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중소·중견기업 기술로드맵 2017-2019 Technology Roadmap for SME - 에너지저장 -

중소·중견기업기술로드맵 2017-2019smroadmap.smtech.go.kr/mdata/중소기업 기술로드맵... · 2017. 2. 7. · 전략분야현황분석 9 삼성sdi는미국aes사에20mw급ees를공급계약(10.9)했고,lg화학은미국sce사에

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중소·중견기업�기술로드맵2017-2019

Technology� Roadmap� for� SME

-�에너지저장� -

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CONTENTS

전략분야

에너지�저장�

1.� 개요 ····························································································································································· 3

2.� 국내외�정책동향 ········································································································································ 8

3.� 산업이슈�및� 동향 ···································································································································· 11

4.� 시장동향�및� 전망 ···································································································································· 17

5.� 기술동향�및� 이슈 ···································································································································· 23

6.� 중소기업�시장대응전략 ··························································································································· 26

7.� 중소기업�전략제품 ·································································································································· 27

전략제품

하이브리드�금속공기전지

1.� 개요 ··························································································································································· 33

2.� 산업환경분석 ············································································································································ 37

3.� 시장환경분석 ············································································································································ 43

4.� 기술환경분석 ············································································································································ 47

5.� 중소기업�환경 ·········································································································································· 62

6.� 기술로드맵�기획 ······································································································································ 70

고용량�커패시터

1.� 개요� ························································································································································· 83

2.� 산업환경분석 ············································································································································ 87

3.� 시장환경분석 ············································································································································ 92

4.� 기술환경분석 ············································································································································ 99

5.� 중소기업�환경 ······································································································································· 116

6.� 기술로드맵�기획 ··································································································································· 124

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레독스�플로우�배터리

1.� 개요 ························································································································································ 131

2.� 산업환경분석 ········································································································································· 135

3.� 시장환경분석 ········································································································································· 140

4.� 기술환경분석 ········································································································································· 145

5.� 중소기업�환경 ······································································································································· 156

6.� 기술로드맵�기획 ··································································································································· 164

이차전지�분리막

1.� 개요 ························································································································································ 171

2.� 산업환경분석 ········································································································································· 176

3.� 시장환경분석 ········································································································································· 181

4.� 기술환경분석 ········································································································································· 187

5.� 중소기업�환경 ······································································································································· 197

6.� 기술로드맵�기획 ··································································································································· 205

이차전지�양극재

1.� 개요 ························································································································································ 211

2.� 산업환경분석 ········································································································································· 213

3.� 시장환경분석 ········································································································································· 218

4.� 기술환경분석 ········································································································································· 222

5.� 중소기업�환경 ······································································································································· 234

6.� 기술로드맵�기획 ··································································································································· 242

이차전지�전해질�

1.� 개요 ························································································································································ 249

2.� 산업환경분석 ········································································································································· 252

3.� 시장환경분석 ········································································································································· 256

4.� 기술환경분석 ········································································································································· 260

5.� 중소기업�환경 ······································································································································· 269

6.� 기술로드맵�기획 ··································································································································· 277

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전략분야�현황분석

에너지저장

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

3

에너지저장

1.� 개요

가.� 정의

� 에너지저장� 분야는� 생산된� 전력을� 저장했다가� 전력이� 가장� 필요한� 시기에� 공급하여� 에너지� 효

율을� 높이는� 시스템으로,� 전기를� 모아두는� 배터리와� 배터리를� 효율적으로� 관리해주는� 관련� 장

치로�구성됨�

[� 에너지저장�기술� ]

� 에너지저장은� 기존� 전력시스템은� 피크타임� 전력수요에� 맞춰� 전력용량을� 증설해야� 하는� 구조로,�

전력� 수요와� 공급간� 불일치가� 발생되는� 문제가� 있는데,� 에너지저장� 시스템을� 활용하여� 수요와�

공급의� 불일치를� 해소하여� 전력� 활용의� 효율성을� 증대하고� 있으며,� 신재생에너지,� 에너지� 신사

업,� 비상전원�등의�활용처가�다양하며�특히�스마트그리스�구현을�위한�핵심기술임

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▣�▣�에너지저장�▣� ▣

4

구분 정의

PCS

Power� conditioning� System

교류(AC)와� 직류(DC)를� 변환시키는� 역할을� 하며� 전력계통에서� 요구하는� 전원의� 품질�

수준과�배터리가�요구하는�충방전�전류를�조절하는�기능을�수행하는�시스템

전력관리시스템(PMS)

Power� Management� System

PCS,� 배터리,� BMS� 등의� 상태를� 모니터링하고� 전기요금,� 주파수,� 외부의� 입력� 등에�

따라� 충방전�명령을�내리는�장치

이차전지(배터리)화학적� 에너지� 형태로� 저장했다가� 사용하는� 방식으로,� 가장� 범용으로� 사용하고� 있는�

리튬이온배터리가�있음

비배터리물리적,� 전자기적� 저장� 에너지� 형태로� 저장했다가� 사용하는� 방식으로,� 전자기,� 운동,�

열역학,� 위치에너지를�저장하는�기술

배터리�관리�시스템Battery� Management� System(BMS)

배터리�제어의�최적화를�통하여�주행거리�향상� 및� 안전성을�확보해주는�기술

변압기,� 차단기,� 케이블�및

계전기류에너지저장�후� 사용시�안전성확보,� 전기이동�등에�사용되는�주변기기

[� 에너지저장�기술분야별�정의� ]�

� 에너지저장의�정의는�구체적으로�다음과�같음�

▪ PCS(Power� conditioning� System)는� 배터리로부터� 저장된� 직류전력을� 교류로� 변환해� 전력계통에�

전력을� 공급하거나� 직접� 교류부하에� 전력을� 공급하는� 기능,� 전력계통으로부터� 교류전력을� 직류로�

변환해�전력을�배터리에�저장하는�기능이�모두�가능한�장치임

▪ 전기자동차나� 전력저장장치의� 핵심부품으로� 고밀도� 집적� 배터리의� 안전성� 및� 신뢰도� 높은� 운용을�

확보하기� 위하여� 사용함.� PCS에는� 배터리� 상황을� 모니터링하고� 평가하는� 기능이나� 충전� 및� 방전�

관리�기능,� 밸런싱�기능,� 이상상황�발생을�판단하여�보호하는�기능�등을�포함함

▪ 전력관리시스템은� 전력� 미터로부터� 전력� 생산장치의� 발전전력을� 수집하고,� 수집된� 데이터를� 기초

로� 전력� 지령값을� 결정함.� 전력� 관리� 시스템은� 전력� 기준값과� 실시간으로� 계측되는� 전력� 생산� 장

치의� 발전전력을� 비교하여� 충․방전� 여부를� 결정하고,� 전력� 기준값은� 전력계통� 안정화를� 위한� 것으

로서,� 전력계통으로�출력하고자�하는�전력을�나타내는�역할을�하는�기술을�포함함

▪ 이차전지(배터리)는� 전기에너지를� 화학에너지의� 형태로� 변환하여� 저장� 후� 필요할� 때� 이를� 다시� 전

기에너지의�형태로� 바꾸어� 사용� 가능한� 전지를� 의미하며,� 전극소재� 및� 전지/커패시터,� 모듈/팩등의�

기술을�포함함

▪ 비Battery는� 물리적,� 전자기적� 저장� 에너지� 형태로� 저장했다가� 사용하는� 방식으로,� 전자기,� 운동,�

열역학,� 위치에너지를�저장함.� 울트라�캐퍼시터,� 플라이휠�양수�발전,� 압축공기저장�등이�포함됨

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

5

▪ BMS는�배터리�제어의�최적화를�통하여�주행거리�향상�및� 안전성을�확보해주는�기술로,� 열에�약한�

배터리를�균등�냉각하여�동일한�성능�구현을�위해�열관리�제어와�배터리의�각� 상태를�판단하여�최

적� 효율� 점에서� 작동토록� 하기� 위한� 배터리� 충전상태(SOC)제어로� 구분하며,� 배터리� 상황을� 모니

터링하고�평가하는�기능이나�충전�및� 방전�관리�기능,� 밸런싱�기능�등의�기술을�포함

▪ 변압기,� 차단기,� 케이블� 및� 계전기류은� 에너지저장� 후� 사용� 시� 안전성확보,� 전기이동� 등에� 사용되

는� 주변기기로� PCS,� 전력관리시스템(PMS),� 배터리,� 비배터리� 및� 배터리� 관리� 시스템(BMS)을� 연

결하고�제어하는데�활용되는�기술을�포함함

나.� 범위�및� 분류

(1)� 범위

에너지저장은� PCS,� 전력관리시스템(PMS),� 이차전지(배터리),� 비배터리,� 배터리� 관리� 시스템

(BMS),� 변압기,� 차단기,� 케이블�및�계전기류�산업분야�관련기술� 6개로�이루어져�있음

▪ PCS는� 교류(AC)와� 직류(DC)를� 변환시키는�역할을� 하며� 전력계통에서�요구하는� 전원의� 품질� 수준

과�배터리가�요구하는�충방전�전류를�조절하는�기능을�수행하는�시스템

▪ 전력관리시스템(PMS)은� PCS,� 배터리,� BMS� 등의� 상태를� 모니터링하고� 전기요금,� 주파수,� 외부의�

입력�등에�따라�충방전�명령을�내리는�장치

▪ 이차전지(배터리)는� 화학적� 에너지� 형태로�저장했다가�사용하는� 방식으로,� 가장� 범용으로�사용하고�

있는�리튬이온배터리가�있음

▪ 비배터리는� 물리적,� 전자기적� 저장� 에너지� 형태로� 저장했다가� 사용하는� 방식으로,� 전자기,� 운동,�

열역학,� 위치에너지를�저장하는�기술분야

▪ 전기자동차는�전기차�충전이�용이하도록�유료�충전서비스를�제공하는�기술�분야

▪ 배터리�관리� 시스템(BMS)은� 배터리�제어의� 최적화를�통하여� 주행거리�향상� 및� 안전성을� 확보해주

는�기술분야

▪ 변압기,� 차단기,� 케이블� 및� 계전기류은�에너지저장�후� 사용시� 안전성확보,� 전기이동� 등에� 사용되는�

주변기기분야임

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

6

구분 범위

PCS

배터리� 관리� 시스템의� 기능을� 지원하는� 소프트웨어에는� 전압,� 전류,� 온도� 등을� 계측하는�

계측� 알고리즘(Measuring� algorithm� for� voltage,� current� and� temperature),� 충전량�

계산(SOC� :� State� of� Charge� calculation),� 수명� 예측(SOH� :� State� of� Health�

estimation),� 셀� 밸런싱� 알고리즘� (Cell� balancing� algorithm),� 온도� 관리(Thermal�

Management),� 진단� 알고리즘(Diagnostic� algorithm),� 방호� 알고리즘(Protection�

algorithm)과� 차량� 또는� 전력망� 내� 통신(Communication� with� vehicle� or� Grid� system)�

등,� 배터리� 관리� 시스템의� 하드웨어적인� 구성에는� VITM(Voltage,� Current,� Temperature�

Measure)� 모듈,� 셀� 밸런싱(Cell� Balancing)� 모듈,� 보호(Circuit� Breaker,� Fuse,� Relay,�

Contactor,� FET등)� 모듈,� 충전� 및� 방전,� SOC예측,� SOH� 예측,� SOF예측을� 위한� 알고리즘�

개발/공급� 업체와,� 인증� 및� 과금체계� 기능,� 충방전� 테이터� 분석� 등을� 위한� 어플리케이션�

개발/공급� 업체,� 배터리의� 전압,� 전류� 및� 온도� 측정� 모듈과� 같은� 하드웨어� 공급업체� 등으

로�구분

전력관리시스템

(PMS)

전력변환장치� 또는� 배터리� 관리장치로부터� 각종� 정보를� 제공받아� 전기저장장치의� 실시간�

모니터링이� 가능하며,� 전력계통�주파수� 변동� 또는� 상위� 시스템으로부터의�요구사항을�반영

하여�충․방전�전력량을�제어하여�전체� 전력을�관리하는�시스템을�포함

이차전지(배터리)이차전지용� 전극소재(양극,� 음극),� 전해질,� 분리막,� 파우치,� 케이스,� 전지/커패시터,� 모듈/팩

/BMS,� 성능� 평가�장비,� 충전장치,� 안전성�시험기,� 자동화�설비� 등을�포함

비배터리 양수발전,� 압축공기저장장치,� 플라이휠,� 슈퍼캐패시터,� 초전도에너지�저장기술�등을� 포함�

배터리�관리� 시스템

VITM(Voltage,� Current,� Temperature� Measure)� 모듈,� Cell� Balancing� 모듈,�

Protection� (Circuit� Breaker,� Fuse,� Relay,� Contactor,� FET등)� 모듈,� Micro� Processor;�

Measuring� algorithm� for� voltage,� current� and� temperature,� 충전량� 계산(SOC� :�

Stage� of� Charge� calculation),� 수명� 예측(SOH� :� Stage� of� Health� estimation),� 충전/

방전� 출력� 예측(Charge/Discharge� Power� estimation),� Cell� Balancing� algorithm,�

Thermal� Management,� Diagnostic� /� Protection� (Functional� Safety)� algorithm�

Communication� with� Vehicle� (or� Grid� system)� 등을�포함

변압기,� 차단기,�

케이블�및

계전기류

변압기,� 차단기,� 케이블�및�계전기류�관련�기술을�포함함

[� 에너지저장�기술�범위� ]

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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(2)� 분류

에너지저장� 분야의� 기술분류는� 산업기술분류표1)� 상에서� 전기·전자에� 포함되며,� 전지� 및� 중전기

기� 분야에서� 이차전지,� 전지재료,� 제조� 및� 측정평가� 장비,� 개폐기류,� 발전기/전동기� 및� 제어,� 변

압기류,� 송배전�및� 보호/감시장치,� 전력변환기기�관련�분류가�포함�

구분 산업기술_대분류 산업기술_중분류 산업기술_소분류

에너지저장 전기ㆍ전자

전지

기타전지

응용�및�활용기술(HEV� 등)

이차전지

전지재료

제조�및�측정평가장비

초고용량커패시터

일차전지

중전기기

개폐기류

기타중전기기

발전기/전동기�및� 제어

변압기류

송배전�및�보호/감시장치

에너지저장기기

자동화제어기기

전기로

전기용접�및�가열

전력변환기기

전력용재료

전선

전원장치

초전도기술/제품

[� 에너지저장�분야�산업기술분류� ]

1)� 산업기술혁신사업�공통� 운영요령(시행� 2016.� 9.1)� 제16조(산업기술분류체계)� ①� 장관은�사업의�기획·평가·관리에�관한� 업무를�효율적

으로� 추진하기� 위해� 산업기술분류체계를� 수립하여� 활용할� 수� 있다.� ②산업기술� 분류체계는� “별표� 1”에� 따른다.� 규정에� 의하여� 산업통

상자원부�등에서�기획,� 평가,� 관리에�활용하는�체계임

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

8

2.� 국내외�정책동향

◳ 정부는�소재분야�미래�세계시장�선점을�위한�지원�확대

� 정부는� 중대형� ESS� 기술� 개발� 및� 산업화� 정책� 추진(K-ESS� 2020� 전략)으로� 에너지저장� R&D�

투자를�확대하여�원천기술�확보�및� 글로벌시장�선도가�가능한�기술에�집중투자

� 2020년까지� 6.4조원� 규모의� 기술개발�및� 설비투자� 추진할� 계획� 예정이며,� ESS� 보급� 목표용량

은� 2020년까지� 1,700MW(전세계�시장점유� 30%)를�목표로�함

구분 신재생에너지핵심기술개발 자원개발기술개발신재생�하이브리드�이용�

미래� 에너지저장�기술�개발

사업개요

신재생에너지

기술경쟁력�확보�및�

신성장동력�산업으로�육성

자원의�개발성공률�제고�

자원개발�분야의�성과� 극대화

폐기물�열,� 태양광으로�수소�

생산·저장하고,� 연료전지�기반�

전기를�생산하는�통합� 시스템�

기술�개발

지원대상 기존시장�불확실,� 원천기술형석유,� 가스,� 광물자원개발�

탐사,� 생산� 기술개발분야�과제종류별�지원대상�상이

사업기간 3~5년�이내� 3~5년�이내

7년

1단계� 3~5년

2단계� 5~7년

추진주체기업,대학,연구기관,연구조합,사

업자단체

기업,대학,연구기관,연구조합,사

업자단체과제종류별�주체� 상이

지원금액 총� 1863억(계속� 1302억) 총� 242억(계속� 242억) 총370억원

※�출처� :�에너지�기술�평가원�사업별�지원계획자료(2016년),�미래부�에너지기술개발산업�공고(2016)

[� 에너지저장�분야�주요� 정부개발사업� ]

� 산업부는� 투자촉진을� 위해� 에너지저장장치(ESS)� 비상전원� 인정� 가이드라인� 발표(2.24),� 에너지

저장장치(ESS)� 활용촉진� 요금제� 도입(3.24),� 에너지저장장치(ESS)� 저장전력의�전력시장� 거래� 허

용(4.7)의� 제도�개선을�완료

� 2020년까지� 6.4조원�규모의�기술개발�및� 설비투자추진�및� EES� 설치의무화�방안을�검토

� 전력공기업도� 12대의� 에너지저장장치(ESS)를� 비상전원으로� 설치(6MWh,� 3MW,� 4∼6월)할�

계획이고,� 기존에� 설치했던� 주파수조정(FR)용� 에너지저장장치(ESS)� 46MWh(184MW)가� 시운

전을� 거쳐� 7월부터� 상업운전에� 들어가게� 되며,� 올해� 140MW(배터리� 용량기준� 35MWh,� 상업

운전� ’17년)� 규모의�주파수조정(FR)용� 에너지저장장치(ESS)가� 발주예정

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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� 삼성� SDI는� 미국� AES사에� 20MW급� EES를� 공급계약(10.9)했고,� LG화학은� 미국� SCE사에�

