴대하기 쉬운 기기를 원하는 욕구에서 시작됐다. 즉 노트북, 휴대폰, MP3플레이어, DMB 등 모바일 기기가 늘면서 더 힘세고 오래가는 동력원이 필요해진 것이다. 하지만, 이제 그 영역이 확대되고 있다. 고갈돼가고 있는 석유·가스 등 화석연료를 대체하기 위한 필수 동력원이 되고 있다. 고갈되는 원유와 가스를 대신해 자동차를 움직이고, 발생된 전기를 다음날을 위해 저장하는 장치로 필요성이 커지고 있다. 일본과 미국, 중국 등 각국이 치열한 경쟁에 나선 것도 이 때문이다. 누가 더 강력하고 더 값싼 배터리를 만드는지가 미래 산업인 자동차와 전력산업, 로봇 등의 경쟁력을 좌우하게 된다. 하지만 이러한 결과에 도달하기 위해서는 아직 가야 할 길이 멀다. 그래서 민관은 물론이고 산학연이 모두 뭉쳐 준비해야 한다. ◇전기차·저장장치 시장 ‘주목’= 일본의 닛산자동차는 올가을 전기자동차 리프를 내놓는다. 또 내년 3월까지 5만대를 양산한다는 방침이다. 2013년에는 20만대를 생산하기로 했다. 일반적으로 한 대당 24㎾h의 전지용량이 필요한 점을 고려할 때 20만대일 경우 전지용량은 4800㎿h에 달한다. 현재 휴대폰용 전지시장 규모 3000㎿h를 훌쩍 넘어선 수치다. 닛산의 생산계획만으로도 휴대폰 2차전지 시장을 넘어서는 것이다. 여기에 미국 GM이 2010년 후반부터 플러그인 하이브리드카(PHEV) 연간 5만∼6만대를 생산하는 계획을 고려하면 전기차용 2차전지 시장의 폭발적인 성장이 기대된다. 여기에 스마트 그리드와 태양광 풍력 등에 사용될 에너지저장장치(ESS) 시장까지 고려할 경우 중대형 전지 시장은 2차전지 성장을 견인차 구실을 할 전망이다. 이에 따라 세계 각국의 기업 간 시장 선점 경쟁도 치열하다. 일본 기업인 소니가 향후 연간 1000억엔(1조1000억원), 산요전기가 2015년까지 800억엔, 파나소닉이 2012년까지 1230억엔을 투자하는 것을 비롯해 일본 주요 3사의 투자액이 3조원에 이른다. 또 중국 BYD 와 톈진리센도 연내 2조원가량을 투자할 것으로 알려졌다. 미국을 포함한 각국 정부 역시 시장 선점을 위한 지원을 아끼지 않고 있다. 우리도 이런 점에서 2차전지에 대한 고삐를 죄야 할 시점이란 게 업계와 연구계의 공통된 시각이다. ◇원천기술·소재 개발 미래 좌우=신영준 LG화학 연구위원은 “앞으로 순수 전기자동차 시대의 본격적인 개막을 위해서는 좀 더 높은 에너지 및 출력과 함께 코스트(Cost) 경쟁력 확보가 가장 관건이 될 것”이라고 전망했다. 이찬재 삼성SDI ESS팀 부장 역시 “전기자동차는 향후 2∼3년에 안전성, 효율성, 가격 경쟁력 측면에서 가장 균형 잡힌 전지를 완성하기 위한 사양과 설계가 정해질 것”이라며 “이에 대비한 소재분야의 기술 독립이 무엇보다도 중요하다”고 지적했다. 전지 전문가들은 우리나라의 원천기술 부족을 향후 시장 주도에 가장 큰 걸림돌이라고 지적한다. 우리가 대등한 위치에 있다고 자신하는 소형전지 분야도 사실상 원천기술 확보에 뒤졌다. 상당한 기술료가 일본과 미국 등 해외로 빠져나가는 것이다. 생산기업으로서도 원가경쟁력 확보에 어려움을 겪는 이유다. 차세대전지성장동력사업단장을 지낸 오승모 서울대 화학생물공학부 교수도 이런 점을 지적했다. 