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by 김민형 CFA Aug 15. 2022

[배터리 2편] 배터리 밸류체인과 시장

배터리는 시장은 전기차 이외 다양한 배터리 시장을 살펴보자

안녕하세요 :)

모빌리티 산업과 비즈니스 그리고 관련 기업의 다양한 이야기를 하고 있는 김민형입니다. 지난주 서울 지역에 엄청난 폭우가 내렸습니다. 많은 자동차와 킥보드 등이 물에 잠기며 큰 피해를 보았는데요 모든 분들이 별다른 피해 없이 넘어가셨으면 합니다. 지난 시간에 배터리 기초 세션으로 기초 용어와 배터리 주요 구성요소 및 미래에 대해 간략하게 살펴보았습니다. 이번 시간은 배터리 2번째 시간으로 배터리 밸류체인과 다양한 시장에 대해 살펴보고자 합니다.

배터리 시리즈는 총 5편의 기획하고 있습니다. 다른 배터리 이야기는 아래 목차를 참고하셔서 읽어 주시면 감사하겠습니다.

[배터리 1편] 기초 용어 정리 및 배터리 소재와 미래

[배터리 2편] 배터리 밸류체인과 시장

[배터리 3편] 전기차 배터리의 기술 방향성 : NCM vs LFP

[배터리 4편] 전기차 배터리 밸류체인과 미래

[배터리 5편] 전기차 배터리 산업의 주요 기업 성장전략

1. 배터리 밸류 체인

2. 배터리 주요 시장

1) 배터리 구성요소 소재 별 시장

2) 배터리 제품 별 시장 규모

3. 전기차 배터리 공급망 기업

1. 배터리 밸류체인

배터리 시장은 다양한 이해관계자뿐만 아니라 많은 산업이 복합하게 엮여 있는 시장입니다. 배터리 팩을 만들기 위해 많은 원재료, 반재품이 사용되며, 배터리가 사용되는 곳 또한 다양한다. 뿐만 아니라 최근 EV에 배터리가 많이 사용되면서 다양한 서비스가 개발되고 있기도 합니다. 이러한 배터리 밸류체인은 크게 6단계로 구분이 가능합니다.

1) 원자재

배터리는 주요 구성요소를 재조 하기 위해서는 광물이 필요합니다. 이는 화학반응 통해 배터리를 만들기 때문에 주기율 표에서 화학반응이 잘 일어날 물질로 원자재를 구성하게 됩니다. 리튬을 기본으로 니켈, 코발트, 망간, 알리미늄이 주로 사용됩니다.

2) 배터리 구성요소 제조

배터리 구성요소는 크게 양극재 음극재, 전해액, 분리막으로 구분이 가능하면 기타 집전체, 첨가제, 보호회로 등으로 구성됩니다. 1편에서 살펴보았듯이 주요 구성요소는 4개와 기타 요소로 구성됩니다. 이 중 양극재의 원가 비중이 가장 높습니다. 더욱이 양극재는 전구체와 리튬 산화물 (LiOH) 조합으로 양극재를 만드는 만큼 전구체에 대한 일부 설명하고자 합니다

전구체(Precursor)란 어떤 화학반응을 통해 A라는 물질을 만들 때, 최종 물질인 A가 되기 바로 이전 단계의 물질을 의미합니다. 즉 배터리에서의 전구체란 양극재가 되기 이전, 양극재의 원료가 되는 물질을 뜻합니다. 배터리는 양극재에 어떤 활물질을 사용하느냐에 따라 성능과 용도가 결정됩니다. 기본적으로 리튬 산화물이 필요하고, 여기에 다른 금속 물질을 더해 여러 가지 조합의 양극재를 만듭니다. 주로 니켈, 코발트, 망가니즈 등이 사용되는데요. 이러한 원료들을 섞은 화합물이 바로 ‘전구체’이고, 여기에 리튬을 더하면 비로소 양극재가 되는 것입니다.

출처 : 배터리 인사이트 (LG에너지 솔루션)

3) 배터리 셀 제조

배터리는 일반적으로 1차 전지와 2차 전지로 분류되며, 1차 전지 배터리는 재충전할 수 없어 배터리 수명이 다한 후에 교체해야 하지만, 2차 전지 배터리는 지속적으로 충전하고 재사용할 수 있습니다. 이 글에서는 주로 이야기하는 내용은 2차 전지입니다. 대표적인 제품으로 리튬이온 배터리와 납축 전지 배터리이며 향후 리튬이온 배터리가 시장의 대부분을 차지할 것으로 예상됩니다.

리튬이온 전지는 양극재 + 음극재 + 분리막 + 전해질로 구성되어 원통형, 파우치형, 각형 형태로 만들어집니다.

4) 배터리 제품 (고객)

생산된 배터리 제품은 크기에 따라 크게 3가지로 구분이 가능하다. 소형, 중형, 대형 배터리입니다.