10kWh급� 가정용� EES� 공급계약� 발표(10.10)했다.� 일부� 대기업에서� NaS,� RFB� 등을� 기술개발�

중이나� 초기� 단계이고,� 실증이� 활발한� 선진국에� 비해� 핵심소재� 및� 원천� 기술등� 기술수준� 미흡

한�실정

◳ 전세계적으로�에너지�저장장치�실증�사업�확대

� 전�세계적�실증�사업�규모는� 09년� 240MW(20건)� 에서� 10년� 869MW(44건)으로�증가

� 미국은�공공기관(APRA-E,� EPRI� 등),� 대형� 전력회사(AES,� AEP)를� 중심으로� 기술� 개발�및� 실증

을� 적극� 추진� 중이고,� 스마트그리드� 사업의� 일환으로� PG&E(300MW)� 및� NYSEG(150MW)�

CAES� 구축사업에�정부�보조금을�지원

� ES&P사에서� 개발� 중인� 2세대� 방식� CAES� 기술을� 적용,� DrEESer-Rand사는� Smart� CAES� 라

는� 브랜드로� CAES� 상부설비� 부분의� Total� solution을� 제공하기� 위해� 1세대� 방식의� 개량형인�

고효율�압축�및� 터빈�시스템을�개발

� 유럽에서는� 프랑스� Saft사,� 독일� Conergy사� 등이� 참여하여� 태양광� 분산발전� EES� 실증과제를�

추진(Solion� Project)하고,� 독일� Huntorf� 290MW� CAES발전소(1978)와� 미국� Alabama�

110MW(1991)(348MW�확장�운용�중)이� 상업용�플랜트로�운전

� 독일은� EnBw(600MW)� 및� ADELE� (200MW)CAES� 프로젝트를� 추진� 중에� 있다.� 특히,�

ADELE� 프로젝트는�연방정부와� RWE� 및� GE� 등의�기업이�주축인�컨소시엄과의�계약�완료

� 일본은� 1998년부터�기존�탄광을�활용한� 2MW급�CAES� Pilot�플랜트를�구축하여�실증�실험을�완성

� 중국은�미국� ES&P사에� EPC� 역할을�부여하고,� 자국내� CAES� 건설을�추진

◳ 에너지�저장장치관련�표준화

� 국내는�분산형�전원과�전기저장장치에�대한�표준� 6종이�개발�완료되었고,� 2종이�개발�중

� ESS용� 이차전지� 기술기준에� 대해서는� 전지협회� 주관으로� 작성하여� 표준협회에� 단체표준의� 절차를�

거치는�형태이며,� 2013년� 2월�리튬이차전지�관련�단체표준이�아래와�같이�제정되어�인증�시�사용

▪ 에너지저장시스템용�전력변환장치의�성능요구사항

▪ 전기저장장치-제1부� :� 단상�저압연계용�전기저장장치�일반요구사항�및�시험방법

▪ 전기저장장치-제2부� :� 삼상�저압연계용�전기저장장치�일반요구사항�및�시험방법

▪ 분산형전원의�운용기술�표준-제2부�배전계통연계�분산형전원의�통합정보�관리�운영지침

▪ 배터리에너지저장장치용�리튬이차전지-단전지및�전지시스템-제1부� :� 안전성시험

▪ 배터리에너지저장장치용�리튬이차전지-단전지및�전지시스템-제2부� :� 성능시험

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

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� IEA,� WEC� 등� 국제에너지기구와� ISO,� IEC� 등� 국제� 표준화기구와의� 국제협력을� 통한� 에너지정

책과�표준연계를�강화해나가는�중

� 국외� ESS� 관련� 표준제정은� 2012년에� 설립된� IECTC120에서� 하고� 있으며,� 한국은�

WG(Working� Group)4번째� 환경� 분야의� 의장직을� 수임하여� ESS� 설치� 시� 환경조건,� 유해물질�

사용제한�등의�규제와�시험,� 설치,� 안전�등을�검토

� 미국은� NIST(국가�표준연구원)를�중심으로� IEEE의� 표준화를�진행�중�

� 국제표준(IEC)� 규격에� 부합화해� 상호인증체계를� 확립배터리� 등� 전기제품� 19개� 품목이� 상호인

증�대상품목으로�운영�중이며,� 태양광�분야는�지난� 2004년17번째�품목으로�추가됨

� NYISO� :� 전력저장장치를� 주파수조정서비스� 시장에� 참여시키기� 위한� 요금제도� 개정을� 2009년�

3월11일에� 상정하고,� 전력저장장치를� 기존� 발전기와� 동일하게� 발전계획,� 발전운영,� 정산에� 적

용하는�방법을�도입하여� 2009년� 3월� 15일에� FERC의�승인

� CAL-ISO: 에너지저장장치의 성능부합 기준은 하기와 같음

▪ 정격� :� 2~10MW

▪ 최소에너지용량� :� 정격의� 25%�이상

� � � ex)� 10MW설비의�경우� 2.5MWh�이상�충전�가능

▪ 계통운영자로부터�주파수조정신호를�수신할�수� 있는�기능을�구비

� � � ex)� 충전정격이� 2MW면�방전정격도� 2MW-�기기의�방전/충전�단위가� 2개� 이상

� � � ex)� 2MW�설비의�경우� 1� MW씩�두� 단위의�출력수준이�가능해야함

▪ 역률� ±0.95� 운전영역을�가지며,� 무효전력을�공급/소비

▪ 증감발율은� 4초�안에�정격만큼�변경이�가능해야함

� � � ex)� 10MW�설비의�경우� 10MW로�충전되다가� 4초� 안에� 10MW로�방전될�수�있어야�함

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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3.� 산업이슈�및�동향

가.� 산업�이슈

◳ 전기자동차�업계의� ESS시장�참여

� 7~15년� 운행한� 전기차의� 배터리는� 초기� 용량의� 70~80%� 수준에서� 재사용이� 가능하며� ESS로�

용도�전환할�경우�추가적으로� 10년� 이상�사용�가능

▪ 전기차의�배터리로는� 7년~15년� 정도� 사용하였을�경우� 주행거리가�감소하고,� 충전� 시간의� 증가� 및�

방전�속도�저하�등의�영향을�초래할�수�있지만� ESS의�용도로는�큰� 문제없이�사용�가능

▪ 독일의� 재생에너지� 협회는� 전기차가� 본격적인� 성장� 궤도에� 진입함에� 따라� 2030년� 재활용� 가능한�

배터리�용량이�누적�기준� 1TWh까지�증가할�것으로�전망

▪ 배터리� 상태,� 가공� 설비규모,� 신규� 배터리� 가격� 등� 전제조건� 별� 편차는� 존재하지만� 재생배터리는�

판매량이�많은�전기차�모델이�배터리�재상�사업에�유리할�전망임

▪ Nissan과� BMW는� 각각� 전기차� Leaf와� i3� 중고� 배터리를� 활용한� 가정용/상업용� ESS� 제품을� 출시

할�예정이며,� Tesla의� 선도�제품과�경함�예상

▪ 국내에서는� 최근� 정부/지자체� 중심으로� 관련� 인프라� 구축� 계획을� 발표하였으나� 전기차� 시장의� 더

딘�성장과�대표�모델�부재로�기반�형성에�상당�기간이�소요�예정

▪ 재생� 배터리의� 경우� 배터리� 물량� 및� 배터리� 사용한� 내력(� 운행정보)� 등을� 전기차� 회사가� 대부분�

소유하게�됨으로써�수익을�위하여서는�전기차�업체와�긴밀한�협업�관계�구축이�필요함

▪ ESS는�배터리에�따라�수익성�편차가�발생되며,� 최적�설계�및� 운영뿐만�아니라�핵심�설비의�다양화

에서�편차가�커질�것임

▪ 배터리�재생은� 배터리팩을� 그대로� 재사용� 하거나� 팩을� 분해하여� Cell� 또는� 일정� 크기의� 모듈로� 재

사용�하게�됨

▪ 배터리� 팩의� 변형� 없이� 사용하는� 경우는� 배터리� 팩별� 차이(� 사용방법� 및� 사용시간)� 로� 인하여� 규

모에�제약이�따를�것임

▪ 배터리를� 분해하여� 셀� 또는� 모듈로� 사용할� 경우� 해제� 작업이� 난이하며� Cell� 또는� 모듈을� 분류� 및� �

재가공�기술이�발달�예정

▪ 국내�전기차�시장이�아직�미비하여�배터리�재사용�사업도�상당기일�소요될�것으로�예상

◳ 전력�산업의�환경�변화에�따른�대응�방안으로� ESS활용�증가

� 파리� 협약에� 따른� 환경� 보호를� 위하여� 화력� 발전소� 비중� 축소로� 신재생에너지� 및� 에너지� 저장

장치의�활용�증가

� 원자력�발전의�폐기물�처리�및� 오염,� 위험성으로�인하여�신규�원자력�발전소�비중�축소

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

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� 주민� 민원으로� 인한� 대규모� 발전,� 송.배전� 설비의� 신증설� 어려움이� 발생하여� 저압� 연계용의�

ESS� 활용

� 신재생에너지� 계통연계� 증가로� 인하여� 발전량이� 일정하지� 않고� 전력� 계통� 불안정� 확대로� 일시

적�저장�형태의�에너지�저장�장치�필요

� 배터리�가격�하락에�따른�전력�신산업�분야의�수익성�확보�가능�전망

� 신재생�에너지�출력�안정� ,� 전력의�피크�수요�저감,� 주파수�조정�중심적으로�활용

� 국제적� 온실가스� 감축� 노력에� 따라� 신재생에너지와� 연계한� ESS의� 다양한� 실증이� 진행� 중이며,�

전력설비�노후화에�따른�공급�부족의�대응�방안으로� ESS� 부각

� 전력수요� 예측에� 따라� 발전소에서� 전기를� 생산하여� 소비자에게� 직접� 제공하는� 기존의� 중앙� 집

중형�방식은�전력�수요를�미리�예측하여�수요와�공급의�불일치�가능성이�높음

� 여름�또는� 겨울철� 전력� 사용�급증에� 따른�대규모� 정전사고,� 일본� 원전사태� 및� 신재생에너지�보

급� 확산� 등� 다양한� 환경� 변화에서� 기인한� 전력� 불확실성에� 대비하기� 위하여� 고용량,� 저비용의�

ESS� 수요�확대

� 전세계�산업의� 발달로� 산업용� 전기사용이�많아지고�있으며,� 소득의� 증대에� 따른� 전기용품� 사용�

증가로�전력�사용량이�급격히�증가하여�계절별로�전력�사용의�차이가�커지는�추세임

◳ 공공기관�에너지�저장장치�설치의�의무화

� 2017년부터� 계약전력� 1000킬로와트(KW)� 이상의� 공공기관은� 에너지� 저장장치(ESS)를� 의무적

으로�설치

� 산업통상자원부는� 2016년� 5월� 25일� 공공기관� 에너지� 이용� 합리화� 추진에� 관한� 규정을� 개정�

고시하고� 내년부터� 계약전력� 1000KW이상의� 공공기관은� 계약전력� 5%이상� 규모의� ESS를,� 공

공기관이� 연면적� 1만� 제곱미터� 이상의� 건축물� 신축� 시� 건물에너지� 관리시스템(BEMS)을� 의무

적으로�설치

*�출처� :� 산업통상자원부�보도자료(2016)

[� ESS� 및� BEMS� 적용시�기대효과� ]

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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� ESS의� 경우� 신축� 건축물은� 2017년부터� 건축허가를� 신청하는� 건축물부터� 적용되고,� 기존� 건축

물(약� 1382개소)은� ESS� 설치� 공간� 및� 관련� 예산� 확보� 등을� 감안해� 규모별로� 2017년부터� 오

는� 2020년까지�단계적으로�추진함

▪ BEMS의� 경우� 2017년부터� 건축허가를� 신청하는� 건축물부터� 설치해야� 하며,� 설치� 후� 전문기관(한

국에너지공단)을� 통해� 확인� 받아야� 한다.� 설치확인을� 받은� 건축물은�에너지진단주기�연장(5년→10

년)� 및� 에너지절약시설투자에�대한�세액공제�혜택을�받을�수� 있음

▪ 특성상� 의무화가� 곤란한� 시설에� 대해서는� 예외� 규정을� 둬� 제외할� 예정이며� 예외� 대상은� 임대건축물,�발전시설,�전기-가스공급시설,�석유비축-상하수도시설,�빗물�펌프장,�공항-철도-지하철�시설�등이�있음

▪ 산업통상자원부는�이를�통해�오는� 2020년까지� 2000억원�규모의� ESS�신시장이�창출될�것으로�예상함

◳ 일본� ESS� 산업�현황과� ESS의� 필요성

� 일본은�지진으로�인한�전력의�품질이�나빠짐으로�인하여� ESS의� 필요성이�대두됨�

� 일본은� 1978년부터�대형�이차전지의�부하평준화�역할에�주목하여�에너지�저장장치가�부상하였

으며,� 현재까지도�새로운�전력수급계획의�중추�역할을�에너지저장장치가�담당하고�있음

� 일본정부가� 2030년� 까지� 전체� 전력설비용량의� 30%를� 재생에너지로� 구성� 한다고� 발표하면서�

이에�따라� ESS� 시장이�꾸준히�성장하기�시작�

▪ 연도별�일본� ESS� 시장규모�성장률� :� 73%(’13년)� →� 58.4%(’14년)� →� 94.1%(’15년,� F)� � �

▪ 출처� :� ⽇�야노경제연구소

� 특히�가정용� ESS의� 성장이�두드러져� ‘15년� ESS� 시장�규모�중�가정용� ESS가� 52.2%를�차지하는�

것으로�파악되며�이러한�추세는�계속되어� ’20년경�가정용� ESS는� 66%까지�확대될�것으로�전망

▪ 일본의� ESS� 시장� 규모는� ’15년� 623억� 엔(약� 5,766억� 원)규모이며,� 2025년에는� 2,454억엔(약� 2

조� 2,712억원)까지�성장할�전망(⽇�후지경제연구소)

� ⽇� 훗카이도� 전력은� 신재생에너지� 출력� 변동폭을� 분당� 1%� 이하까지� 제어할� 수� 있을� 때� 전력

을�판매할�수� 있도록�하는�기준을�새로�제정�하여�향후� ESS� 수요가�증대�예상

� ’16년부터� 일본� 정부의� ESS� 보조금� 감액으로� 시장이� 다소� 주춤하였으나� ‘17년� 예정된� 전력시

장�개편에�따른�전기요금�상승의�대안책�으로�재부상할�것으로�예측

� ⽇� NEDO가� 발표한「이차전지� 로드맵� 2013」에서� ESS� 기술개발� 방향을� 계통용과� 수요관리용으

로�구분하여�특정시점에�달성해야하는�수명과�목표가격을�설정

▪ 예를�들어� 2020년� 계통용�장주기� ESS는� 수명� 20년,� 가격� 2만3천엔/kWh�목표로�함

� 또한�산업생태계를�구축하기�위한「축전지전략(⽇� 경제산업성,� 2012.7월)」을� 통해� 2020년� 세계� 시장�

점유율� 50%�확보�목표를�설정하고,�독립형�재생�에너지�발전시스템�대책�보조금�지원정책을�마련

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

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� 새로운� ESS� 시장� 창출과� 비즈니스�기반� 조성을� 위해� 부하관리� 인센티브�제도와� 가정용� 에너지

저장장치�대여사업도�지원하고�있음

나.� 핵심�플레이어�동향

◳ 시장점유율

� 나트륨황� 전지� 제조사인� NGK가� 세계� 1위로� 독보적(47%),� 레독스� 흐름전지는� EnSynC와�

Product� Energy가� 선도

*�출처� :� Navignat(2016)

[� ESS� 시장� 점유율� ]

� 최근� 각광받는� 리튬이온� 전지� 시장은� 한.중.일� 3국의� 업체가� 각축하고� 있으며,� 전기자동차업체

이지만�리튬이온�전지를�이용한�가정용� ESS� 시장에�뛰어든� Tesla도� 주목�필요

구분 나트륨황 레독스흐름전지 리튬이온전지

주요�플레이어 NGK(일본)EnSync(미국)

Product� Energy(중국)

A123(미국/중국)

BYD(중국)

삼성SDI(한국)

LG화학(한국)

파라소닉(일본)

Tesla(미국)

[� 주요플레이어�구분� ]

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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▪ NGK는� 애자,� 가스부싱,� 집진필터� 등을� 생산하는� 세라믹� 회사로� 미국� 포드와� 독일� ABB에서� 기술

이전을� 받아� 나트륨황� 전지� 개발을� 시작하였으며� 1984년� 동경전력과� 프로젝트를� 시작하여� 90년�

10KW급�모듈�테스트�등을�거친�후� 02년� 양산에�착수하였으며�설치용량은� 530MW/(‘15.5)로� 일

본에� 360MW,� 해외에� 170MW이며�연간생산능력은� 150MW�규모임�

▪ EnSync는� 아연-브롬�레독스�흐름전지�전문기업으로� 2013년� 이후�태양광�발전�및�전력판매�참여

▪ Prudent� Energy는� VRB� Power� System으로부터� 기술이전을� 받아� 바나듐� 레독스� 흐름전지� 분야

에서는�시장�점유� 1위임

▪ A123는� 2014년� 미국의� PHEV사인� Fisker� Automotive를� 인수하여� 전기차용�배터리� 회사에서�전

기�자동차�제작회사로�사업�확장

▪ BYD는� 휴대폰배터리� 제조업체로� 시작하여� 중국� 자동차� 제작사� Tsinchuan� Automobile를� 인수하

여�세계최대�전기차�업체인� BYD� Auto� 설립

▪ 삼성SDI는� IT기기용� 소형� 배터리에서� 시작하여� 전기차� 및� 중대형� ESS용� 배터리� 제작에� 집중하고�

있으며�일본�가정영� ESS� 시장의� 60%를�점유하고�있는� Nichcion사에�배터리�독점�공급

▪ LG화학은� 원가� 경쟁력을� 발판으로� 중국� 전기버스와� GM� Volt등에� 배터리를� 공급하면서� 배터리�

시장�입지�구축

▪ 파라소닉은� 전기자동차용� 배터리� 출하량� 및� 시장점유율에서� 1위로� 테슬라에� 전기� 자동차에� 주로�

납품�됨

▪ TESLA는� 전기자동차� 업체로� 2015년� 가정용� ESS와� 산업용� ESS를� 출시하여� 동급� 최저� 가격으로�

시장�가격�하락�요인으로�작용

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

16

구분 에너지저장

주요내용 PCS전력관리

시스템

이차전지

(배터리)비배터리

배터리�관리�

시스템

변압기,�

차단기,�

케이블�및�

계전기류

주요�

제품/기술

Power�

Device� 및�

구동회로,�

Micro�

Processor� &�

Digital� Signal�

Processor,�

Voltage� &�

Current� 제어�

알고리즘,�

배터리�충전�

알고리즘�등�

전력변환장치�

또는�

배터리�

관리장치

이차전지용�

전극소재(양극,

음극),� 전해질,�

분리막,�

파우치,�

케이스,�

전지/커패시터,�

모듈/팩/BMS,�

성능평가장비,�

충전장치,�

안전성�

시험기,�

자동화�설비

양수발전,�

압축공기저장

장치,�

플라이휠,�

슈퍼캐패시터,�

초전도에너지�

저장기술

VITM�모듈,�

Cell�

Balancing�

모듈,�

Protection�

모듈,�Micro�

Processor;�

Measuring�

algorithm� for�

voltage,�

current� and�

temperature,�

충전량�계산,�

수명�예측�

충전/방전�출력�

예측�등

변압기,�

차단기,�

케이블�및�

계전기류�관련�

기술

해외기업

SIMENS,�

LTC/GAIA,�

파커하니핀,�

CONTINENTAL

케이진

슈나이더�

일렉트릭,�

후지전기,�

미쯔비시전기,�

존슨컨트롤,�

하니웰,�

론웍스,� GE

산요일렉트릭,�

파나소닉,�

테이진,� TODA�

KOGYO,�

MITSUBISHI�

CHEMICAL,�

SUMITOMO�

METAL�

MINING

파나소닉,�

MAXWELL,�

보잉,� PG&E,�

ELNA,�

NEC-TOKIN,�

마쓰시타�전기

HITACHI,�

TOYOTA,�

파나소닉,�

닛산,�

SB리모티브,�

미쯔비시,�

자동차,�

테슬라

ABB,� GE�

POWER,�

MICROELECT

RICA,� PNC,�

SIMENS,�

FANOX

국내기업

현대기아차,�

삼성전자,�

삼성SDI,�

LG화학,�

현대모비스,�

케피코

금호이앤지

삼인제어시스템

삼성전자

LG전자

신아시스템

웰티에스

LS산전�

삼성SDI,�

LG화학,�

삼성전자,�

SK이노베이션,�

코캄,�

엘엔에프신소재

아모그린텍

네스캡,�

삼화콘덴서,�

비나텍,�

퓨리켐,� 코칩,�

SK케미칼

삼성SDI,�

LG화학,�

현대기아차,�

LG전자

효성,� LS산전,�

LS전선,�

대한전선�

중소기업�

참여정도◕ ◑ ◑ ● ◔ ◑

중소기업�

시장점유

정도

◑ ◑ ◑ ◑ ◔ ◑

*� 중소기업� 참여정도와� 점유율은� 주요제품� 시장에� 참여하는� 중소기업의� 참여규모와� 정도(업체수,� 비율� 등)를� 고려하여� 5단계

로�구분� (낮은�단계:�○� ,중간�단계(◔,� ◑,�◕)� 높은�단계:�●)

