전고체배터리 개념과 시장규모 그리고 관련주

안녕하세요 돌담 아빠입니다. 자율주행이 고도화 될것으로 전망됨에 따라서 이와 관련하여 차세대 배터리에 대한 관심역시도 점점 더 커지고 있습니다. 이번시간에는 리튬이온 배터리를 대체할것으로 평가받고있는 차세대 배터리인 전고체 배터리에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

항상 제 글을 읽어 주셔서 감사합니다. 앞으로 더 좋은 정보로 찾아뵙겠습니다.

이 포스팅은 종목추천이 아님을 알려드리며 투자에 대한 결정과 책임은 본인에게 있음을 다시 한번 알려드립니다.

 

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목차

1. 전고체 배터리란?
2. 전고체 배터리 역사
3. 전고체 배터리 시장규모
4. 전고체 배터리 장점
5. 전고체 배터리 상용화 시점
6. 글로벌 전고체 배터리 개발 상황
7. 전고체 배터리 가격
8. 전고체 배터리 관련주
9. 결론

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1. 전고체 배터리란?

우리가 일반적으로 알고 있는 리튬이온 배터리는 액체 상태의 전해질을 타고 리튬이온이 +(양극)->> -(음극)으로 이동하여 방전되고 반대로 음극에서 양극으로 이동하여 충전되는 형태의 배터리이지만 전고체 배터리는 전해액 자체를 전해액으로 사용한 반도체입니다. 추가로 전고체 배터리는 고체상태의 전해액을 사용하기 때문에 분리막이 추가로 필요하지 않습니다.

2. 전고체 배터리 역사

처음 전고체 배터리는 1980년대에 처음 제시되었으며 당시에는 기술적 한계로 인해 개발의 한계가 있어 빛을 보지못한것으로 알려지고 있었으나 2010년 일본의 완성차 회사인 도요타가 황화물 전해질을 사용한 배터리 시제품을 공개한 이후 연구 개발에 속도를 내고 있습니다. 현재 전고체 배터리 소재 후보군으로는 황화물과 산화물, 고분자 3종이 발굴되었습니다.
일본의 도요타가 연구하는것이 바로 황화물 연구입니다.

3. 전고체 배터리 시장규모

현재 전고체 배터리 시장이 본격적으로 개화한 것이 아니기 때문에 시장규모에 대해서 전망하기 힘들지만 2030년이 되면 글로벌 전기차용 전고체 배터리 시장은 최대 100조 원 규모로 성장할 것으로 전망되고 있습니다.
또한 SNE리서치의 전망에 따르면 전고체 배터리를 탑재한 전기차는 2024년에는 2%에 불과하나 2030년이 되면 10%까지 성장할것으로 전망하고 있으며, 글로벌 조사 업체인 Allied market research의 경우에는 2017년 633억 원이었던 글로벌 전고체 배터리 시장이 2025년 1조 6820억 원으로 성장할 것으로 전망하였습니다.
마지막으로 일본의 시장조사업체인 후지경제에 따르면 2035년에는 전고체 배터리 시장규모가 32조6000억원까지 성장할 것으로 전망하였습니다.

4. 전고체 배터리 장점

전고체 배터리의 장점으로는 여러가지 이유가 있으나 크게 살펴본다면 안전성, 충전 속도, 주행거리로 나눌 수 있습니다.
전고체 배터리는 고체의 전해액을 사용하기위해 폭발의 위험, 화재의 위험이 리튬이온 배터리에 비해 상대적으로 적으며, 충전시간 역시 5분이면 80%를 충전할 만큼 리튬 이온 배터리에 비해 우수합니다. 마지막으로 주행거리에 대해서는 리튬이온 배터리의 2배 이상 될 것으로 예상하고 있기에 향후 첨단 기술이 사용될 자율주행차, UAM산업에서 필수적일 것으로 예상되고 있습니다.

5. 전고체 배터리 상용화 시점

전고체 배터리의 경우 이미 다임러(벤츠)에서 전고체 배터리를 탑재한 전기버스를 출시하였습니다. 다만 안전성의 문제로 인해서 리콜되어 폐기처분되었기 때문에 최초의 전고체 배터리를 탑재한 제품이라고 하기에도 문제가 있을 것 같네요. 이런 이유로 최초의 전고체 배터리는 2022년에 출시될 중국의 전기차 회사인 니오의 ET7에 탑재될 것으로 IDTechEx에서 예상했습니다. 하지만 니오 데이에서 ET7를 공개하였지만 전고체 배터리는 탑재되지 않았으며 결국 기존의 전망에 따라 일본의 도요타가 2025년에 가장 먼저 상용화를 시킬 것으로 전망되고 있습니다.