소형 배터리는 E-Mobility : 전동 킥보드, 전기 자전거, Wearable : 무선 이어폰, 스마트워치 , 휴대폰

전자기기 : 노트북 , 전동공구, 디지털카메라 , 전기전자제품에 사용됩니다.

중형 배터리는 EV(전기차), 지능형 로봇, UAM, 드론 등에 사용됩니다.

마지막으로 대형 배터리는 ESS, 방산용, 태양광 에너지 저장, 풍력발전에너지 저장에 사용됩니다.

시장 규모로 보면 EV(전기차)에 사용되는 배터리가 폭발적으로 증가할 것으로 보이며 대부분 배터리 시리즈에 나오는 이야기는 전기차 배터리에 대한 부분입니다.

5) 배터리 서비스

배터리 서비스로 제공되는 사항은 대부분 EV(전기차)를 위한 서비스입니다. EV의 가장 중요한 항목으로 배터리가 간주되면서 이를 효과적으로 관리, 이용하기 위한 다양한 서비스가 나오고 있습니다. 아직은 이 시장이 도입기로 몇몇 서비스가 PoC 형태로 운영 중입니다. 향후 구체적인 서비스가 나올 것으로 예상되면 꾸준히 성장할 영역으로 보입니다.

6) 배터리 재활용

배터리 재활용 시장은 전기차로 인해 많이 공급된 전기차가 폐차 시 나오는 배터리에 대해 재활용을 관점에서 시작된 시장입니다. 환경 보호라는 전 세계적인 흐름 속에 전기차가 도입 및 출시되었고 이를 달성하기 위해 폐차 시에 발생하는 환경오염에 대한 부분도 자연스럽게 고민하게 된 영역입니다. 시기적으로 전기차 폐차가 아직은 이른 시기이나 곧 몇 년이 내 다가올 영역에 대해 많은 기술 개발과 시장 형성을 준비하고 있습니다.

작가분석

2. 배터리 주요 시장

배터리 시장의 규모는 배터리 밸류체인에 따라 각 단계별로 구분을 할 수 있습니다. 이 중 주요 구성요소 소재 별 시장과 배터리 제품에 따른 시장을 살펴보도록 합니다.

1) 배터리 구성요소 소재 별 시장

지난 1편을 통해서 주요 배터리 소재에 대한 내용은 다루었고, 배터리 원재료의 원가 비중에 대해 간략하게 언급하였습니다. 다만 원가 비중은 참고하는 문서에 따라 일부 차이가 있을 수 있으니 이점은 참고해야 할 듯합니다.

출처 : 22.03.14_자동차/2차전지 삼성증권 리포트

출처 : 21.10_2차전지 피 할수 없는 소개 국산화_IBK투자증권 리포트

21.08_2차전지_교보증권 리포트

위 그림을 통해 알 수 있듯이 조사 리포트에 따라 다소 차이가 있지만, 양극재의 원가 비중은 40%, 52%, 37%로 주요 소재 중 가장 높은 비중을 차지 하는 것으로 볼 수 있습니다. 이에 따라 양극재의 시장도 다른 소재 시장에 비해 크며 향후 시장에서 큰 비중을 차지 할 것으로 예측 됩니다.

배터리 소재에 따른 시장 전망에서도 양극재는 시장 규모는 2030년 783억 달러 (원화 101조원)로 추정 됩니다

뒤를 이어 분리막이 186억달러, 음극재가 142억 달러, 전해질이 120억 달로로 시장 규모를 형성하게 됩니다.

이에 양극재 시장이 다른 주요 소재 시장을 전체 합친 것 보다 큰 시장으로 향후 이 시장을 둘러싼 경쟁이 치열해 질 것으로 보여 집니다.

양극재 시장은 1편에서 살펴본 봐와 같이 소재의 종류에 따라 LCO, NCA, NCM, LMO, LFP 5가지 양극재로 구분됩니다.

아래 그림은 양극제 소재별 시장 전망을 나타낸 그림입니다. 양극재 시장에서 NCM 계열의 소재 수요 확대가 의미하는 바는 EV에 사용되는 배터리가 향후 NCM이 주로 사용 될 것을 말합니다.

글로벌 리튬 이온 이차전지용 양극재 시장 수요 전망(sne리서치_2020)

이를 뒷받침하는 자료로 시장조사업체 야노경제연구소는 2019년 전기차(EV), 에너지저장장치(ESS), 스마트 기기, 전동공구 등에 사용된 배터리 양극재 각 제품의 시장 비중을 니켈·코발트·망간(NCM) 55.3%, 니켈·코발트·알루미늄(NCA)로 13.9%, 리튬코발트산화물(LCO)은 12.4%, 리튬인산철(LFP)은 12.3%으로 각각 조사하였습니다.

다만 LFP 경우 테슬라가 21년 일부 차종에 대해 도입을 하기로 결정함에 따라 수요 규모는 일부 달라질 수 있을 것으로 보입니다. 또한 LMO 계열 소재 경우도 원자재 비용이 급격하게 증가함에 따라 비용 vs 성능의 중간점을 찾는 과정에서 수요의 증가가 예상되기도 합니다.