[� 핵심� 플레이어�분석�종합� ]

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

17

4.� 시장동향�및�전망

가.� 세계시장

◳ 최근� ESS를� 전력�산업에�활용하는�사례가�증가하는�추세임

� 생산과� 동시에� 소비되어야� 하는� 전기의� 특성이� 배터리� 기술의� 발달로� 인해� 전기를� 저장할� 수�

있게�되어�전력산업의�패러다임이�획기적으로�전환

� 신재생에너지� 연계와� 출력� 안정,� 피크수요� 저감,� 주파수� 조정� 등에� ESS를� 활용함으로써� 전력�

품질�향상�및� 전력�수급�위기�대응�가능

� 발전자원의� 사업� 환경� 변화에� 따라� ESS는� 지속적으로� 증가할� 전망이며,� 국제적� 온실가스� 감축�

노력에� 따라� 신재생에너지와� 연계한� ESS의� 다양한� 실증이� 진행� 중이며,� 전력설비� 노후화에� 따

른�공급�부족의�대응방안으로� ESS가� 부각됨

◳ 온실가스�감축�및�전력설비�노후화의�대응방안으로� ESS실증사업�및� 다양한�프로젝트�진행

� ESS시장은� 현재� 보급� 초기� 단계이나� 미국을� 중심으로� 다양한� 실증사업� 및� 프로젝트가� 활발히�

진행�중임

� 발전,� 송배전,� 수용가에�이르기까지�다방면에서� ESS� 활용�가능성�증가

*�출처� :� AECOM,� Energy� Storage� Study� (2015)

[� 글로벌� ESS� 현황� ]

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

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◳ 가정용� ESS의� 빠른�속도로�성장�전망

� 전� 세계� 가정용� ESS시장은� 아직까지� 초기� 단계이나� 유럽,� 일본,� 북미� 시장을� 중심으로� 빠르게�

성장하고�있으며,� 당분간�성장률은�더욱�확대될�전망임

◳ 글로벌� ESS시장은� 2015년� 24GWh에서� 2020년� 52GWh로� 2.1배�확대�예상

� 미국,� 유럽,� 일본,� 한국� 등에서� 정부� 차원의� ESS� 시장� 확대를� 추진하고� 있어서� 글로벌� ESS� 시

장은�지속적�성장�전망

*�출처� :� SNE,� NH투자증권

[� 글로벌� ESS� 시장� 전망(GWh)� ]

◳ 미국� ­� ESS설치�의무화�및� 주파수�저정용� ESS의� 전력시장�참여�허용

� 캘리포니아주는� 세계� 최초로� ESS설치� 의무화� 법안을� 제정하고,� 주내� 3대발전� 사업자에� 2020

년까지� 1,325MW의�설치�의무�부과를�의무화�하였으며�소규모�발전사업자들은�피크타임�전력

소요의� 1%�수준에�해당하는� ESS� 설치�명령

발전사업자 2014년 2016년 2018년 2020년 누적

Southern�

California� Edison90MW 120MW 160MW 210MW 580MW

Pacific� Gas� and�

Electric90MW 120MW 160MW 210MW 580MW

San� Diego� Gas� &�

Electric20MW 30MW 45MW 70MW 165MW

전체 200MW 270MW 365MW 490MW 1,325MW

*�출처� :� California� Public� Utilities� Commission

[� 캘리포니아주�전력사업자별� ESS� 설치� 의무� ]

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

19

� 주파수�조정용� ESS의� 전력시장� 참여� 허용에� 따라� ESS를� 발전원,� 마이크로그리드�분산�자원� 및�

송배전� 분야의� 신기술로� 인정하고� 주파수� 보조서비스� 시장에서� ESS가� 참여할� 수� 있도록� 기반

을�마련(FERC� Order� 755)

� ‘12년� PJM을� 시작으로� 미국� 전역에서� ESS를� 주파수� 조정용으로� 활용하고� 있으며,� 미국에서�

진행중인� ESS� 사업� 중� 50%� 이상이� 주파수� 조정용� ESS로� 활용되어� 미국� 내에서� 275MW� 이

상의� ESS가�실증�중임

*�출처� :� Clean� Energy� Group� (2015)

[� 주파수�조정용� ESS� ]

◳ 독일/� 일본� ­� ESS� 보급�확대를�위한�보조금�지급

� 독일은� “20년� 신재생에너지� 비중� 35%� 확대� 및� ESS� 보조금� 지급을� 추진으로� 직접적인� ESS의�

보급� 목표량은� 없지만,� 독일� 연방환경청을� 통해� 인센티브를� 지급하여� 신재생에너지에� 부과되는�

세금� 및� 전력계통� 접속� 수수료� 등이� 면제되며� 가정용� 태양광� ESS을� 활용한� 피크수요� 저감� 프

로그램(KfW� 274)을� 통해� ESS보조금�및� 저금리�대출을�제공�중임

� 30KW� 용량� 이하� 계통연계형� 태양광발전에� ESS를� 부착하는� 설비에� 한해� 연간� 2,500만� 파운

드의�설치�보조금�지급과�연이율� 1.36%�고정금리�대출�제공함

� 일본은� 전력부족� 해결을� 위하� ESS� 조급� 확대� 및� 보조금을� 지급하고� 있으며,� 원전� 사고� 이후�

전력부족�불안감�해소를�위해�태양광과�연계한� ESS가�증가하고�있는�추세임

� ESS� 소비자가� 구입비의� 일부를� 정부로부터� 보조받는� 형태로� 보조금을� 지급하며� 비용의� 최대�

1/3을� 지급�함(� 가정용� 100만� 엔,� 법인용� 1억� 엔� )

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

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◳ 중국� -� 신재생에너지�출력�및�전력계통�안정화를�위한� ESS� 보급�확대

� 12차� 5개년� 계획(11년� ~� 15년)에서� 신재생에너지와� ESS의� 보급을� 추진하였으며,� 2014년까

지� 95MW의� ESS를�설치하고�신재생에너지�출력�완화�관련�실증을�진행�함

� 지역�간� 송전제약으로�인해�전력계통에�연계되어�있는� 풍력발전의�약� 40%가� 손실로�발생하여�

중국� 국가전력망공사는� 설치된� 풍력� 발전설비� 용량의� 약� 14%에� 해당하는� eSS� 설치� 및� 운영

을�통해�계통제약�문제를�해결하고자�노력함

(단위� :� 백만달러,�%)�

구분 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19CAGR

('13~'15)

PCS 1,329 1,661 2,077 2,596 3,245 4,056 5,070 25

전력관리

시스템2,096 3,144 4,192 5,239 6,351 7,853 9,503 29

이차전지

(배터리)69,032 84,565 104,502 120,999 154,335 188,597 230,466 22

비배터리 842 1,100 1,420 1,850 2,410 3,130 4,070 30

배터리관리

시스템1,329 1,661 2,077 2,596 3,245 4,056 5,070 25

변압기,�

차단기,�

케이블�및

계전기류

3,115 3,155 3,021 3,039 3,003 2,837 2,925 3.1

합계 77,743 95,286 117,289 136,319 172,589 210,529 257,104 22

* 출처 : 세계 PCS 시장규모(대만 TRI,2011), 세계 BMS 시장규모(대만 TRI,2011), VISIONGAIN(2014), IDTechEx(2013), 정보통신산업진흥원(NIPA)(2013) 등의 자료를 참고하여 재산정

[� 세계�에너지저장�산업의�시장규모�및�전망� ]

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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나.� 국내시장

� 그동안� 산업부에서� 에너지저장장치(ESS)를� 에너지신산업으로� 선정하고� 제도개선� 등� 적극적인�

육성정책을� 펼친� 결과,� 누적기준으로� ’13년� 28MWh에� 불과하던� 에너지저장장치(ESS)설치용량

이� ’15년� 239MWh로�급증(연평균�증가율� 192%)

(단위:� MWh)

용도 2013년 2014년 2015년 누적

풍력�연계형 - - 96 96

주파수조정(FR)용 - - 19* 19

피크절감용 28 61 35 124

계 28 61 150 239

*� ’15년� 주파수조정� 19MWh(52MW)는� ’14년에� 설치되었으나,� ’15.6월부터� 상업운전이� 시작되어� ’15년� 신규로� 산입(상업운

전�개시�기준)

[� 용도별� ESS� 누적용량� ]

� ‘15년에는� 기존� 최고치(피크)절감용� 외에� 풍력연계형(96MWh)과� 주파수조정(FR)용(19MWh,�

52MW)�에너지저장장치(ESS)를� 본격적으로�설치�진행

� 2016년에� 산업부는� 투자촉진을� 위해� 에너지저장장치(ESS)� 비상전원� 인정� 가이드라인� 발표

(2.24),� 에너지저장장치(ESS)� 활용촉진� 요금제� 도입(3.24),� 에너지저장장치(ESS)� 저장전력의�

전력시장�거래�허용(4.7)의� 제도�개선을�완료함

� 제도개선과�함께� 시장에서의�에너지저장장치(ESS)� 설치도� 활발하게� 이뤄질� 전망� 임.� 민간기업은�최

고치(피크)절감과�비상전원용으로� 2016년�총� 55MWh의�에너지저장장치(ESS)를�설치할�예정�임

� 전력공기업도� 12대의� 에너지저장장치(ESS)를� 비상전원으로� 설치(6MWh,� 3MW,� 4∼6월)할�

계획이고,� 기존에� 설치했던� 주파수조정(FR)용� 에너지저장장치(ESS)� 46MWh(184MW)가� 시운

전을� 거쳐� 7월부터� 상업운전에� 들어가게� 된다.� 그� 외에� 올해� 140MW(배터리� 용량기준�

35MWh,� 상업운전� ’17년)� 규모의�주파수조정(FR)용� 에너지저장장치(ESS)가� 발주�예상

�� 지난해부터�도입한� 풍력연계형�에너지저장장치(ESS)와� 6월에�신재생에너지공급인증서(REC)� 가중

치가� 부여되는� 태양광연계�에너지저장장치(ESS)� 등� 신재생에너지�분야는� 올해� 100MWh� 설치가�

예상되며,�상기�물량을�감안하면�올해�총� 207MWh의�에너지저장장치(ESS)가�추가로�구축됨

� 2015년까지� 리튬이온� 및� 리튬� 폴리머� 배터리를� 사용한� 에너지저장장치� 기술에� 집중하여� Cell�

및� BMS,� 배터리�조립�기술이�발달되었음

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

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(단위� :� 억원,�%)�

구분 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19CAGR

('13~'15)

PCS 1,339 1,712 2,298 2,861 3,742 4,976 6,618 33

전력관리

시스템398.7 498.3 623.1 778.8 973.5 1,217 1,521 25

이차전지

(배터리)311,733 403,727 512,058 590,531 742,391 933,404

1,158,3

5424

비배터리 628.8 943.2 1,258 1,572 1,905 2,356 2,851 29

배터리관리

시스템2,906 3,144 4,192 5,239 6,351 7,853 9,503 22

변압기,�

차단기,�

케이블�및

계전기류

5,056 5,187 5,533 5,760 6,008 6,266 6,535 4.3

합계 322,062 415,212 525,962 606,742 761,371 956,0721,185,3

8224

* 출처 : 세계 PCS 시장규모(대만 TRI,2011), 세계 BMS 시장규모(대만 TRI,2011), VISIONGAIN(2014), IDTechEx(2013), 정보통신산업진흥원(NIPA)(2013) 등의 자료를 참고하여 재산정

[� 국내�에너지저장�산업의�시장규모�및�전망� ]

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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5.� 기술동향�및�이슈

◳ 에너지�저장�기술

� 저장�방식에�따른�에너지�저장기술은�아래의�표에�간략히�나타냄

전기�저장�방식 에너지�저장�시스템의�종류

물리적�저장

양수발전

압축공기저장장치

플라이�휠

화학적�저장

리튬이온전지

나트륨황전지

납축전지

흐름전지

전자기적�저장슈퍼캐패시터

초전도에너지저장

[� 저장방식에�따른�에너지�저장기술의�분류� ]

� 에너지� 저장기술� 개발은� 현재� 전력� 저장� 위주로� 진행되고� 있으며� 가장� 성숙된� 에너지� 저장� 기

술은�양수�발전임

*출처� :� ESP(2015)

[� 에너지�저장기술�종류�및� 기술�성숙도� ]

� 비�배터리�방식은�배터리�방식을�제외한�모든�저장방식을�말하는데�양수�발전이�가장�보편적임

� 배터리�저장방식은�양극과�음극이�분리막에�의해�떨어져�있고�두� 전극�사이에�이온을�전달하는�

전해질로�구성되며�화학에너지를�전기에너지로�변환하여�사용되는�것을�말함

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

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� 최근� ESS는� 2차전지� (� 충전해서� 반복적� 사용� 가능한� 전지)를� 이용한� 전기� 저장방식에� 집중하

고� 있고� 특히� 에너지� 밀도가� 높고� 효율이� 좋은� 리튬이온� 전지와� 전해질만� 추가할� 경우� 손쉽게�

용량을� 확장할� 수� 있고� 수명� 또한� 리튬이온전지의� 10배에� 달하는� 레독스� 흐흠전지,� 저� 비용의�

나트륨황�전지�기술�개발이�진행�중임

◳ 레독스�흐름�전지

� 환원/산화� 흐름을� 이용해� 전기를� 저장하고� 사용하는� 장치로� 펌프를� 이용해� 전해액을� 전달하는�

과정� 때문에� 흐름� 전지라고� 불리며� 일반적인� 2차� 전지는� 고체전극에� 전기가� 저장되지만� 레독

스�흐름전지는�액체�전해질에�저장됨

� 전해질만�교체로�배터리�재생�가능으로�인한�비용�절감

� 전해질�종류에�따라�바나듐�레독스�흐름전지,� 아연-브롬�레독스�흐름�전지�등으로�구분됨.

� 한창산업은�레독스�흐름전지의�전해액을�개발�완료

� 레독스� 흐름전지는� 시장이� 형성되기� 전인� 실증� 단계로� 대표기업인� 롯데케미칼은� 미국� EnSync�

와� 공동�개발�진행�중임

� 국내에서는� 2010년을� 전후로� 본격적인� 연구개발이� 진행되었으며,� OCI,� 한국에너지기술연구원,�

롯데케미칼,� H2가�성능�개발에�앞장서고�있음

◳ 나트륨�황�전지

� 나트륨을�음국으로�황을� 양극으로� 사용하는�전지,� 나트륨이온이�충전� 및� 방전� 시� 황과�결합� 분

리되며� 발생하는� 전자의� 흐름을� 이용하여� 전기를� 생산하는� 전지로� 300~� 350도의� 고온이� 유

지되어야�하는데�가� 동시에는�히터�등으로�가열하고�운전�중에는�배터리�자체발열을�이용함

� 나트륨환전지는� 리튬이온배터리에� 비하여� 비용이� 저렴하지만� 용량에� 따라� 크기와� 무게가� 늘어

나�휴대용�전자기기에는�적합하지�않고�전력설비나�가정용으로�가능함

� ESS� 시장에서� 점유율� 1위인� 일본� NGK는� 세계최초로� NaS� 상용화에� 성공하였고� 2015년� 1Q

시장점유율이�세계1위로�독보적임

� 나트륨황전지는� 실증� 초기� 단계로� 포스코가� 유일한� 제조업체이며,� 대표적인� 에너지� 다소비� 기

업으로�나트륨황�전지를�적용할�수� 있는�내부�시장�보유

◳ 리튬이온 전지

� ESS에서�자강� 빠르게�성장하고�있으며� 흔히� 말하는� 2차전지의�대표�기술로� 가볍고� 기억효과가�

없어� 충전용량을� 유지하기� 쉬우며,� 자연방전이� 적어� 장기간� 에너지를� 손실� 없이� 저장할� 수� 있

어�휴대용�전자기기,� 전기차,� 전력망� ESS� 시스템�등에�폭넓게�이용됨

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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� 가격이�부담스럽지만�성능개선�및� 원가�절감에�따라�성장�가능성이�충분함

� 기술개발은� 한국� 및� 일본업체가� 기술� 선두에� 있으며� 특히� 한국의� 삼성SDI,� LG화학,� SK이노베

이션�등의�대기업과�코캄�및� 기타�중소형업체에�의하여�기술�개발이�진행�중�

� LG화학은� 2013년� 7월부터� 독일� SMA사에� 2KW급� 가정용� ESS배터리를� 공급했고,� 2014년� 3

월에는�미국�전력사에�에너지�저장장치를�단독�공급함

� 국내� 전력회사(한전)은� 2013년� 11월� ESS를� 활용한� 지능형� 사옥에너지� 관리� 시범사업에� 착수�

하였구�구리�남앙주�지사에� ESS� 50kWh�활용�스마트그리드�스테이션�개발

� 삼성� SDI는� 2014년에� 인도� ACME사에� 2년간� 총� 110MWh� 규모의� ESS공급� MOU를� 체결하

였고,� 통신기지국,� 태양광�연계용� ESS를� 독점�공급하였고,� 향후�태양광발전과�연계한� ESS� 설치

사업도�적극�전개할�계획임

� 리튬이온� 전지는� LG화학� 및� 삼성SDI등의� 대기업을� 중심으로� 많은� 전지� 제조업체로� 구성되어� �

단가를�낮추는데�많은�노력을�기울이고�있음

� 효과적� 제어를� 위하여� BMS가� 필요하며� BMS의� 역할은� 충전� 상태의� 균형을� 위한� 밸런싱� 기술�

및� 고속충전�기술,� 고장검출�및� 보호를�위한�회로기술이�필요

� 리튬이온(리튬폴리머)의�배터리는�크게� 2가지�기술로�나누어짐

구분 Cell BMS� &� Battery� Assemble

제조업체

삼성SDI

LG화학

SK이노베이션

코캄

EIG

넥스콘�테크놀러지

ITM�반도체

미섬시스텍

넥트로닉스

이랜텍

TS글로벌

하이테크원

[� 저장방식에�따른�에너지�저장기술의�분류� ]