6. 글로벌 전고체 배터리 개발 상황

현재 전고체 배터리는 가장 연구가 활발한 일본의 기술력이 가장 높은 수준을 가지고 있는것으로 알려지고 있습니다. 일본은 전고체 배터리 전체 점유율의 약 40%를 가지고 있으며
일본의 완성차 업체인 도요타의 경우에는 전세계 전고체 배터리 특허의 15.4%를 보유하며 전 세계 전고체 특허 순위 1위를 기록하고 있으며, 지난해 2021년 9월 유튜브를 통해 전고체 배터리를 탑재한 차량의 주행을 영상으로 올리며 가장 앞선 기술력을 증명하였습니다.
또한 도요타는 일본의 파나소닉과 합작사를 세우며 전고체 배터리를 위한 협력을 지속하고 있습니다.

한국의 경우 삼성 SDI의 기술이 가장 높은것으로 평가받고 있습니다. 삼성 SDI는 기존 글로벌 전고체 배터리 특허 순위 2위를 기록하였으나 최근 3위로 밀려나는 모습을 보여주기도 하였으나 2025년까지 프로토타입 셀과 라지 셀 개발을 완료할 것으로 계획하고 있으며 2027년부터는 본격적인 양산에 들어갈 것으로 계획되어 있습니다.
또한 LG에너지솔루션, SK 온 역시도 지속적으로 전고체 배터리에 대한 연구 개발을 진행하며 좋은 성과를 내고 있기에 향후 전고체 배터리 산업에서도 좋은 모습을 보여주지 않을까 기대됩니다.

미국의 경우 전기차 벤처기업인 피스커가 2023년 전고체 전지 전기차 모델을 판매할 것으로 계획하고 있으며 피스커의 CEO인 헨릭 피스커는 자사의 전고체 배터리는 1분 이내의 충전으로 800Km를 달릴 수 있다고 밝혔기에 어떤 제품이 출시가 될지 너무나 기대가 되고 있습니다. 또한 미국은 솔리드 파워, 폴리플러스, 퀀텀 스케이프 등이 전고체 배터리 개발을 진행하고 있으며 점유율 면에서는 일본 다음으로 높은 점유율을 가지고 있는 것으로 알려지고 있습니다.

7. 전고체 배터리 가격

시장 조사업체인 SNE리서치는 전고체 배터리 상용화를 위해서는 가격이 경쟁력이 있어야 한다고 지적하였습니다. 기존의 리튬이온 배터리의 가격은 점차적으로 낮아지고 있지만 전고체 배터리의 원료인 황화리튬의 낮아지고 있지 않기 때문이다. 또한 개별 원료인 황과 리튬의 가격은 비싸지는 않지만 합성과정에서 가격이 상승하는 것으로 알려지고 있습니다. 2021년 초 기준으로 kg당 가격은 약 1,400만 원 정도가 되는 것으로 알려져 있습니다.

현재 이가격을 유지할 경우 전고체 배터리 가격은 킬로와트시(KWh) 당 한화 70만 원 정도가 될 것으로 예상되고 있으며 이는 시중에 판매되고 있는 리튬이온 배터리의 가격이 킬로와트시(KWh) 당 12만원 것과 비교하면 약 6배나 비싼 가격입니다.

SNE리서치는 결국 전고체 배터리의 가격이 리튬이온과 비슷한 수준으로 내려와야 상용화 가능성이 높아질것으로 예상하고 있으며 향후 소재 및 생산 비용 등을 낮추기 위한 노력이 필요할 것으로 생각하고 있습니다.

8. 전고체 배터리 관련주

리튬 이온배터리 ETF를 활용한 투자:글로벌 X 리튬&배터리 테크 ETF(티커명 LIT)

개별주식

도요타 : 전고체 배터리 특허 1위
파나소닉 :도요타와 합작사 설립
삼성SDI: 우리나라 최고의 전고체 배터리 기술 보유
폭스바겐: 퀀텀 스케이프에 3억 투자
솔리드 파워: 전고체 배터리 시험생산라인 보유, 고체 전해질 생산

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9. 결론

전고체 배터리를 위해서는 아직 거쳐야 할 산이 많을 것으로 예상되고 있습니다. 현재 리튬이온 배터리의 최대 주행거리가 900km를 넘어가는 시점에서 전고체 배터리가 900km를 한참 넘어가지 못하게 된다면 가격과 성능면에서 애매한 포지션이 될 수밖에 없을 것으로 생각합니다. 또한 이러한 높은 기술력이 필요한 만큼 어느 기업이 상용화에 성공할지, 좋은 제품을 생산할지 예측하는 것은 아직은 위험할 수 있는 사항이기에 전략적인 투자 또는 ETF를 활용한 투자가 가장 좋은 선택이 될 것으로 생각하고 있습니다.