2) 배터리 제품 별 시장 규모

배터리 고객에 따른 시장은 배터리 제품에 따라 구분합니다. 배터리 제품은 크게 3가지로 소형, 중형, 대형 배터리로 구분이 가능하며, 각 크기별 배터를 제품을 살펴보면

① 소형 배터리는 E-Mobility : 전동 킥보드, 전기 자전거, Wearable : 무선 이어폰, 스마트워치, 휴대폰 , 전자기기 : 노트북 , 전동공구, 디지털카메라 , 전기전자제품에 주로 사용됩니다.

② 중형 배터리 경우 EV, 지능형 로봇, UAM에 사용됩니다.

③ 대형 배터리의 경우 ESS, 방산용 배터리, 태양광 에너지 저장, 풍력발전에너지 저장용을 사용됩니다.

2020년 글로벌 배터리 총출하량은 221 GWh로 집계되었으며, 이후 연평균 32% 성장하여 2030년에는 3,670 GWh 규모까지 이를 것으로 전망되고 있습니다. 그중 가장 큰 비중을 차지하는 전기차용은 배터리 출하량은 143 GWh로 집계되었으며, 이후 연평균 36.7% 성장하여 2030년에는 3,257 GWh 규모까지 이를 것으로 전망되고 있습니다. 이는 EV (전기 자동차 ) 수요 확대에 따라 배터리 시장도 중형 배터리 즉 EV 배터리의 시장 규모가 크게 증가할 것으로 봅니다. 다음 그림은 배터리 용도별 출하량 전망을 나타낸 표입니다.

글로벌 lib 중장기 시장 전망(sne리서치_2021)

또한 아래 그림 처럼 2019년 기준 EV 배터리 시장은 약 344조 원($265억) 시장으로 2025년 895조 원($689억) 시장으로 성장할 것으로 예상됩니다.

소형 배터리 시장을 구체적으로 살펴보면 2000년대 휴대폰 및 노트북의 폭발적인 성장세를 바탕으로 2002년부터 2008년까지 연평균 성장률을 24%를 기록하였고, 이후 미주 지역의 건설 경기 호황으로 무선 전동공구 시장의 고성장, 청소기, 골프카트시장으로 확대됩니다.

2010년대 후반부터 E-모빌리티의 시장 규모 확대가 무섭다. 전기자전거, 전기스쿠터 및 전동식 킥보드의 확대는 소형 배터리 시장의 확대에 기여하고 있습니다. 또한 무선 이어폰, 스마트폰과 같은 웨어러블 기기의 시장도 성장하면서 소형 배터리 시장도 꾸준히 커지고 있습니다.

기타 추가적으로 자료를 통해 리튬이온배터리 시장 규모를 비교해 봅니다.

출처 : 하이투자증권 테슬라는 공정 혁신, 우리는 소재 혁신 (20.09.23)

앞에서 언급한 다양한 시장 규모 숫자가 차이가 있기는 하지만 리튬이온배터리 시장의 규모 및 시장 수요는 EV가 다른 시장 규모를 압도하고 있습니다.

3. 전기차 배터리 공급망 기업

배터리 밸류체인은 배터리 제품(고객)에 따라 공급망 기업이 크게 달라 집니다. 지금까지 시장을 살펴보았듯이 전기차 배터리는 전체 배터리 시장에서 가장 큰 시장으로 커져가고 있습니다. 이에 전기차 배터리를 중심으로한 공급망 기업을 살펴보고자 합니다.

출처 : 미래에셋 2021. 09. 08 배터리 + 작가분석

눈 여겨볼 것 사항은 OEM회사에서 자체 배터리 셀을 제조하고자하는 움직임과 배터리 셀 제조 업체들이 양극재를 내재화 하고자 하는 움직입니다. 앞에서 살펴 본 봐와 같이 배터리 자체가 전기차에서 중요한 영역임에 따라 OEM에서는 원가 절감과 경쟁력을 확보하는 차원에서 내재화 움직임이 있고 배터리 셀 제조 업체에서도 가장 중요한 소재인 양극재에 대해서 내재화 움직임이 있다는 것입니다. 이러한 밸류 체인 상의 사업 움직임은 향후에도 지속적이고 확대가 되지 않을까 합니다.

지금까지 배터리 밸류체인과 밸류체인 상의 일부 시장에 대해 살펴 보았습니다. 배터리는 단순 제조를 하는 것에서 벗어나 배터리 재활용까지 순환적 밸류체인을 가져고 있습니다. 이러한 전체 밸류체인이 나온 것은 EV 시대가 다가옴에 따라 배터리의 중요성이 점점 더 커져갔기 때문입니다. 어떻게 보면 모빌리티 영역으로 배터리가 포함되면서 산업이 확대되고 다양해지고 있다고 보입니다. 향후 배터리 편에서는 전기차 배터리 관점에서 다양한 이야기를 더 해 보려고 합니다.

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