� 미국의� 테슬라의� 경우� Cell� 기술이� 아닌� BMS나� Battery� Assemble� 기술을� 가지고� 있으며� 국

내의�경우는� BMS� 및� Battery� Assemble� 기술이�중소기업에서�개발되고�있음

� 리튬이온�배터리�기술에서� BMS� 및� Battery� Assemble� 기술이�중요한�역할이�예상됨

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

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6.� 중소기업�시장대응전략

Factor 기회요인 위협요인

정책

•� 세계적인� 연비제한규제� 강화로� 인한� 전기자동차�

수요급증

•� 저장된� 에너지의� 상업적� 활요을� 위한� 정책수립�

및�표준화�정책�수립

•� 2020년까지� 6.4조원� 규모� 기술개발� 및� 설비투

자�추진�및� EES�설치의무화�방안을�검토

•�초기시장조성을�위한�기술검증�및�투자확대가�어

려움

•�신규물질�개발을�위한�정책이�미흡한�상태�

•�안정성�기준이�강화되는�상태

산업

•�세계적으로�에너지저장산업에대한�주도권�확보를�

위한�연구개발지원�및�다양한�보급사업�추진

•� 국내� 주요대기업이� 글로벌� 기업과� 협업을� 통해�

에너지저장산업의�사업확장주력

•� 리튬의� 가격이� kWh당� 400달러이하여야� 시장성�

확보가능

•�국내의�경우�아직�기술검증을�위한�실증단계정도

시장

•�장기저장,� 단기� 저장� 등의�시장으로�구분된�초기

시장이�형성�

•�신재생�에너지,� 글로벌�전력수요증가로� 2조원�규

모의�초기시장형성

•� 2030년� 1,300억달러�시장으로�성장�전망

•�주요�선진국들이�에너지저장장치�시장�주도�권을�

선점

•�선진국의�에너지를�이용한�다양한�비즈니스�모델

이�활성화�되고�있으나,�국내는�미진한�상태

기술

•�에너지�저장� 연구개발�및� 실증이�활발히�추진중,�

향후에는�전력망용�대규모�저장�위주로�기술�개발�

전망�

•�가정용�에너지�저장�개발에�대한�수요증가

•� 기존� 리튬2차전지의� 에너지� 밀도에� 이론적� 한계

가�존재

•� 신규� 물질들에� 대한� 연구는� 많으나� 사업화� 가능

한� 작동안정성이� 확인된� 신생� 저장� 장치에� 대한�

기술�부족

전기자동차�

수요급증

에너지�

저장산업�

주도권�확보�

요구

리튬이차전지�

저장용량한계

안정성�확보의�

어려움

정책적인�

저해요인�해소

대규모�시장형성

중소기업의�시장대응전략

➜ 글로벌� 시장� 트렌드에� 따른� 국가� 정책적� 지원� 확대에� 따라� 시장� 진입이� 용이해질� 전망으로� 시장진입을� 위한� 구체

적�목표시장�수립

➜ 신규� 소재� 개발에� 대한� 기술적� 진보가� 이루어지고� 있으므로� 고부가가치� 산업이� 확대될� 전망임에� 따라� 관련� 기술

에�대한� 추가�연구

➜ 고용량,� 고밀도�저장장치� SPEC에� 따른�연구개발�지원�정책� 활용

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▣�▣�전략분야�현황분석�▣�▣

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7.� 중소기업�전략제품

가.� 중소기업�기술수요

� 중소기업,� 대기업‧공기업�등에�대하여�설문조사�및� 방문조사를�통하여�기술수요조사를�실시

� 중소기업청� R&D지원사업에� 신청한� 과제를� 에너지저장� 산업을� 6대� 기술분야별로� 분석한� 결과,�

PCS(37.5%),� 이차전지(배터리)(19.3%),� 변압기․차단기․케이블� 및� 계전기류(13.4%),� 전력관리

시스템(12.3%),� 배터리� 관리� 시스템(11.3%),� 비배터리(6.2%)� 순으로� 중소기업이�기술개발에�

관심을�보이는�것으로�분석

▪ 주요품목별� 기술개발과제의� 증가하는� 추세를� 살펴보면� PCS� 품목의� 증가율이� 가장� 높게� 나타났으

며,� 비배터리,� 이차전지(배터리),� 전력관리시스템,� 배터리� 관리� 시스템,� 변압기․차단기․케이블� 및� 계

전기류�순으로�기술개발이�증가하는�것으로�나타남

� 주요�기술분야별�신청�과제에�대한�내용을�분석하여�각�분야별로�중소기업이�관심을�갖는�제품을�파악

▪ PCS� 분야에서는� 에너지� 절감형� 전력제어기,� 전원장치� 등과� 관련된� 기술개발에� 대한� 수요가� 높은�

것으로� 나타났으며,� 전력관리시스템� 분야에서는� 송배전보호� 및� 감시장치� 등에� 대한� 기술개발� 수요

가�높은�것으로�나타남

▪ 이차전지(배터리)� 분야에서는� 리튬이온2차전지,� 레독스� 흐름전지� 자동차용� 부품� 개발� 등에� 대한�

수요가� 높았으며,� 비배터리� 분야에서는� 고신뢰성� 초고용량커패시터� 등에� 대한� 수요가� 높은� 것으로�

나타남

▪ 배터리� 관리시스템분야는� 전기자동차� 배터리� 관리시스템,� 배터리� 성능진단� 시스템� 등에� 대한� 수요

가� 높았으며,� 변압기․차단기․케이블� 및� 계전기류는� 에너지� 절감형,� 고신뢰성의� 차단기� 및� 변압기의�

수요가�높은�것으로�나타남

주요품목과제건수 점유율

(%)평균증가율

(%)‘13 ‘14 ‘15 합계

장�

PCS 92 117 141 350 37.5 15

전력관리시스템 35 40 40 115 12.3 5

이차전지

(배터리)51 67 62 180 19.3 7

비배터리 17 16 25 58 6.2 14

배터리�관리�

시스템36 33 37 106 11.3 1

변압기,� 차단기,�

케이블�및

계전기류

48 41 36 125 13.4 -9

합계 279 314 341 934 100.0 7

[� 중소기업청� R&D지원사업�신청과제�현황� ]

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▣�▣�에너지�저장�▣�▣

28

나.� 중소기업�전략제품

전략제품 개요

하이브리드�

금속공기전지

음극�물질로�리튬,� 아연�등의�금속을�사용하고,� 공기� 중의�산소를�양극�활물질로�

사용하는�전지로,� 기존�양극� 물질이�환원되는�타�전지와는�다르게�전자를�잃고�

환원되는�물질이�산소인�특징을�갖는�기술임

고용량�커패시터

많은�에너지를�모아두었다가�수십� 초� 또는�수분동안에�높은� 에너지를�발산하는�

동력원으로�기존의�콘덴서와�이차� 전지가�수용하지�못하는�성능�특성� 영역을�채울�

수�있는� 유용한�부품

이차전지�분리막

전극재료를�더�많이�충진하기�위해� 전극판의�두께와�밀도는�증가시키고�분리막의�

두께는�감소시키자�안전성�문제가�노출되어�안정성은�확보되면서도�전자이동효율을�

높이는�기술

이차전지�양극재

리튬이온이차전지에서�양극� 전극에�사용되는�활물질로�양극은�이차전지의�방전� 중�

환원되는�전극을�의미하며,� 2차전지의�종류에�따라�양극활물질로는�니켈계,� 리튬계,�

납계�등이� 있으며,� 전구체,� 도전재,� 바인더,� 집전체,� 전극�및�이를�구성하는�소재를�

포함

이차전지�전해질전기자동차에�적용되는�이차전지의�안정성을�높이기�위한�관련�기술로�

이온전도도를�높인�폴리머�전해액�등의� 전해질�관련� 기술

레독스�플로우�배터리

레독스�플로우�이차전지는�산화수가�다른�액상의�양극전해액�및�음극전해액으로�

구성된�전지로서�양극�및�음극전해액을�구성하고�있는�레독스�커플의�전위�차이에�

의해�기전력이�발생하는�전지시스템임

[� 에너지저장�분야�전략제품� ]

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전략제품�현황분석

하이브리드

금속공기전지

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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하이브리드�금속공기전지

정의�및�범위

▪ 하이브리드�금속공기전지는�기존의�이차전지를�대체할�수�있는�새로운�에너지�저장�장치로�음극에�리튬,�

아연,� 알루미늄,� 마그네슘,� 철,� 칼슘,� 나트륨� 등의� 활성금속을� 사용하고,� 양극에는� 탄소� 담체� 존재� 하에�

활물질로�공기�중의�산소를�이용하는�친환경적인�전지�

▪ 하이브리드� 금속공기전지는� 전지의� 구성요소에� 따라� 양극,� 음극,� 전해질,� 분리막으로� 분류할� 수� 있으며,�

공급망� 관점에서� 음극의� 종류에� 따라� 리튬공기전지,� 아연공기전지,� 기타� 하이브리드� 금속공기전지로� 분

류할�수�있음

정부지원�정책

▪ 최근� 전지� 연구조합을� 전지산업협회로� 확대� 발전시켜� 전지산업� 종합시스템을� 구축하였으며,� 산하기관으

로�인력�양성을�위해�전지�개발�기획단을�발족함

▪ 전기�자동차�및�에너지�저장용�중대형�전지의�국제�표준화�규격을�제정하는� IEC와� ISO에�표준안을�적극

적으로�제안하고�있으며,� 국제�표준화로�연결�가능한�정부�지원�기술�개발�과제�추진�및�국내외�표준�규

격�대응위원회�및�포럼�결성을�추진하고�있음

▪ 지식경제부에서는� 2020년에� ESS(Energy� Storage� System)분야에서� 세계� 3대� 강국으로의� 도약을� 목표

로�세계시장�점유율� 30%�달성을�목표로�하는� K-ESS� 2020�정책을�발표함

▪ 2020년까지� 기술개발에� 2조원(정부:� 0.5조원,� 민간:� 1.5조원),� 설비� 구축에� 4.4조원� 투자(민간)� 총� 6.4

조원�규모의� R&D�및�설비를�투자할�예정임

중소기업�시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

•�글로벌�규모�국내� 수요기업�확보

•�나노기술�표면개질�기술�등� 소재� 기술�향상

•�소재개발�기술이�활발

•�핵심원천기술�및�개발� 인력� 부족

•�원자재의�수입의존성이�큼

기회(Opportunity) 위협(Threat)

•�중소기업의�신사업�창출� 가능� 분야임

•�소재개발�중요성�인식,� 지원� 확대

•�전기자동차,� 전력저장�등� 전지수요�확대예상

•�글로벌�선진기업의�국내�진출

•�자원의�편재� 및� 선진국�독점화

•�일본의�선진� 기술� 보호�장벽

중소기업의�시장대응전략

➜ 부품소재�기술의�확보�및�국산화를�통한�하이브리드�금속공기전지의�기술경쟁력�강화�및� 시장선점➜ 내부식성�및�에너지�효율성�향상을�위한� 관련� 기술�개발➜ 소재�가격�저감을�위한� 원천소재�기술�확보

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▣�▣�에너지�저장� ­� 하이브리드�금속공기전지�▣�▣

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핵심기술�로드맵

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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1.� 개요

가.� 정의�및� 필요성

� 하이브리드� 금속공기전지는� 기존의� 이차전지를� 대체할� 수� 있는� 새로운� 에너지� 저장� 장치로� 음

극에� 리튬,� 아연,� 알루미늄,� 마그네슘,� 철,� 칼슘,� 나트륨� 등의� 활성금속을� 사용하고,� 양극에는�

탄소�담체�존재�하에�활물질로�공기�중의�산소를�이용하는�친환경적인�전지

▪ 음극으로�사용�될�수�있는�여러�금속을�이용한� Ca-Air,� Mg-Air,� Fe-Air,� Al-Air� 전지�등이�검토되었음

� 리튬공기전지는� 음극으로� 리튬을� 사용하고,� 양극(공기극)은� 활물질로� 공기� 중의� 산소를� 이용하

는�전지�시스템

▪ 공기�중의�산소를�무제한으로�공급� 받기�때문에�비표면적이�넓은� 공기극을�통해서�많은�양의� 에너

지를�저장할�수� 있기�때문에�높은�에너지�밀도�특성을�가짐

▪ 음극에서는� 리튬의� 산화� 및� 환원� 반응,� 공기극에서는� 외부로부터� 유입되는� 산소의� 환원� 및� 산화�

반응이�일어나며�이차전지�및�연료전지�기술이�복합된�전지�시스템이라�할�수� 있음

▪ 리튬공기전지는�방전� 반응시� 리튬� 금속의� 산화� 반응에� 의해� 리튬이온과� 전자가� 생성되고,� 리튬� 이

온은�전해질을�통해�이동하고,� 전자는�외부�도선을�따라�공기극으로�이동하게�됨

▪ 외부�공기에� 포함된� 산소는�공기극으로�유입되어� 도선에� 따라� 이동한� 전자에�의해� 환원되며� Li2O2

가�형성됨�

[� 비수계�리튬공기전지의�작동�원리� ]

� 에너지�밀도가� 700~3,000mAh/g� 이상의�큰� 에너지�밀도를�가짐

▪ 기존�리튬이온전지의�에너지�밀도가� 120� ~� 150mAh/g인�것과�비교하여�높은�에너지�밀도를�가짐

▪ 이�때문에�해외�선진전지�업체�및�연구기관에서�리튬공기전지를�차세대�리튬이차전지로�주목하고�있음▪ 전기�자동차의�장거리�주행에�따른� 기존�이차전지보다�큰� 에너지� 밀도는�가진�리튬공기�전지의� 핵

심�기술�요소�확보�및� 개발이�진행�중에�있음

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▣�▣�에너지저장� -� 하이브리드�금속공기전지�▣�▣

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� 아연하이브리드�금속공기전지는�음극으로�아연을�사용하고,� 양극(공기극)은�활물질로�공기�중의�

산소를�이용하는�전지�시스템

▪ 하이브리드� 금속공기전지� 중� 상용화� 된� 전지로� 높은� 에너지� 밀도,� 높은� 가격� 경쟁력,� 풍부한� 자원�

및�친환경�특성�등으로�많은�장점이�존재

▪ 아연금속은� 상대적으로� 수계와� 알칼라인� 전해액에서� 화학적� 안정성이� 우수하며,� 아연분말을� 사용

하고�있으므로�무공해�전지이며�양극�반응물질의�무게를�거의�제로로�만들�수� 있는�장점이�있음

▪ 리튬이차전지의�중량당�에너지(180� Wh/kg)에� 비해� 아연금속�공기전지(470� Wh/kg)의� 중량당� 에

너지가�더� 높으며,� 제조비용이�저렴함

� 전기자동차�구동용�차세대�고용량�배터리�개발�필요�

▪ 전기자동차� 구동용� 차세대� 고용량� 배터리는� 1회� 충전시,� 전기자동차의� 주행거리가� 내연기관� 자동

차� 수준인� 500km� 이상으로� 주행� 가능하게� 할� 수� 있는� 고에너지� 밀도� 특성을� 지니며,� 기존� 하의

브리드� 및� 플로그인� 하이브리드� 차량에� 적용되는� 니켈-금속수소화물,� 리튬이온배터리의� 용량� 한계

를�넘어서는�새로운�형태의�배터리�요구�

*�출처� :� 일본� NEDO,� 2차전지�개발�로드맵

[� 고용량�배터리�기술� 발전�개념도� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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나.� 범위

(1)� 제품분류�관점

� 하이브리드�금속공기전지는�전지의�구성요소에�따라�양극,�음극,�전해질,�분리막으로�분류할�수�있음

▪ 음극은� 충전시� 금속이온을� 흡수하고� 방전시� 금속을� 방출할� 수� 있는� 활물질� 소재분말과� 도전재� 및�

바인더로�구성되어�있는�전극임

▪ 공기극은�공기�중에� 존재하는� 산소를� 이용하며�양극에서는�산소가� 외부로부터�유입되면서�물과� 만

나�전자를� 얻는� 환원반응이�일어나고� OH-� 이온이�생성되며� 생성된� 이온은� 전해질을�통해� 음극� 쪽

으로�이동함

▪� 리튬공기전지는�전해질의�종류에�따라�유기계(Aprotic),� 수계(Aqueous),� 고체형(Solid� state),� 하이브

리드형(Mixed� aqueous/aprotic)으로� 구분할� 수� 있다.� 전해질의� 종류에� 따라� 전해질을� 따라� 이동하

는� 이온의� 종류가� 달라지며,� 따라서� 반응� 부산물의� 종류� 및� 작동� 전압,� 과전압� 등의� 차이가� 발생한

다.�또한�음극으로�사용되는�리튬�금속과�전해질과의�반응성을�고려하여�전지�구조도�큰�차이를�보임

▪ 분리막은� OH−이온�이외의� 다른� 물질이� 통과하지� 못하게� 막아주는� 역할을� 하는� 것으로� 알칼리� 용

액과�반응하여�손상되지�않기�위해�알칼리�용액에서�안정성을�가져야함

전략제품 제품분류�관점 세부기술

하이브리드금속공기

전지

음극•리튬,�아연,�알루미늄�및�기타금속

•Protection� Layer

공기극

•탄소�또는�전도성�금속으로�구성된�공기극�구조�개발�기술

•공기전극�촉매�소재�기술

•공기전극�분극�최소화�기술

전해질

•수용성�전해질

•유기성�전해질

•고체�전해질

분리막•고분자�전해질

•리튬�보호막�기술

[� 제품분류�관점�기술범위� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 하이브리드�금속공기전지�▣� ▣

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(2)� 공급망�관점

� 하이브리드� 금속공기전지는� 음극의� 종류에� 따라� 리튬공기전지,� 아연공기전지,� 기타� 하이브리드�

금속공기전지로�분류할�수� 있음

▪ 리튬공기전지는� 음극으로� 리튬을� 사용하고� 양극(공기극)은� 활물질로� 공기� 중의� 산소를� 이용하는�

전지� 시스템으로� 리튬의� 산화� 및� 환원� 반응,� 공기극에서는� 외부로부터� 유입되는� 산소의� 환원� 및�

산화�반응이�일어나며�이차전지�및� 연료전지�기술이�복합된�전지시스템

▪ 아연금속전지는� 음극으로� 아연을� 사용하고� 양극(공기극)은� 활물질로� 공기� 중의� 산소를� 이용하는�

전지�시스템

▪ 기타� 하이브리드� 금속공기전지는� 음극으로� 마그네슘,� 소듐,� 알루미늄,� 철,� 카드뮴� 등을� 응용한� 공기전지�

등이�존재함

전략제품 공급망�관점 세부기술

하이브리드 금속공기전지

리튬공기전지

•다공질�탄소의�양극,�금속�리튬의�음극,�전해질�물질�개발�기술

•유기� 전해액의� 발화,� 증발,� 분해,� 공기� 중� 수분� 용해� 등의� 문제점을�

해결하기�위한�안정적인�유기�전해액�재료�개발�기술

•전극소재�및�촉매�개발�기술

아연공기전지•다공질�탄소의�양극,�금속�리튬의�음극,�전해질�물질�개발�기술

•전극소재�및�촉매�개발�기술

기타�하이브리드�

금속공기전지

•다공질�탄소의�양극,�금속의�음극,�전해질�물질�개발�기술

•전극소재�및�촉매�개발�기술

[� 공급망�관점� 기술범위� ]