오 교수는 “우리의 기술 경쟁력을 논하기에는 일본의 기술이 크게 앞선다”며 “중·대형 전지분야에서 성과를 거두려면 원천소재 개발에 공을 들여야 한다”고 주장했다. 그는 다행히 중·대용량 2차전지에 사용되는 4대 핵심소재는 소형전지의 한계를 벗어나야 하는데 아직 어느 국가나 기업도 뾰족한 해결점을 못 찾고 있어 기술격차가 크지 않다”고 전했다. 따라서 우리가 이 분야에 공을 들이면 핵심기술 자립화에 성공 가능성이 크다는 것. 일례로 각국은 원재료 비중이 가장 큰 양극활물질은 조성물질의 대체와 가공을 통해 평균 전압을 3V에서 5V까지 끌어올리기 위한 개발도 한창이다. 또 안전성이 뛰어난 음극재료는 물론이고 전지 가격을 낮추기 위한 물질 개발도 활기를 띠고 있다. 오 교수는 한발 더 나아가 “우리나라는 전지의 성능이 왜 떨어지는지 등 고도의 분석기술에 뒤져 있어 이를 보완해야 한다”며 “한편으로는 새로운 대체 물질 개발에도 힘써야 한다”고 주문했다. 즉 포스트 리튬에 대비해야 한다는 것이다. 실제로 일본과 미국 등에서는 리튬이온전지를 대신할 리튬금속전지, 리튬공기전지, 고체전지 등의 연구가 활발히 진행되고 있다. 2차전지 시장에서 리튬을 대신할 획기적인 소재가 발견될 경우 시장이 급속히 전환될 수 있기 때문이다. ◇전문 인력 양성·인프라 정비 등 시급=전지 기업들은 미래 세계시장 선점을 위한 우리나라 2차전지 업계의 과제로 전문인력 양성과 인프라 정비를 최우선 과제로 꼽았다. 기업의 연구개발과 양산 투자도 양질의 연구원과 현장 엔지니어가 있어야 가능하기 때문이다. 하지만 국내에는 대학에서 2차전지를 가르치는 교수진이나 학생, 연구원 등이 모두 부족한 실정이다. 따라서 인력 양성이 뒷받침돼야 한다. 개발된 2차전지를 도로나 발전소에 실험해 정확한 데이터를 얻을 수 있도록 업체 간 협력과 인프라의 정비도 시급하다. 제품이 개발돼 안전성과 신뢰성을 검증하고 데이터를 확보해 시장에 진입할 수 있는 탓이다. 르노-닛산 연합은 이미 전 세계 38개 지역에서 파트너십을 맺고 향후 전기차 시장 활성화에 대비하고 있다. 또 국가론 독일이 그린차 프로젝트를 세우고 지난 2007년부터 2016년까지 10년간 R&D와 실증단지 구축에 각각 7000억원과 1조4000억원을 투입한다. 총 14억유로가 투자되는 셈이다. 반면에 우리나라는 전기차의 주행도로가 법적으로 제한된데다 실증을 할 공간마저 없는 상황이다. 따라서 인프라 확충이 필요하다. 2차전지 산업 발전을 위한 로드맵을 마련하기 위해 정부의 창구 단일화도 이뤄져야 한다는 지적이다. 지금은 기획재정부, 환경부, 지식경제부, 녹색성장위원회 등 각각 부처가 산업정책 활성화를 위한 대책을 강구하고 있지만 정부 차원에서는 중복투자가 업계와 학계로서는 혼선이 우려되고 있다. 오승모 서울대 교수는 “막무가내식 지원으로는 대용량 2차전지 산업이 산으로 갈 수 있다”며 “정부차원에서도 하나의 창구를 통해 연구와 실증에 대한 로드맵을 설정하고 산업이 개화할 때까지 기다리는 것이 필요하다”고 제시했다. 이경민기자 kmlee@etnews.co.kr

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