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2.� 산업환경분석

가.� 산업특징�및� 구조

(1)� 산업의�특징

� 스마트� IT기기의� 보급� 확대,� 글로벌� 연비규제� 강화,� 신재생에너지� 생산량� 증대� 등으로� 인해� 이

차전지� 시장은� 지속적으로� 확대될� 전망으로� IT기기,� 그린카,� 대용량� 저장장치� 분야에서� 이차전

지는�필수�핵심부품임

▪ 휴대폰,� 노트북� 등� 소형� 모바일기기에�많이� 사용되었으나,� 최근에는� 전기차,� 대용량� 에너지� 저장장

치�등� 사용�분야가�확대되고�있음

▪ 소형� IT기기가�시장의�대부분을�차지하고�있으나,� 향후�전기차와�스마트그리드�보급으로�대용량�저

장장치가�확대될�전망

� 이차전지� 산업은� 기술집약적인� 산업에� 해당되며,� 한국의� 경우� 전지� 제조� 기술에서는� 선진국과�

대등한� 기술� 경쟁력을� 보유하고� 있으며,� 세계� 1위의� 시장� 점유율을� 유지하고� 있으나� 부품� 소재�

관련�기술은�매우�취약

▪ 이차전지� 시장이� 보다� 확대되기� 위해서는� 수명� 증대,� 안정성,� 신뢰성,� 가격� 인하� 등이� 기술적으로�

선결되어야�함

� 이차전지� 산업은� 전후방� 산업에� 막대한� 영향을� 미치며,� 전방산업에� 위치한� 전기자동차,� 전력저

장� 장치,� 로봇,� 모바일� IT� 기기� 등의� 핵심� 부품으로� 사용되어� 이차전지의� 개발� 여부가� 전방� 산

업의�존폐�좌우

� 이차전지�산업의�발전은�후방�산업인�부품·소재�산업�및�생산설비�산업과�동반�성장이�요구되는�사업

(2)� 산업의�구조

� 이차전지� 산업은� 전지� 제조� 부분과� 후방� 산업인� 부품·소재� 부분,� 그리고� 전방산업인� Mobile�

IT,� 전기자동차,� 전력�저장�장치�등으로�구성

� 이차전지� 분야에서� 중소기업의� 주요� 사업� 영역은� 후방산업� 영역이며,� 전방� 산업의� 경우�

Mobile� IT� 영역에서�중소기업의�참여가�가능�

� 후방� 산업인� 부품·소재� 부분의� 경우,� 양극� 및� 음극� 소재,� 전해질,� 분리막� 등이� 이차전지의� 용

량,� 수명,� 출력,� 가격� 등을� 결정하는� 핵심� 인자로� 작용하며,� 이들을� 조립하여� 이차전지를� 제조

하므로�부품·소재의�기술력�및�생산�기반�확보가�매우�중요

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▣�▣�에너지저장� ­� 하이브리드�금속공기전지�▣� ▣

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� 이차전지제조의� 경우,� 삼성SDI와� LG화학을� 중심으로� 이루어지고� 있으며,� 새로운� 기업들이� 진

입,� 부품·소재� 분야에� 주로� 참여하고� 있는� 중소기업들은� 삼성� SDI와� LG화학에서� 요구하는� 부

품과�소재�공급

후방산업 이차전지 전방산업

양극소재

음극소재

분리막

전해질

외장재

전구체

전지제조�공정

전지�제조�설비

전지�화성�장비

전지�성능� 평가�장비

제조�자동화

휴대폰,� 노트북PC,� 스마트폰�등�

Mobile� IT

디지털카메라,� MP3P,� 캠코더�등�

전기전자제품

전기자동차� (HEV,� PHEV,� EV)

태양광전력저장,� 풍력발전전력저장�

등�신재생에너지저장장치

지능형로봇� (Care� Robot,�

엔터테인먼트,� 경비,� 교육� 등)

[� 이차전지�분야�산업구조� ]

� 부품·소재를� 생산하고� 있는� 기업들은� 벤처� 및� 중소기업들이� 주를� 이루고� 있었으나,� 최근� 중대

형�이차전지�중심으로�급격한�시장�성장으로�대기업들이�참여�및� 자본�투자�활발�

▪ 부품·소재� 관련� 중소기업들은� 양극,� 음극,� 전해질,� 분리막� 및� 기타� 부품·소재� 등� 다양한� 분야로� 진출

하였으나,�경쟁력�있는�기술을�일부�확보하고�상용�제품을�생산하는�중소기업은�양극�소재에�치중

구분 부품·소재 리튬이온전지 전방산업제품

주요내용

리튬이온전지용�양극�활물질,�

음극� 활물질,� 전해액,� 격리막�

및�기타�부품

리튬이온전지�제조

리튬이온전지가�활용되는�

분야의�관련�제품으로�

모바일IT� 기기� 및� 전기자동차

주요

업체

대기업GS칼텍스,� SK이노베이션,�

포스코켐텍,� 한화석유화학�등

삼성SDI,� LG화학,�

SK이노베이션

삼성전자,� 엘지전자,�

현대자동차�등

중소기업

대정이엠,� 에코프로,�

엘엔에프신소재,�

한국유미코아,� 테크노세미켐,�

율촌화학�등

에너테크인터내셔널,� 코캄,�

EIG,� 한국파워셀�등다수의�중소기업

� *� 자료:� e-KIET산업경제정보(KIET�산업연구원� 2013년� 12)

[� 이차전지�분야� 산업� 연관구조� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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나.� 경쟁환경

� (리튬이온전지� 개발� 위주의� 정부지원)� 국내� 이차전지� 관련� 기술� 개발� 프로젝트는� 리튬이온전지

용�소재,� 부품,� 생산�기술�위주의�투자로�이루어졌음

▪ 2010년� 7월� 지식경제부(현� 산업통상자원부)를� 비롯한� 관계� 부처� 합동으로� “이차전지� 경쟁력� 강화�

방안”을� 발표하고,� 이차전지�경쟁력�강화를�위한�통합�로드맵�등� 실천과제�수립�

▪ 현재까지� 정부의� 정부� R&D는� 단기적� 성과� 창출을� 위해� 지식경제부(현� 산업통상자원부)를� 중심으

로� 생산� 제조� 기술� 개발에� 집중돼� 왔으나,� 최근� 핵심소재� 등� 차세대� 전지의� 원천� 기술� 확대를� 위

한�투자를�고려�중

� (고에너지� 밀도� 차세대� 이차전지� 정부지원)� 고에너지� 밀도의� 이차전지를� 전기자동차에� 적용하

기�위해�현재의�리튬이온전지를�대체할�차세대�이차전지�기술들에�대한�정부�지원이�최근�시작

되었으나�제한적임�

▪ 정부� 주도의� 전기자동차용� 리튬이온전지� R&D� 추진� 현황을� 살펴보면,� Mild� HEV용� 고출력� 리튬이

온�폴리머전지는� 35kW급� HEV용�고성능� LPB� 제조기술�및� 부품� ·� 소재� ·� 핵심�장비�개발을�추진

▪ 하이브리드� 자동차용(HEV)용� 고출력� 리튬이온� 폴리머� 전지는� 50kW급� HEV용� 고출력� 리튬이온�

폴리머�전지�개발을�목표로�진행�

▪ 플러그인� 하이브리드� 자동차(PHEV)용� 리튬이온전지는� 16km� 주행� 가능한� PHEV용(2008년� 12월�

~� 2013년� 9월),� 32km� 주행� 가능한� PHEV20용(2008년� 10월~2012년� 9월)� 이차전지� 시스템을�

LG화학,� SK에너지,� 현대자동차�등이� PHEV용�이차전지를�공동�개발함

▪ 산업부� 및� 미래부를� 중심으로� 현재의� 리튬이온전지의� 에너지� 밀도� 향상을� 위한� 고에너지� 밀도형�

이차전지인� 전고체� 전지,� 금속-공기� 전지,� 리튬-황� 전지,� 마그네슘� 이온전지에� 대한� 소재� 기술� 개

발과�관련된�지원을�시작함

▪ 고에너지� 밀도형� 차세대� 이차전지나� 가격� 경쟁력� 및� 자원� 활용도가� 높은� 대용량� 비리튬계� 차세대�

이차전지에� 대한� 원천� 기술� 개발� 지원은� 미비한� 실정으로� 최근� 투자를� 확대하고� 있는� 선진국들과�

극명히�대조가�되고�있음

▪ 향후�해당� 기술의� 기술� 경쟁력을� 확보하기� 위해� 소재,� 원천� 기술� 개발� 분야에� 조기에� 집중적인� 연

구�지원이�필요함

� (대용량� 차세대� 이차전지�정부� 지원)� 아직� 활성화되지�않았으나�시장� 주도권을� 잡기� 위해� 정부�

주도의�연구�개발�지원�및� 다양한�보급�사업을�통한�사업화�단계를�추진하고�있음

▪ 미국,� 일본,� 유럽� 등� 주요� 선진국들은� 연구� 개발� 및� 실증을� 활발하게� 추진� 중으로� 사업화� 진입� 단

계이며,� 특히�리튬이온전지�업체들은�정부와�협력을�통해�시장�창출을�노력�중

▪ 국내� 전력� 저장용� 대용량� 이차전지� 관련� 정부� 지원은� 주로� 리튬이온전지,� 슈퍼커패시터,� RFB� 등�

기존에�개발된�이차전지�시스템�부품�소재�개발�및� 실증�사업을�중심으로�진행되고�있음

▪ 국내의� 전력저장시스템(ESS)관련� 정부� 지원� 연구� 개발은� 대용량의� 새로운� 이차전지� 시스템� 및� 소

재의� 개발에� 초점을� 맞추고� 있지� 않고,� 기존에� 다른� 용도로� 개발� 완료된� 이차전지를� 활용한� 실증

사업에�초점이�맞추어�진행�중임

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▣�▣�에너지저장� ­� 하이브리드�금속공기전지�▣� ▣

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� (국내� 업체� 현황)� 리튬이차전지용� 부품� 소재� 기술� 개발은� 삼성� SDI,� LG화학,� SK이노베이션� 등

이�진행하고�있으며,� 각�부품�소재별�기술�편차�존재

▪ 국내에서�이차전지�관련�기술�개발을�추진�중이나�원천�부품�소재�기술�수준은�선진국보다�열세

▪ 자동차용� 이차전지� 및� 전력저장용� 이차전지� 시장의� 확대에� 따라� 고용량/고에너지� 밀도� 이차전지�

개발이�필수적이나�국내�기술�수준은�초보적인�수준

▪ LG화학은� GM� 시보레볼트� 전기자동차에� 배터리를� 공급� 중이며,� 르노� 등의� 업체와도� 대규모� 공급�

계역�체결

▪ 삼성� SDI는� 경상남도� 양산에� 대규모� 생산라인을� 설치하였으며,� BMW� 등의� 자동차� 업체와� 전기자

동차�배터리�공급�계약�체결

구분 경쟁환경

기술분류 음극 공기극 전해질 분리막

주요 품목 및 기술

하이브리드�

금속공기전지�음극에�

활용되는�소재�개발

하이브리드�

금속공기전지�

공기극에�활용되는�

소재� 개발

이온의�이동이�

가능하게�해주는�

매개체로써�전해질�

개발

공기극과�음극의�내부�

단락을�차단하는�

분리막�개발

해외기업

Hitachi� chemical,�

Nippon� Carbon� JFE�

Chemical,� BTR�

Energy

Nichia,� BYD,� 산도쿠

UBE� Industries,�

Mitsubishi�

Chemical,�

Tomiyama� Pure�

Chemicals,� STELLA�

CHEMIFA�

CORPORATION,�

KANTO� DENKA�

KOGYO,� MORITA�

CHEMICAL

Asahi� Kasei,�

Celgard,� Tonen�

Specialty,� Ube�

Industries,�

Sumitomo�

Chemical

국내기업GS칼텍스,�

포스코켐텍

삼성SDI,� LG화학,�

SK에너지,�

포스코ESM,�

코스모신소재,�

GS칼텍스,�

포스코켐텍

삼성정밀화학,�

솔브레인,� 파낙스이텍

삼성SDI,� LG화학,�

SK이노베이션

[� 제품분류별�경쟁자� ]

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다.� 전후방산업�환경

� 이차전지� 업체와� 수요기업인� 자동차업체� 간의� 관계에� 있어서,� 미국과� 유럽의� 자동차� 업체는� 이

차전지� 공급� 업체의� 다변화를� 추구함에� 따라� 미국,� 중국,� 유럽� 등에서� 한국의� 이차전지� 업체가�

세계적인�시장�지배력을�확보� �

▪ 전기자동차�기술�개발을� 선도하였던�일본의� 이차전지�업체들은� 자국의� 특정� 자동차�업체들과만�긴

밀한� 관계를� 갖게� 됨에� 따라,� 일본의� 자동차� 업체들은� 이차전지� 업체와의� 합작� 회사� 설립을� 선호

하였음

▪ 일본의� Panasonic은� Toyota와� 합작으로� PEVE를� 설립하며� HEV때부터� Toyota의� 친환경차� 전지

를� 공급하는� 역할을� 하였으며,� 2009년� Sanyo를� 인수하면서� 이차전지� 경쟁력이� 강화되었으며,� 이

를�바탕으로� Tesla� Model� S에� 원통형�이차전지를�단독으로�공급하고�있음

▪ Panasonic은� 2017년까지� 일본� 내� Tesla� 전용� 라인에� $7억을� 투자하여� 연간� 6억개의� 원통형� 셀

(7GWh� 규모)� 제조� 설비를� 갖출� 계획이며,� 이와� 별개로� Tesla가� 추진� 중인� 기가� 팩토리� 사업에�

참여하여� $10억을�투자함

▪ AESC는� Nissan과� NEC의� 전기자동차용�이차전지� 합작회사를� 설립하여� 자동차용� 중대형� 이차전지�

사업을� 추진� 중임(Blue� Energy:� GS� Yuasa-Honda� JV,� Lithium� Energy� Japan(LEJ):� GS�

Yuasa-Mitsubishi� JV)

▪ Toshiba는� Mitsubishi에서� 생산하는� BEV에� 리튬이온전지를� 공급하고� 있으며,� 음극� 소재로� 출력�

특성과� 내구성이� 우수한� Li4Ti5O12를� 사용하여� 출력� 특성이� 중시되는� 전기자동차� 이차전지� 사업을�

추진�중임)

▪ 미국의� Johnsons� Control은� 각형� 리튬이온� 전지에서� NMC양극� 활물질을� 사용한� 고용량� 리튬이

온전지�제품을� 2015년부터�양산할�계획임

▪ 향후에는� 미국,� 중국,� 유럽의� 다양한� 자동차� 업체와� 협력하고� 있는� LG화학,� 삼성� SDI와� 일본�

Panasonic의� 3강� 체제가� 굳어질� 가능성이� 높으며,� 일본� 자동차� 회사와의� 합작� 회사(PEVE,�

AESC)의� 성장은�제한적일�것으로�전망됨

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*�출처� :� 일본� NEDO,� 2차전지�개발�로드맵

[� 전기자동차용�이차전지�업체별�수요구조� ]

� 전력저장� 시스템용� 이차전지로� 가장� 많이� 이용되고� 있는� 리튬이온� 전지� 수요� 확대에� 가장� 큰�

걸림돌은� 가격� 문제로� 2015년� 기준으로� 리튬이온전지�가격은� $500/kWh을� 상회하고� 있는� 상

황에서�현� 가격으로�투자비를�회수하기가�어려운�상황임

▪ 에너지�저장�장치의�높은�가격으로�인해�수요는�정부�시점�사업�등�공공�용도에�제한되어�있음

▪ 리튬이온전지� 가격이� $250/kWh까지� 떨어지는� 2020년� 기점으로� 에너지� 저장� 장치의� 수요가� 급

격히�증가할�것으로�예상됨

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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3.� 시장환경분석

가.� 세계시장

� 2018년� 세계� 이차전지� 시장� 규모는� 연평균� 148.8%� 증가한� 188,597백만� 달러로� 추정,� 제품

군별�최대�규모�시장�분야는� 123,382백만�달러의�모바일� IT용� 이차전지�시장으로�예측

▪ 가장� 비중이� 큰� 모바일� IT용� 이차전지의� 성장률(16.1%)과� 비교시� 전력저장용� 이차전지의� 경우�

89.5%으로�급격한�상승세�

(단위 : 백만달러)

구분 주요품목  ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

세계시장

모바일�

IT용�

이차전지

89,681 106,272 123,382 143,246 166,309 16.1

자동차용�

이차전지24,372 34,901 49,804 71,070 101,417 42.7

전력�

저장용�

이차전지

6,946 13,162 24,942 47,265 89,567 89.5

이차전지�

시장� 규모114,069 141,190 188,597 230,465 281,628 22.2

� *� 자료:� IIT,� Hiedge,� Frost� &� Sullivan,� 노무라�종합연구소,� 국내� 시장은�세계시장의� 10%�가정,

1US달러=1,160원� 가정,� 자동차용� 및� 전력저장용� 이차전지는� 이차전지에� 포함되므로� 합계는� 이차전지� 시장(2015년� 현재�

기준)

[ 이차전지 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

� (세계� 전기자동차� 시장� 전망)� 2020년� 전기자동차� 판매량은� 2,450만대로� 2013년~2020년� 기

간동안�연평균� 96%의�큰� 폭으로�증가될�것으로�예상됨

▪ 전기자동차가� 차지하는� 비중은� 2013년� 2.3%에서� 2020년� 20%로� 크게� 증가할� 것으로� 전망되

며,� 특히� 순수� 전기자동차(BEV,� PHEV)의� 비중이� 2013년� 0.2%에서� 2020년� 11.9%로� 크게� 증

가되어,� 하이브리드�전기자동차(HEV)보다�더� 높아질�것으로�예상됨

▪ 2007년� 세계� 금융위기� 이후,� 미국을� 중심으로� 한� 전기자동차� 시장의� 확대� 노력에� 따라� 이차전지�

업체들의� 낙관적인� 전망과� 함께� 대규모� 설비� 투자를� 하였으나� 전기자동차� 시장� 성장� 속도가� 예상

치를�크게� 하회하면서�이차전지�산업은� 공급과잉�상태에서� 가동률�하락과�실적� 악화를�경험하였으

나,� 이후�공급�측면의�구조조정이�이루어져�현재�공급�능력이�늘어가는�추세임

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▣�▣�에너지저장� ­� 하이브리드�금속공기전지�▣� ▣

44

*�자료:� SNE�리서치

[� 세계� 전기자동차�시장전망� ]

� 2015년� 17,023백만� 달러로� 전체� 이차전지� 시장� 규모의� 14.0%를� 차지하나� 자동차용� 이차전

지의�확대로� 2018년� 49,804백만�달러로�전체�이차전지�시장�규모의� 26.4%를�차지할�것으로�

예상�

▪ 전기차용�에너지저장장치�시장은� 초기� HEV� 시장에서� 출발하여� PHEV,� EV� 시장� 등으로� 확대가�예

상되지만,� 에너지� 저장시스템의�크기가� 커짐에� 따라� 에너지� 밀도와� 가격이� 가장� 중요한� 인자로� 인

식되고�있음

▪ 향후�이차전지�수요는�미국,� 중국,� 유럽�중심으로�크게�증가할�것으로�보이며,� 특히� BYD를�제외하

고는� 전기자동차용� 이차전지를� 제조할� 수� 있는� 기술력을� 보유한� 이차전지� 업체가� 없는� 중국� 시장

에서�글로벌�이차전지�업체들이�치열하게�경쟁할�것으로�예상됨�

▪ 전� 세계적으로� 지금의� HEV� 위주의� 전략으로도� 연비� 및� 환경� 규제를� 달성할� 수� 없으므로,� 전기자

동차용�이차전지�수요�시장은�전체적으로�급격한�성장세를�보일�것으로�전망됨

*�자료:� SNE�리서치,�이트레이드�증권�리서치

[� 주요� 국가별�전기자동차용�이차전지�수요전망� ]

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� 전력� 저장시스템용� 이차전지� 시장� 규모는� 2013년� 1,020백만달러,� 2015년� 3,665백만달러,�

2018년� 24,942백만로�연�평균� 89.5%�성장할�전망� �

▪ 미국� DOE� Global� Energy� Storage� Database에� 등록한� 등록되어� 있는� 2010년� 이후� 진행되고� 있

거나�현재�계획�단계에�있는�전� 세계� ESS� 프로젝트�중� 배터리�타입� ESS는�전체의� 58.4%에�육박

▪ 리튬이온전지는� 배터리� 타입� ESS중� 65.7%를� 차지하고� 있을� 만큼� 배터리� 타입� 기술� 중에는� 압도

적으로� 많은� 비중을� 차지하고� 있다할� 수� 있으나,� 리튬이온전지는� 에너지� 밀도가� 높고,� 높은� 출력�

구성하는데�유리하며�저장�효율�및� 수명�특성이�우수한�반면�가격이�비싸다는�단점이�있음

나.� 국내시장

� 이차전지의�국내시장(모바일� IT용,� 자동차용,� 전력저장용�이차전지)� 규모는� 2015년� 512,058억�

원으로�추정

▪ (비중)� 모바일� IT용� 이차전지�비중이�대부분(505,066억� 원)이며�자동차용�시장은�시작단계�

▪ (시장)� 모바일� IT용� 이차전지�시장은�연평균� 23.6%�성장,� 2017년� 914,110억� 원� 예상

� 국내� 모바일� IT용� 이차전지의�세계시장�점유율은� 2009년� 31.4%에서� 2013년� 45.4%로� 성장

하였으며,� 현재의� 성장률을� 유지할� 경우� 2018년� 68.9%의� 세계� 시장� 점유율이� 기대되어� 모바

일� IT용�이차전지�시장을�주도할�것으로�예상�

� 자동차용� 이차전지� 규모는� 2014년� 5,913억� 원으로� 세계� 시장의� 4.3%에� 불과하나� 자동차용�

이차전지�세계�시장의�성장과�더불어� 2018년� 19,293억� 원� 예상�

(단위 : 백만달러)

구분 주요품목  ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

국내시장

모바일�

IT용�

이차전지

576,517 725,948 914,110 1,129,840 1,396,482 23.6

자동차용�

이차전지14,014 16,443 19,293 27,125 38,139 40.6

전력�

저장용�

이차전지

- - -

이차전지�

시장� 규모590,547 742,408 933,404 1,158,354 1,437,518 24.1

� *� 자료:� IIT,� Hiedge,� Frost� &� Sullivan,� 노무라�종합연구소,� 국내� 시장은�세계시장의� 10%�가정,

1US달러=1,160원� 가정,� 자동차용� 및� 전력저장용� 이차전지는� 이차전지에� 포함되므로� 합계는� 이차전지� 시장(2015년� 현재�

기준)

[ 이차전지 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

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다.� 무역현황

� 하이브리드� 금속공기전지� 기술의� 공정기술로� 품목� 단위의� 무역현황을� 분석하는데� 수출품목� 중�

기타� 일차전지� 품목의� 무역현황을� 살펴보았으며,� 수출량에� 비하여� 수입량이� 급격히� 증가하는�

추세

▪ 하이브리드�금속공기전지�기술의�수출현황은� ‘11년� 233만� 달러에서� ’15년� 156만� 달러�수준으로� 감

소하였으며,� 수입현황은� ‘11년� 817만� 달러에서� ’15년� 1,151만� 달러� 수준으로� 감소하여� 무역수지�

흑자폭이�증가

▪ 최근� 5년(‘11~’15년)간� 연평균� 성장률을� 살펴보면� 수출금액은� ­9.5%로� 감소하였으며,� 수입금액은�

9.0%로�증가하여�전체�무역수지는� 14.3%�증가한�것으로�나타남�

� 무역특화지수는� ‘11년(-0.56)부터� ’15년(-0.76)까지� 증가한� 것으로� 나타나� 점차� 수입특화상태

로�국내�기업의�수입량이�증가하고�있는�것으로�나타났음

(단위 : 천$)

구분 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15CAGR

('11~'15)

수출금액 2326 1739 1459 1197 1559 -9.5%

수입금액 8165 7215 9190 11061 11511 9.0%

무역수지 -5839 -5476 -7731 -9864 -9952 14.3%

무역특화지수* -0.56 -0.61 -0.73 -0.80 -0.76  

� *� 무역특화지수� =� (상품의�총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로�산출되며,� 지수가� 0인�경우�비교우위는�중간정도이며,� 1

이면�완전�수출특화상태를�말함.�지수가� -1이면�완전�수입특화�상태로�수출물량이�전혀�없을�뿐만�아니라�수입만�한다는�뜻

� *�자료� :� 관세청�수출입무역통계�HS-Code(6자리�기준)�활용

[ 하이브리드 금속공기전지 관련 무역현황 ]

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4.� 기술환경분석

가.� 기술개발�트렌드

◳ 세계적으로�연구결과�수가�증가하는�추세

� 최근� 5년간� 연구� 결과� 발표� 논문이� 급증하는� 추세이며,� 세계적인� 석학들이� 연구� 및� 해외� 유명�

학술지에�게재되는�논문의�편수도�증가하는�추세

*�자료:� Scopus�논문�통계�분석�결과,� 2014년� 8월

[� 리튬공기�이차전지�관련�년도별,� 국가별�논문� 출판�현황� ]

� 리튬공기전지에� 대한� 연구는� 미국에서� 주도적으로� 진행되고� 있으며,� 유럽쪽에서도� 많은� 관ㅅ미

을�보이고�있음

� 최근에는� 한국,� 중국,� 일본에서도� 많은� 연구가� 이루어지고� 있으며,� 그� 외� 선진국에서도� 리튬공

기전지에�대한�보고가�계속�진행되고�있음

◳ 전기자동차에�적용할�경우,� 이론적으로�한번�충전으로� 800km를�달릴�수� 있음

� 2009년� IBM은� 차세대� 선도� 가능한� 기술로서� 전기자동차용� 리튬-공기� 전지� 기술을� 채택하고�

“Two� billion� Electric� Cars"� 시대를�열� 수� 있는�미래�기술로�육성�

▪ 특히� “Almaden� Instirute� 2009"� 행사에서� 500마일(800km)을� 달릴� 수� 있는� 전기자동차용� 전지

로서�가볍고�고에너지�밀도의�전지�시스템을�개발한다는�야심찬�계획

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*�자료:� Toyota�Motors,� (2012년)

[� 리튬공기�이차전지�전기자동차에�적용할�경우� 장점� ]

▪ 대표적인� 개발� 사례를� 살려보면,� 미국의� PolyPlus사는� 리튬공기� 전지를� 개발하고� 있으며,� 리튬� 전

도성�고체�전해질�막,� 밀봉�기술�등� 리튬�금속의�보호�기술에�역량을�집중�

▪ 영국� St.� Andrews� 대학의� Baruce� 교수팀은�비수계�유기�전해질에서�높은�활성을�갖는�양극�산화

물�촉매를�개발하고�있으며,� STAIR(St.� Andrews� Air)로�명명된� Proto� 전지를�발표

▪ 일명� STAIR전지에�전하를�저장하기�위하여�용량을�지금까지� 3배로�확대

▪ 상용에� 5년정도의�시간을�예상하고�있음

◳ 핵심소재에�관한�연구위주로�이루어지고�있음

� 기존� 리튬공기� 전지용� 양극� 소재는� 가볍고,� 다고성� 구조의� 높은� 전도도를� 가지는� 탄소� 재료를�

바탕으로�연구가�지속됨

▪ 다양한�종류의� 탄소� 재료들을� 양극재로� 적용하거나,� 주로� 양극재의� 나노� 구조� 설계또는� 표면� 개질�

등의�연구가�진행됨

� 2012년� 영국의� Peter� G.� Bruce� 교수� 그룹에서� 일반적으로� 사용하는� 탄소� 양극재가� 리튬공기

전지�충전시�발생하는�고전압에서는�불안정하여�부반응을�일으키는�것으로�보고함

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*�자료:�Muhammed�M.� Ottakam� Thotiyl� et� al.� (2013년)

[� 탄소전극의�안정성에�대한�리튬공기�이차전지�관련�논문� ]

� 탄소� 양극재가� 리튬공기전지� 충전� 시� 3.5V이상에서는� 방전� 생성물인� Li2O2와� 화학� 반응을� 통

해� Li2CO3를�형성하는�것을�보고함

*�자료:� Zhangquan.� Pend� et� al.� (2012년)

[� Nano-porous� gold를� 사용한�리튬공기전지�관련�논문� ]

� 리튬공기전지� 양극� 재료로서� 탄소� 소재의� 낮은� 안정성에� 대한� 연구� 보고� 이후,� 비탄소계� 재료�

기반의�양극재를�도입하여�높은�안정성을�바탕으로�낮은�과전압과�우수한�수명�특성을�보임�

*�자료:�Muhammed�M.� Ottakam� Thotiyl� et� al.� (2013년)

[� Titanium� carbide를�사용한�리튬공기전지�관련�논문� ]

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� 새로운� 대안으로� 2013년� Peter� G.� Bruce� 교수� 그룹에서� 충전� 과전압을� 획기적으로� 낮출� 수�

있는�액상�촉매(soluble� catalyst)를�보고�하였음

▪ 소량의� 액상� 촉매로� 충전� 과전압� 1V이하로� 낮추는데� 성공하였으며,� 100싸이클� 동안� 안정적인� 충

방전이�가능하였음

� 액상� 촉매� 개념의� 도입� 이후로� 2014년� 2월에� John� B.� Goodenough� 그룹에서도� 유사한� 개

념의� 유기� 전해질에� 용해된� 촉매를� 이용하여� 과전압을� 낮추는데� 성공하였으며� 전� 세계적� 다양

한�그룹에서�액상�촉매에�대한�연구가�활발히�진행�중

*�자료:� J.� B.� Goodenough,� J.� Am..� (2014년)

[� FePc� 액상� 촉매를�사용한�리튬공기전지�관련�논문� ]

� 2013년�이전까지는�기존의� Fuel� Cell에서�가져온�고체�촉매(예:� Pt,� Au,� Pd,� Ru� 등)를� 사용하

여� 충전� 과전압을� 낮추는� 연구가� 지속됨.� 하지만� 반응생성물이� 고체이기� 때문에� 고체� 촉매가�

효과적으로�충방전�과전압을�낮추는데�한계가�있음

◳ 국내에서도�전지시스템,� 양극,� 촉매�전해질�소재에�대한�기초연구�진행

� 리튬공기전지의� 문제점인� 낮은� 싸이클� 특성과� 충방전시� 걸리는� 큰� 과전압을� 해결하기� 위해� 여

러� 가지� 촉매를� 이용하여�싸이클� 특성을� 향상시키고�과전압을� 줄이는� 연구가� 진행되었으며,� 그�

중� 2012년� 한양대� 선양국� 교수� 그룹에서� 촉매� 없이� 잘� 디자인된� 셀� 시스템만으로� 용량�

1000mAh/g으로� 100싸이클이�넘는�특성을�보임

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*�자료:� Y.-K.� Sun.� et� al.� (2012년)

[� 리튬공기전지�디자인�및� 시스템�연구� ]

� 리튬공기전지에서는�양극을�보통� 넓은� 표면적과� porous한� 구조로� 인해� 산소의�유입이� 쉽기�때

문에� 탄소� 재료를� 이용하며� 탄소� 재료� 중에서도� 2013년에� 서울대� 강기석� 교수� 그룹에서� 제시

한� well-aligned� CNT를� 리튬공기전지의�출력�특성�및�수명�특성을�개선�

*�자료:� K.� Kang� et� al.� (2013년)

[� well-aligened� CNT를�이용한�리튬공기전지�양극�소재� ]

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� 리튬공기� 전지의� 가장� 큰� 문제점인� 높은� 충전� 과전압을� 줄이기� 위해� 촉매� 연구가� 많이� 진행되

고� 있으며,� 최근� KAIST� 최장욱� 교수� 그룹에서� surface� charge를� 조절하여� 획기적으로� 낮은�

충전�과전압을�나타낸�연구가�있음

*�자료:� J.� Choi� et� al.� (2014년)

[� Surface� charge를�이용한�리튬공기전지용�촉매�특성� ]

� 최근�트랜드에�따라�액상�촉매�연구가�활발히�진행되고�있는데�국내에서도�최근�경기대�박용준�

교수�그룹에서� 액상�촉매와� polydopamine을� 이용하여� 낮은� 충전� 전압으로�리튬공기전지의�효

율을�극대화�시킨�연구가�있음

*�자료:� Y.� J.� Park� et� al.� (2014년)

[� 리튬공기전지용� Polydopamine과�액상� 촉매� ]

� 리튬공기전지의� 가장� 큰� 문제� 중에� 하나가� 방전� 중� 생성되는� 산소의� 중간생성체인� 리튬슈퍼옥

사이드에� 의한� 전해질� 분해이고� 이를� 극복할� 수� 있는� 새로운� 전해질� 시스템의� 개발이나� 이에�

대한�기초�연구�수준으로�진행되고�있음

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나.� 주요업체별�기술개발동향

(1)� 해외업체동향

� 주요�선진국(미국,�유럽,�일본�등)들이�주도,�다양한�분야로의�응용을�위한�기술개발�집중�투자�중

구분 개발현황

BASF

§ 아연공기�전지� 개발� :� 사업화를�위해� ReVolt(스)와� 공동�연구�중�

§ BASF� :� 차세대�전지� 기술� 개발을�위행� 2015년까지� 1억달러�이상� 투자,� 에너지�밀도를�혁신

적으로�개선하는�금속�공기전지의�연구�개발�집중�

IBM

§ 전기자동차용�리튬공기전지�개발�프로젝트(배터리� 500)추진

§ 1회�충전으로� 800km� 주행�가능한�배터리�개발

§ 향후� 5년내에�현재의�전지보다� 10배이상�에너지�밀도를�향상한�전지으�시제품�개발

§ 2020년에는� 제품의� 상용화를� 목표로� 아르곤� 연구소� 등� 다수의� 미국� 국립� 연구소들과� � � � �

긴밀하게�협력

EOS� Energy

§ 전력�장치�및�운송�수단을�위한�저비용의�충전� 가능한�고에너지�공기아연�전지를�개발�수행

§ 전해질�개선�및�전지� 설계를�통한� 단점�보완

§ 2012년� 제조� 시작,� 2013년� 전력망� 저장� 설비를� 위해� MW규모의� 시스템� 확정� 예정

($160/kW)

Metallic�

Power

§ 1995년부터� Zinc� Air� Battery� 개발

§ Zinc� Air� Battery� 및� Zinc� Recycling� System� 개발에�주력�

AER� Energy§ Zinc/Air� Battery� 개발�

§ Air� breathing� system�채용� :� 세계� 최고�에너지�밀도� (335Wh/kg,� 1,000Wh/ℓ)

eVionyx§ Electric� Scooter,� Portable� Power용으로�개발�

§ Cathode,� Anode,� Membrane� 등� 부품�단위의�상용화도�병행�

도요타

§ 리튬공기�전지� 개발� :� NEC와� 파나소닉과�제휴를�통해�개발�진행� 중

§ 자동차�동력에�사용되는�차세대�전지� 개발에�참여�

§ 전지연구부를� 신설하고� 대학이나� 연구소� 제휴해� 2030년� 목표로� 금속과� 산소의� 반응을� 이용

한�하이브리드�금속공기전지�등의� 개발

§ 1,000km�주행�가능한�전기차용�축전지�개발�

§ � 도쿄공업대학/고에너지�기속연구기구와�함께�시제품�제작,� 2016년부터�실용화�예정

POWERZIC

§ Zn/Air� Battery� 개발� :� 보고�전원�없이� Zn/Air� 전지만을�동력으로�사용

§ 중국�상하이에�생산�라인을�갖춘�미국계�회사

§ e-Bike,� e-Scooter,� e-Car,� e-BUS� 등�전기자동차용�전원�개발� :� 1충전� 130mile(200km)

CLEPS

§ CLEPS(Central� Laboratory� of� Electrochemical� Power� Source)� 군수용품을� 생산하는�

Mussala에� 기술을� 이전하여� 전기적� 충전시스템을� 이용한� 아연공기전지를� 개발하여� 군용�

power� pack으로�사용함.

[ 주요 세계 업체의 개발현황 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 하이브리드�금속공기전지�▣� ▣

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(2)� 국내업체동향

� 선진국�대비�기술경쟁력이�부족하지만,� 특수용도로�개발�중에�있음

▪ 산발적인� 지원으로� 인해,� 국내� 기술수준은� 선도국(미국)대비� 미약한� 수준으로� 국책사업� 차원의� 적

극적인�지원이�시급함

구분 개발현황

미트§ 아연공기�배터리의�시제품�완성,� 한국과�미국� 국방부�납품� 완료�

§ 공공교통�시장을�겨냥한�대형�아연공기전지의�필드�테스트�진행�중

EMW�에너지 § 아연공기전지� :� 미� 국방부�납품을�위한� 테스트�진행� 중�

LG� 화학

§ 하이브리드�금속공기전지를�포함한�차세대�전지관련�연구�개발에� 500억원�이상� 투자

§ 리튬이온�전지� 이후의�배터리�기술�확보에�노력

§ 타깃으로�정해�연구중인�리튬에어�배터리의�위험성을�획기적으로�줄이는�방안에�대한�고민�중

레오모터스

§ 아연공기연료전지� 프로토� 타입� 제작� :� 1kW급� 용량을� 갖춘� 모델로� 구슬� 형태� 아연을� 연료로�

공급하는�방식의�제품

§ 아연볼을�자동공급하고배출,� 전해액�순환�공급�장치까지�개발

§ 10kW급�아연공기�연료전지를�개발해�소형차에�탑재한�뒤�시험�운행할�계획

[ 주요 국내 업체의 개발현황 ]

� EMW� 에너지는�아연� 공기� 전기� 개발� 업체로� 현재� 미트와� 국내에서�가장� 활발한� 연구� 개발� 및�

활동을�진행하고�있는�것으로�나타남

▪ 공기극� 촉매� 물질로� 백금을� 대체할� 수� 있는� 물질을� 개발하여� 원가를� 감소시켰으며,� 상기� 대체� 물

질의�구조는� 10nm� 간격으로�백금�분자를�심는�기술임

� 미트는� 자체� 개발한� 마그네슘� 금속� 공기� 전지� 배터리를� 미군의� 휴대용� 통신� 장비로� 납품하며�

연구� 용역� 및� 자체연구를� 통해� 아연� 공기� 전지� 뿐만� 아니라� 마그네슘� 전지,� 알루미늄� 전지� 등

을�개발하고�있음.� 테플론�형태의�탄소�복합�구조의�시트를�개발함

▪ 아연연료� 전지용� 아연� 볼(20,000/kg),� 아연� 판(5,000/장),� 알루미늄� 판(10,000/장),� 마그네슘� 판

(10,000/kg)� 등의� 금속� 음극재는� 별도로� 판매하는� 사업을� 진행� 중임.� 자체� 연구를� 통해� 공기� 양

극�개발�판매중임

� 레오모터스는� 내부와� 외부를� 모두� 산화� 가능하게� 만든� 아연구슬을� 개발함.� 차량용� 아연� 공기�

전지�개발에�집중하고�있음

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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다.� 기술인프라�현황

� 전기� 자동차� 및� 에너지� 저장용� 중대형� 전지의� 국제� 표준화� 규격을� 제정하는� IEC와� ISO에� 표준안을�

적극적으로� 제안하고� 있으며,� 국제� 표준화로� 연결� 가능한� 정부� 지원� 기술� 개발� 과제� 추진� 및� 국내

외�표준�규격�대응위원회�및�포럼�결성을�추진하고�있음�

▪ 전기차용� 이차� 전지를� 녹색기술로� 지정하였으며,� 차세대� 전지� 이노베이션� 센터(KETI,� KIST,� KERI)

를�구축하여�신규개발�소재의�특성�분석을�위한�인프라를�구축을�진행함

▪ 산업통상자원부에서는� 2020년에� ESS(Energy� Storage� System)분야에서� 세계� 3대� 강국으로의� 도

약을�목표로�세계시장�점유율� 30%�달성을�목표로�하는� K-ESS� 2020� 정책을�발표함

▪ 2020년까지� 기술개발에� 2조원(정부:� 0.5조원,� 민간:� 1.5조원),� 설비� 구축에� 4.4조원� 투자(민간)�

총� 6.4조원�규모의� R&D� 및�설비를�투자할�예정임

� � 자료:�에너지�저장�로드맵,�중장기�그린�로드맵(산업통상자원부)

[� 리튬공기전지�로드맵� ]

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라.� 특허동향�분석

(1)� 연도별�출원동향

� 하이브리드� 금속공기전지� 기술의� 지난� 7년(‘10~’16)� 간� 출원동향2)을� 살펴보면� 연도별로� 출원�

경향이�대체적으로�증가하며�하이브리드�금속공기전지�관련�기술개발�활발

▪ 각�국가별로� 살펴보면� 일본,� 미국,� 한국의� 출원경향은�지속적으로�증가하는� 경향을� 보이며,� 유럽은�

2012년까지�증가하다�감소하는�경향을�보이고�있음

� 국가별� 출원비중을� 살펴보면� 일본이� 32.4%로� 최대� 출원국으로� 하이브리드� 금속공기전지� 기술을�

리드하고� 있는� 것으로� 나타났으며,� 미국이� 30.3%,� 한국이� 29.7%로� 비슷한� 수준의� 출원비중을�

보이고�있음

[� 하이브리드�금속공기전지�분야�연도별�출원동향� ]

2) 특허출원 후 1년 6개월이 경과하여야 공개되는 특허제도의 특성상 실제 출원이 이루어졌으나 아직 공개되지 않은 미공

개데이터가 존재하여 2015, 2016년 데이터가 적게 나타나는 것에 대하여 유의해야 함

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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(2)� 국가별�출원현황

� 한국의� 출원현황을� 살펴보면� ‘11년� 이후� 출원이� 증가하는� 경향을� 보이고� 있으며,� 외국인의� 출

원이�점차�증가

▪ 외국인의� 출원� 증가현상이� 두드러지는� 이유를� 살펴보면� 하이브리드� 금속공기전지� 기술의� 국내� 시

장에�대한�외국인의�선호도가�증가하고�있는�것으로�추정

� 일본의� 출원현황은� ‘10년� 이후� 점차� 증가하다� ‘13년에� 감소하다� ‘14년에� 증가추세로� 변화하였

으며,� 출원인�대부분이�자국�출원으로�일본�내의�기술력이�우수한�것으로�추정

� 미국의� 출원현황은� ‘10년� 이후� 점차� 증가하다� ‘14년에� 감소추세로� 변화하였으며,� 유럽은� ‘12까

지� 출원이� 증가하다� 감소하는� 경향을� 보임.� 미국과� 유럽의� 경우� 출원인� 대부분이� 외국인으로�

미국과�유럽은�자국인의�출원이�미미한�것으로�분석됨

[ 국가별 출원현황 ]

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(3)� 투입기술�및� 융합성�분석

� 하이브리드�금속공기전지�분야의�투입기술을�확인하기�위하여�특허분류코드인� IPC� Code3)를�통

하여� 살펴본� 결과� 하이브리드� 금속공기전지�분야의� 가장� 높은� IPC는� H01M� 기술분야가� 674건

으로�가장�많이�차지하고�있으며,� 이어서� H02J가� 10건,� C08L가� 8건으로�다수를�차지

▪ 이외에� C07C,� G01R,� C08G,� C08J,� F16J� 등의� 기술이� 투입되어� 있어� 하이브리드� 금속공기전지�

분야에�다양한�기술이�융합되어�존재

▪ 더불어� 해당� IPC의� 특허인용수명을� 살펴보면� B21D� 기술분야의� 수명이� 10년으로� 가장� 긴� 것으로�

나타났으며,� C23C� 기술분야는� 7년으로�가장�짧은�것으로�분석

IPC 기술내용 특허인용수명(TCT)4)

H01M 화학적�에너지�전기적�에너지�직접� 변환하기�위한�방법�또는� 수단 8년

H02J 전력급전�또는�전력배전을�위한� 방식;� 전기에너지�축적하기�위한�방식 7년

C08L 고분자�화합물의�조성물 8년

C07C 비환�화합물�또는�탄소환�화합물 9년

G01R 전기변량의�측정;� 자기변량의�측정 7년

C08G 탄소-탄소�불포화결합만이�관여하는�반응�이외의�반응으로�얻는�고분자�화합물 8년

C08J마무리;� 일반적�혼합� 방법;� 서브클래스� C08B,� C08C,� C08F,� C08G�또는�

C08H에�포함�되지� 않는�후�처리7년

F16J 피스톤;� 실린더;� 압력용기�일반;� 밀봉장치 10년

C07F탄소,� 수소,� 할로겐,� 산소,� 질소,� 황,� 셀레늄� 또는� 텔루르� 이외의� 원소를� 함

유하는�비환식,� 탄소� 고리�또는�이종원자�고리� 화합물7년

[ 하이브리드 금속공기전지 분야 상위 투입기술 ]

3) 전세계적으로 통용되고 있는 국제특허분류(IPC: International Patent Classification)를 통해 특허정보 기술분야에서 공지기술을 조사할 수 있으며, 기술 및 권리정보에 용이하게 접근 가능

4) 특허인용수명 지수는 후방인용(Backward Citation)에 기반한 특허인용수명의 평균, Q1, Q2(중앙값), Q3에 대한 통계값을 제시함. 특히 이와 같이 산출된 Q2는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기 또는 기술수명주기)라고 부름

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

59

� 투입기술이� 가능� 많은� H01M� 분야와� 융합이� 높게� 이루어진� 기술은� H02J� 분야로� 나타났으며,�

H01B,� B01J� 분야와도�나타난�것으로�분석

▪ 이외에� B01J� 분야와� 융합된� 기술은� H01M,� C07C,� C04B� 분야와� 융합된� 기술이� 많은� 것으로� 나

타났으며,� H02J� 분야와�융합된�기술은� H01M,� H01B,� B21D� 기술로�분석

[ 하이브리드 금속공기전지 분야 IPC 기술 및 융합성 ]

(4)� 주요출원인�분석

� 세계� 주요출원인을� 살펴보면� 주로� 일본의� 출원인이� 다수의� 특허를� 보유하고� 있는� 것으로� 나타

났으며,� 전자,� 자동차�분야의�출원인이�대부분

▪ 주요� 일본� 출원인을� 살펴보면� NIPPON� TELEGR� TELEPH,� SHARP,� HITACHI� 등� 전기전자� 기업과�

TOYOTA� MOTOR� CORP� 등� 자동차� 기업이� 다수� 출원을� 하고� 있는� 것으로� 나타났으며,� 이들� 일본� 출

원인은�주로�일본�본국에�출원건수가�높은�것으로�나타남

▪ 한국� 출원인으로는� 삼성전자와� 현대자동차,� 엘지화학� 등� 3개� 기업이� 상위출원인으로� 나타나� 하이

브리드�금속공기전지�관련�기술을�다수�보유

� 가장� 많은� 특허를� 보유하고� 있는� 삼성전자의� 3극� 패밀리수가� 17건으로� 국외� 시장을� 확보하며�

출원을�하고�있는�것으로�보이며,� 프랑스의� ELECTRICITE� DE� FRANCE도� 21건으로�다국적�시장

을�확보

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� 한국� 기업인� 삼성전자가� 확보한� 특허의� 피인용지수가� 1.08로� 가장� 높게� 나타나� 기술의� 파급성

이�높은�원천기술을�다수�보유하고�있는�것으로�분석됨

주요출원인 국가

주요� IP시장국� (건수�%) 3극

패밀

리수

(건)

피인용

지수주력기술�분야

한국 미국 일본 유럽

IP시

장국

종합

삼성전자 한국

50 38 13 4

한국 17 1.08 리튬공기전지

48% 36% 12% 4%

TOYOTA�MOTOR 일본

2 9 57 2

일본 10 0.00 리튬공기전지

3% 13% 81% 3%

NIPPON� TELEGR�

TELEPH일본

0 0 34 0

일본 0 0.00 리튬공기전지

0% 0% 100% 0%

SHARP 일본

0 8 26 0

일본 0 0

하이브리드�

금속공기전지�

및� 에너지�

시스템0% 24% 76% 0%

현대자동차 한국

26 7 0 0

한국 0 0.50 리튬공기전지

79% 21% 0% 0%

HITACHI 일본

1 5 22 0

일본 0 0금속공기이차전

지4% 18% 79% 0%

PHINERGY 미국

7 11 4 6

미국 17 0

하이브리드�

금속공기전지�

및� 에너지�

시스템25% 39% 14% 21%

ELECTRICITE� DE�

FRANCE프랑스

6 5 5 5

한국 21 0.33금속공기이차전

지29% 24% 24% 24%

BOSCH 독일

1 13 0 5

미국 0 0.29금속공기이차전

지�전지설계5% 68% 0% 26%

엘지화학 한국

15 2 1 1

한국 4 0

리튬공기전지�

양극,� 전해질�및�

분리막79% 11% 5% 5%

[ 주요 출원인의 출원현황 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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(5)� 국내�출원인�동향

� 국내� 출원인� 동향을� 살펴보면� 대기업은� 삼성전자의� 출원건수가� 가장� 높게� 나타났으며,� 중소기

업에서는�레오코터스의�출원건수가�높게�나타남

▪ 대기업의� 주요� 출원인은� 삼성전자,� 현대자동차,� 엘지화학,� SK이노베이션� 등이� 있으며,� 중소기업의�

주요�출원인은�레오모터스,� EMW� ENERGY,� 엘라켐�등이�주요�출원인인�것으로�나타남

� 기업�이외의�주요출원인을�살펴보면�한국에너지기술원,� 한국과학기술연구원,� 한국전기연구원�등�

연구소/공공기관의� 출원이� 다수� 나타났으며,� 대학은� 한양대학교,� 울산과학기술원,� 한국과학기술

원,� 인하대학교�등의�출원이�높은�것으로�분석됨

[�국내�주요출원인의�출원�현황� ]

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5.� 중소기업�환경

가.� 중소기업�경쟁력

� 하이브리드� 금속공기전지� 분야의� 중소기업� 경쟁력은� 기술분류별로� 차이가� 있으나� 음극,� 공기극,�

분리막�기술은� 중소기업이�다수�참여하여�시장에서의�역할이� 큰� 분야로�나타났음.� 음극,� 공기극은�

대부분� 수입에� 의존하는� 경향이� 있으므로� 중소기업의� 원천기술을� 높혀� 국산화를� 이룩해야� 할� 부

분으로� 판단됨.� 전해질� 기술은� 대기업의� 영향력이� 높아� 중소기업이� 참여하기� 어려운� 부분으로� 나

타났음

기술�분류 주요�기술 대기업 중소기업중소기업�

참여영역

중소기업�

참여정도

음극

유기,�무기계�음극�

보호막�기술,�고체�

분리막�기술,�음극요소�

일체화,�음극�부품화를�

위한�밀봉기술,�일체형�

음극�대면적�제조기술

삼성전자,�

삼성전기,�

엘지화학,�

SK이노베이션

,� 현대중공업,�

한국로템

미트,� EMW에너지,�

엘라켐,� 홍림퓨얼셀,�

지성중공업

유기,�무기계�음극�

보호막,�음극�

표면적�처리

공기극

신규�촉매�합성기술

탄소�담지체�기공/표면�

구조제어기술

촉매�및�탄소담지�복합체�

최적화

공기극�내구성/신뢰성�

향상�기술

공기극�대형화�제조�기술

삼성전자,�

삼성전기,�

엘지화학,�

현대중공업,�

현대자동차,�

한국로템

미트,� EMW에너지,�

엠파워,� 레오모터스

촉매,�탄소담지�

복합체,�공기극◕

전해질

비휘발성,� 난연성�

이온성�액체� 설계�및�

합성기술

전해액�첨가제�기술

이온성�액체�적용�복합�

전해질�기술

삼성SDI,�

엘지화학,�

SK이노베이션

미트,� 코캄,� 비츠로셀

전해액� 첨가제,�

이온성� 액체� 적

용�복합� 전해질�

분리막

고이온전도성�고분자�

전해질�기술

대면적�코팅/증착�제조�

기술

삼성SDI,�

엘지화학,�

SK이노베이션

미트,� 코캄,� 비츠로셀,고이온전도성� 고

분자�전해질◕

� 중소기업�참여정도와�점유율은�주요제품�시장에�참여하는�중소기업의�참여규모와�정도(업체수,� 비율� 등)를�고려하여� 5단계로�구분�

(낮은�단계:�○,�중간�단계(◔,� ◑,�◕)� 높은�단계:�●)�

[ 리튬공기전지 분야 중소기업 현황 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

63

나.� 중소기업�기술수요

� 하이브리드�금속공기전지�분야의�중소기업의�기술수요를�파악하기�위하여�중소기업�기술수요조사�

및� 중소기업청� R&D신청과제(2013~2015년)를� 분석한� 결과� 아래� 표의� 내용과� 같은� 수요들이� 다

수�있는�것으로�분석

▪ 하이브리드� 금속공기전지� 중소기업� 음극� 중� 복합� 음극재� 개발과� 관련된� 기술개발에� 다수� 수요가�

있는� 것으로� 나타났음.� 공기극,� 전해질,� 분리막은� ESS� 차량� 시동� 배터리에� 응용되는� 부품개발에서�

중소기업이�접근하기에�기술장벽이�낮으며�공급�기업이�많기�때문인�것으로�분석됨

전략제품 기술�분류 관심기술

하이브리드

하이브리드�

금속공기전지

음극

리튬이차전지�흑연/금속/그래핀�복합계�음극재�개발

전기자동차�이차전지용�그래핀�복합� 음극재�개발

리튬이차전지�흑연/금속/그래핀�복합계�음극재�개발

1~3kw급�중형발전기�대체�및�다목적형�ESS(Energy� Storage� System)개발

리튬이차전지용�카본�코팅� 집전체�개발

캐소드�기공구조�향상을�통한� Li/SOCl2� 전지�성능� 향상�연구

공기극

ESS� 겸용� 차량�시동�배터리

1~3kw급�중형발전기�대체�및�다목적형�ESS(Energy� Storage� System)개발

리튬이차전지용�카본�코팅� 집전체�개발

캐소드�기공구조�향상을�통한� Li/SOCl2� 전지�성능� 향상�연구

전해질ESS� 겸용� 차량�시동�배터리

1~3kw급�중형발전기�대체�및�다목적형�ESS(Energy� Storage� System)개발

분리막

ESS� 겸용� 차량�시동�배터리

1~3kw급�중형발전기�대체�및�다목적형�ESS(Energy� Storage� System)개발

리튬이차전지용�고내열성�코팅분리막의�개발

[ 하이브리드 금속공기전지 분야 과제신청현황 및 수요조사결과 ]

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64

다.� 중소기업�핵심기술

(1)� 데이터�기반�요소기술�발굴

� 하이브리드�금속공기전지�기술의�특허�및� 논문데이터�검색을�통해�도출된�유효데이터를�대상으

로� 데이터마이닝� 기법(Scientometrics� 기법)을� 통해� 클러스터링된� 키워드의� 연관성을� 바탕으로�

요소기술�후보군을�도출

▪ 하이브리드� 금속공기전지� 기술의� 특허� 및� 논문� 유효데이터를� 기반으로� 키워드� 클러스터링을� 통하

여� 9개의�요소기술�후보군을�도출

▪ 제품별� dataset� 구축� :� 하이브리드� 금속공기전지� 기술� 관련� 특허/논문� 데이터를� 추출하여� 노이즈�

제거�후� 제품별� dataset� 구축

▪ 1차� 클러스터링� :� 키워드� 맵을� 통한� 고빈도� 키워드� 확인-빈도수(tf-idf)5)가� 상위� 30%에� 해당하는�

키워드를�대상으로� 1차� 추출

▪ 2차� 클러스터링� :� 1차� 클러스터링에서� 추출된� 고빈도� 키워드� 사이에서� 고연관도� 키워드를� 2차� 추

출� (고연관도�기준은�연관도수치6)가� 2이상인�클러스터로�제한)�

� 다음� 그림은� 키워드� 간� 연관네트워크를� 시각화한� 것으로,� 각� 키워드를� 나타내는� 원과� 키워드�

간의�연관도를�나타내는�직선으로�구성

▪ 각� 키워드가� 특허와� 논문� 중� 어느� 데이터에서� 도출되었는지� 원의� 색으로� 구분하였으며,� 키워드로�

도출된�클러스터는�황색음영으로�표시

▪ 키워드를� 나타내는� 원은� 고빈도의� 키워드일수록� 원의� 크기가� 크게� 표현되며,� 연관도를� 나타내는�

선은�키워드�사이의�연관도수치가�높을수록�굵게�표현

� 하이브리드� 금속공기전지� 기술� 전략제품의� 특허․논문� 유효데이터에� 대하여� 키워드� 클러스터링�

결과를�기반으로�요소기술�도출

� 데이터�기반의�요소기술�도출은�키워드� 클러스터링을�통해� 도출된�요소기술에�대하여�전문가의�

검증�및�조정을�통하여�요소기술을�도출

5)� 빈도수(tf-idf)� :� 각� 키워드가�출현되는�특허�또는� 논문수를�의미

6)� 연관도수치:� 두�개�이상의�키워드�사이의�특허� 또는�논문수를�의미

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[� 하이브리드�금속공기전지�분야�키워드�클러스터링� ]

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

01

graphene,

cathode4~7

1.� Nitrogen-doped� graphene� nanosheets� as� cathode� materials�

with� excellent� electrocatalytic� activity� for� high� capacity� lithium�

oxygen� batteries

2.� Graphene� nanosheets� as� cathode� catalysts� for� lithium-air�

batteries� with� an� enhanced� electrochemical� performance

클러스터

02assessment� 4~7

1.� Advanced� batteries� for� electric� vehicles:� an� assessment� of�

performance,� cost,� and� availability

2.� Lithium­oxygen� batteries—limiting� factors� that� affect�

performance.�

클러스터

03EVs,� HEVs 4~8

1.� Development� of� nickel/metal-hydride� batteries� for� EVs� and� HEVs

2.� Differential� capacitance� measurements� in� solvent-free� ionic�

liquids� at� Hg� and� C� interfaces

클러스터

04

high� energy�

density4~8

1.� Improvement� of� charge-discharge� cycling� efficiency� of� li� by�

low-temperature� precycling� of� Li

2.� Electrical� energy� storage� and� intercalation� chemistry

[� 하이브리드�금속공기전지�분야�주요� 키워드�및� 관련문헌� ]

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No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

05

Lithium/air�

battery 4

1.� A� novel� high� energy� density� rechargeable� lithium/air� battery

2.� Rechargeable� Li2O2� electrode� for� lithium� batteries

3.� Selection� of� oxygen� reduction� catalysts� for� rechargeable�

lithium-air� batteries-metal� or� oxide?

클러스터

06

Polymer

Electrolyte4~7

1.� Reaction� mechanisms� for� the� limited� reversibility� of� Li-O2�

chemistry� in� organic� carbonate� electrolytes

2.� A� polymer� electrolyte-based� rechargeable� lithium/oxygen�

battery

3.� Oxygen� reactions� in� a� non-aqueous� Li+� electrolyte

클러스터

07cathode 4

1.� The� pursuit� of� rechargeable� nonaqueous� lithium-oxygen� battery�

cathodes

2.� Cathodes� for� solid-state� lithium­oxygen� cells:� roles� of� NASICON�

glass-ceramics

클러스터

08

stability,�

long� cycle�

life

4~7

1.� A� Li-air� fuel� cell� with� recycle� aqueous� electrolyte� for� improved�

stability

2.� Characterization� of� the� lithium-organic� electrolyte� interface�

containing� inorganic� and� organic� additives� by� in� situ�

techniques

클러스터

09

interfacial�

enhancement4

1.� A� solid-state,� rechargeable,� long� cycle� life� lithiumair� battery

2.� Protective� coating� of� lithium� metal� electrode� for� interfacial�

enhancement� with� gel� polymer� electrolyte

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No 요소기술명 키워드

요소기술01 전기충전식�아연공기전지기술 Zinc-air� battery

요소기술02 탄소�또는�전도성�금속으로�구성된�공기극�구조� 개발Carbon� matrix,�

Graphene

요소기술03 첨가제에�의한� 리튬음극�안정화 Additives,� Anode

요소기술04 낮은�휘발성을�가지는�소수성�전해질의�개발 Electrolyte,� Ionic� liquid

요소기술05 균일�다공성�분리막에�의한� 리튬음극�안정화Porous,� Anode,�

Energy� density

요소기술06 금속-공기� 2차전지화�시스템을�위한� 분리막�개발 Solid-state� electrolyte

요소기술07 양극재용�망간계�산화물�촉매�개발Catalyst,� Manganese,�

Cathode

요소기술08 아연공기전지�설계�및�제조기술 Zinc-air� battery

요소기술09 기계적�충전식�아연공기전지기술 Zinc-air� battery,�

[� 하이브리드�금속공기전지�분야�데이터�기반� 요소기술� ]

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68

(2)� 요소기술�도출

� 산업․시장� 분석,� 기술(특허)분석,� 전문가� 의견,� 타부처로드맵,� 중소기업� 기술수요를� 바탕으로� 로

드맵�기획을�위하여�요소기술�도출

� 요소기술을�대상으로�전문가를�통해�기술의�범위,� 요소기술�간� 중복성�등을�조정‧검토하여�최종�

요소기술명�확정

분류 요소기술 출처

음극

첨가제에�의한�리튬음극�안정화 특허/논문�클러스터링

음극/분리막�요소�일체화전문가추천,� 특허/논문�

클러스터링

공기극

탄소�또는�전도성�금속으로�구성된�공기극�구조�개발기술수요,� 특허/논문�

클러스터링

이온액체와�겔공기극을�이용한�리튬공기전지기술/시장�분석,� 전문가�

추천,� 특허/논문� 클러스터링

고효율,� 고내구성의�신�촉매제�및� 전지의�가역성을�

향상시키는�양극전극개발

전문가추천,� 특허/논문�

클러스터링

귀금속�촉매/metal� tree,�역오팔구조의�귀금속/금속�나노구조체,�

팔라듐�나노입자/graphene�기반의�신규�양극재�개발

특허/논문�클러스터링,�

전문가추천

전해질

낮은�휘발성을�가지는�소수성�전해질의�개발기술수요,� 특허/논문�

클러스터링

고체무기화합물�전해질�타입� 리튬공기전지기술/시장�분석,� 기술수요,�

타부처로드맵

고효율�질화�장치�및�공정� 기술기술/시장�분석,� 기술수요,�

특허/논문�클러스터링

수계층을�가지는�복합�전해질의�개발전문가추천,� 특허/논문�

클러스터링

분리막 금속-공기� 2차전지화�시스템을�위한�분리막�개발 기술수요,� 타부처로드맵

[� 하이브리드�금속공기전지�분야�요소기술�도출� ]

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(3)� 핵심기술�선정

� 확정된� 요소기술을�대상으로�산․학․연� 전문가로� 구성된� 핵심기술� 선정위원회를�통하여� 중소기업

에�적합한�핵심기술�선정

� 핵심기술�선정은� 기술개발시급성(10),� 기술개발파급성(10),� 단기개발가능성(10),� 중소기업� 적합

성� (10)을� 고려하여�평가

분류 핵심기술 개요

음극 음극/분리막�요소� 일체화

음극/분리막�요소� 일체화

음극�부품화를�위한� 밀봉기술

일체형�음극�대면적�제조기술

공기극

리튬-공기�전지용�고활성�공기극�소재�개발Binder� 및� Catalyst-free� 공기극�담체� 소재

비탄소계�공기극�담체�소재

리튬-공기�전지용�고활성�공기극�표면처리공기극�구조�및�표면�제어(처리)� 기술

3-D� 공기극�구조�설계� 및� 소재�개발

전해질

이온성�액체함유�복합고분자�전해질�소재개발

고분자�매트릭스�설계�및�합성

유무기�고체�전해질�복합화

이온성�액체�기반�복합� 고분자�전해질

고분자�전해질�유무기�하이브리드�소재합성유무기�복합� filler� 개발

전해질�첨가제�설계/합성�

분리막 균일�다공성�분리막에�의한�리튬음극�안정화 전기화학적�성능� 개선을�위한� 분리막�개발

[� 하이브리드�금속공기전지�분야�핵심기술� ]

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6.� 기술로드맵�기획

가.� 하이브리드�금속공기전지�기술로드맵

� 최종� 중소·중견기업� 기술로드맵은�기술/시장� 니즈,� 연차별� 개발계획,� 최종목표� 등을� 제시함으로

써�중소기업의�기술개발�방향성을�제시

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나.� 연구개발�목표�설정

� 로드맵�기획� 절차는� 산‧학‧연�전문가로�구성된� 로드맵� 기획위원회를�통해� 선정된�핵심기술을�대

상으로�기술요구사항,� 연차별�개발목표,� 최종�목표를�도출

분류 핵심기술 기술요구사항연차별�개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

음극음극/분리막�요소�

일체화

음극수명

(회)150회 180회 200회

내부식성�

강화기술�개발

공기극

리튬-공기�전지용�고활성�

공기극�소재�개발

공기극�실용량�

(탄소,촉매,바

인더�무게�

기준)

(mAh/g)

500�mAh/g 600�mAh/g 700�mAh/g

산소의�

환원반응을�

촉진하는�촉매를�

담지한�전극개발

리튬-공기�전지용�

고활성�공기극�

표면처리

경화층�

증대정도

(%)

120% 150% 200%공기극�구조�및�

표면�제어(처리)

전해질

이온성�액체�함유�

복합�고분자�전해질�

소재개발

전해질�이온�

전도도

(S/cm)

2×10-3�

S/cm�

3×10-3�

S/cm�

3×10-3�

S/cm

리튬이온의�

고전도성�

달성기술�개발�

고분자�전해질�유무기�

하이브리드�소재합성

에너지밀도�

(Wh/kg)

350�

Wh/kg

400

Wh/kg

450

Wh/kg

리튬이온의�

고전도성�

달성기술�개발

분리막균일�다공성�분리막에�

의한�리튬음극�안정화

전해질�이온�

전도도

(S/cm)

2×10-3�

S/cm

3×10-3

S/cm

3×10-3

S/cm

저온성능�

강화기술,�넓은�

전위안전성�

확보기술

[� 하이브리드�금속공기전지�분야�핵심기술�연구목표� ]

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다.� 핵심기술�심층분석

음극,� 분리막�일체화

기술개발�

필요성

▪ 막전극�접합체의�절곡부에서�전해질막의�균열�등에�의한�손상�방지

� -� 공기의�크로스-오버�및�단락이�발생�방지

기술개발전략

▪ 음극/분리막�요소�일체화

▪ 음극�부품화를�위한�밀봉기술

▪ 일체형�음극�대면적�제조기술

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 금속�공기�전지� 셀 FUJIKURA� RUBBER�

2 아연공기� 2차� 전지�및�이의�제조방법� 울산대학교

3 금속-공기전지 삼성전자

4 RECHARGEABLE� ALKALI� METAL-AIR� BATTERY HITACHI� ZOSEN�

5 METAL� AIR� FUEL� CELL 삼성전자

6 금속공기연료전지 삼성전자

7 배터리/연료�전지� 하이브리드�시스템�및� 그� 운용�방법� 엘지화학

적용가능분야

▪ 리튬-하이브리드�금속공기전지

▪ 아연-하이브리드�금속공기전지

▪ 그�외�소듐,� 알루미늄,� 철�등�공기전지�음극�

관련기업

▪ 삼성전자,�엘지화학,�삼성전기,�현대자동차�등

▪ KOBE� STEEL,� HITACHI� ZOSEN,� TOYOTA� MOTOR,� HITACHI,� ELECTRICITE� DE�

FRANCE,� SUMITOMO� CHEMICAL�등

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리튬-공기�전지용�고활성�공기극�소재�개발

기술개발�

필요성

▪ 싸이클�특성�향상�및�고에너지�밀도의�필요성

� -� 페이퍼형의�탄소나노튜브(CNT)를�공기극으로�구성

� -� 이차전지의�양극에�사용되는�촉매의�활성을�향상

기술개발전략

▪ 페이퍼형의�탄소나노튜브(CNT)를�공기극으로�구성

▪ 바인더�및� Catalyst-free� 공기극�담체�소재

▪ 비탄소계�공기극�담체�소재

관련특허현황

No 명칭 출원인

1ELECTRODE�MATERIALS� FOR� METAL-AIR� BATTERIES,�

FUEL� CELLS� AND� SUPERCAPACITATORS�

NANYANG�

TECHNOLOGICAL�

UNIV

2Nano-structured� anode� compositions� for� lithium� metal�

and� lithium� metal-air� secondary� batteries

Nanotek�

Instruments

3 Single-wall� carbon� nanotube� supercapacitor UNIV� DELAWARE

4카본�미소구체�및�촉매� 산화물을�복합화한�리튬-공기�

이차전지용�나노복합체�및�그�제조방법경기대학교

5 산소�환원용�전극MATSUSHITA�

ELECTRIC

6 금속-공기전지 HITACHI

적용가능분야

▪ 리튬-하이브리드�금속공기전지

▪ 아연-하이브리드�금속공기전지

▪ 그�외�소듐,� 알루미늄,� 철�등�공기전지�음극�

관련기업

▪ 삼성전자,�엘지화학,�삼성전기,�현대자동차�등

▪ KOBE� STEEL,� HITACHI� ZOSEN,� TOYOTA� MOTOR,� HITACHI,� ELECTRICITE� DE�

FRANCE,� SUMITOMO� HEAVY,� SUMITOMO� CHEMICAL� 등

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리튬-공기�전지용�고활성�공기극�표면처리

기술개발�

필요성

▪ 싸이클�특성�향상�및�고에너지�밀도의�필요성

� -� 안정성�향상

� -� 충전�및�방전�사이클�수명�연장

기술개발전략▪ 공기극�구조�및�표면제어(처리)�기술

▪ 3-D� 공기극�구조�설계�및�소재�개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 Metal/oxygen� battery� with� growth� promoting� structure BOSCH

2 리튬�공기�전지(Lithium� air� battery) 삼성전자

3리튬공기전지용�복합체,� 그� 제조방법�및� 이를�포함하는�양극을�

함유한�리튬공기전지삼성전자

4 공기극,� 이를�포함하는�리튬공기전지,� 및�공기극�제조방법 삼성전자

5리튬�공기�전지용�양극,� 이의� 제조�방법�및�이를� 포함하는�리튬�

공기� 전지삼성SDI

6 리튬� 공기�전지용�전극�및�이의�제조� 방법 고려대학교

적용가능분야

▪ 리튬-하이브리드�금속공기전지

▪ 아연-하이브리드�금속공기전지

▪ 그�외�소듐,� 알루미늄,� 철�등�공기전지�음극�

관련기업

▪ 삼성전자,�엘지화학,�삼성전기,�현대자동차�등

▪ KOBE� STEEL,� HITACHI� ZOSEN,� TOYOTA� MOTOR,� HITACHI,� ELECTRICITE� DE�

FRANCE,� SUMITOMO� HEAVY,� SUMITOMO� CHEMICAL� 등

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

75

이온성�액체�함유�복합�고분자�전해질�소재개발

기술개발�

필요성

▪ 고이온전도성�전해질�특성�구현

� -� 우수한�금속�이온�전도성�

� -� 전지의�싸이클�특성의�향상

기술개발전략

▪ 고분자�매트릭스�설계�및�합성

▪ 유무기�고체�전해질�복합화

▪ 이온성�액체�기반�복합�고분자�전해질

관련특허현황

No 명칭 출원인

1 리튬� 2차�전지용�전해액�및�그�전해액을�가지는�리튬� 2차�전지NAGOYA� INSTITUTE�

OF� TECHNOLOGY�

2 가스�전지� 및� 가스�전지의�사용�방법TOYOTA� CENTRAL�

R&D� LABS�

3 리튬�공기�전지 SONY�

4 고분자�고체�전해질,� 전기�화학� 디바이스�및� 액츄에이터�소자 KURARAY

5고체�전해질�재료� 및� 이것을�이용한�금속-공기� 전고체� 2차�

전지KOBE� STEEL

6 비수계�공기� 2차�전지 TOYOTA�MOTOR

7 비수계�금속�공기� 전지SHISEIDO�

COMPANY

8비수�전해액형�이차전지�및� 비수�전해액형�이차�전지용�

비수전해액TOYOTA�MOTOR

적용가능분야

▪ 리튬-하이브리드�금속공기전지

▪ 아연-하이브리드�금속공기전지

▪ 그�외�소듐,� 알루미늄,� 철�등�공기전지�음극�

관련기업

▪ 삼성전자,�엘지화학,�삼성전기,�현대자동차�등

▪ KOBE� STEEL,� HITACHI� ZOSEN,� TOYOTA� MOTOR,� HITACHI,� ELECTRICITE� DE�

FRANCE,� SUMITOMO� HEAVY,� SUMITOMO� CHEMICAL� 등

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▣�▣�에너지저장� ­� 하이브리드�금속공기전지�▣� ▣

76

고분자�전해질�유무기�하이브리드�소재합성

기술개발�

필요성

▪ 에너지�효율�향상,� 충방전�과전압�방지

� -� 리튬-공기�전지의�충-방전�저장�용량을�향상

� -� 충-방전�사이클�수명을�증가

기술개발전략▪ 유무기�복합�필러�개발

▪ 전해질�첨가제�설계/합성�

관련특허현황

No 명칭 출원인

1Electrolyte� solution� for� lithium� air� batteries,� and� lithium�

air� battery

SUMITOMO�

CHEMICAL

2 Zinc-air� battery PANISOLAR

3폴리이미드를�코팅한�카본을�이용한�리튬-공기� 이차전지의�

공기극�및�그�제조방법경기대학교

4용해형�촉매인� CsI가� 포함된�전해질을�사용하는�리튬-공기�

이차전지경기대학교

5 전해액�및�그�전해액을�이용한�금속�공기전지 TOYOTA�MOTOR

6 리튬�공기�전지용�전해액�및� 리튬�공기�전지 SUZUKI� MOTOR

7 LITHIUM� AIR� BATTERY SK이노베이션

적용가능분야

▪ 리튬-하이브리드�금속공기전지

▪ 아연-하이브리드�금속공기전지

▪ 그�외�소듐,� 알루미늄,� 철�등�공기전지�음극�

관련기업

▪ 삼성전자,�엘지화학,�삼성전기,�현대자동차�등

▪ KOBE� STEEL,� HITACHI� ZOSEN,� TOYOTA� MOTOR,� HITACHI,� ELECTRICITE� DE�

FRANCE,� SUMITOMO� HEAVY,� SUMITOMO� CHEMICAL,� SUZUKI� MOTOR�등

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

77

균일�다공성�분리막에�의한�리튬음극�안정화

기술개발�

필요성

▪ 고안정성,�안정성�향상

� -� 고체분리막-보호막-리튬금속�일체화�기술

� -� 음극�단일�부품화�및�고신뢰성�밀봉재�적용

기술개발전략▪ 전기화학적�성능�개선을�위한�분리막�개발

▪ 고이온전도성�고분자�분리막�합성�기술�개발

관련특허현황

No 명칭 출원인

1Stable� non-aqueous� electrolyte� promoting� ideal� reaction�

process� in� rechargeable� lithium-air� batteriesTOYOTA�MOTOR

2 Ion� conducting� hybrid� membranes

INTERNATIONAL�

BUSINESS�

MACHINES�

ORATION

3 리튬�공기�전지� 및� 이의�제조�방법 엘지화학

4 금속�공기�전지 TOYOTA�MOTOR

5 음극�복합체�및� 리튬�공기�전지 SUZUKI� MOTOR

6 리튬�공기�이차전지NIPPON� TELEGR�

TELEPH

적용가능분야

▪ 리튬-하이브리드�금속공기전지

▪ 아연-하이브리드�금속공기전지

▪ 그�외�소듐,� 알루미늄,� 철�등�공기전지�음극�

관련기업

▪ 삼성전자,�엘지화학,�삼성전기,�현대자동차�등

▪ KOBE� STEEL,� HITACHI� ZOSEN,� TOYOTA� MOTOR,� HITACHI,� ELECTRICITE� DE�

FRANCE,� SUMITOMO� HEAVY,� SUMITOMO� CHEMICAL� 등

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전략제품�현황분석

고용량�커패시터

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

81

고용량�커패시터

정의�및�범위

▪ 순간적으로� 많은� 에너지를� 저장� 후� 높은� 전류를� 순간적� 혹은� 연속적으로� 공급하는� 고출력� 장수명� 전기

에너지�저장�장치�

▪ 전극활물질,� 전해질,� 분리막� 등� 핵심원료소재� 개발� 기술과� Sheet� -Laminating� 전극,� 슬러리� 코팅� 전극�

등�전극�개발�기술�및�고출력,�고에너지,�고신뢰성의�단셀�및�모듈,�시스템�제작�기술�등의�내용을�포함

정부지원�정책

▪ EES� 시장을�선점하여� 2020년까지�세계시장� 30%� 점유를�목표로�기술개발�및� 실증,� R&D� 인프라�구축,�

제도적�기반�구축�추진�

▪ 녹색�성장위원회� 27대�녹색기술�고용량�커패시터�포함�고효율�이차전지�선정

▪ 기후�변화�협약�및�한국의�친환경�정책에�따라� 2020년까지� BAU�기준� 30%�탄소�배출량�감축�목표�

중소기업�시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

•생산설비의�전�공정�자동화로�대량생산시스템�구축�

•전지�설계분야의�고급기술인력�육성으로�기술경쟁력�향상�

•High-end�제품�생산중심의�선진국�시장�점유�및�확대�

•국가정책에�의한�공공�시장의�활성화�및�국가�지원�

•핵심� 원자재� 수입의존도� 심화,� 가격� 급등으로� 경쟁력�

약화�

•핵심�부품/소재�기초기반,� 원천기술�취약

•대기업�및�글로벌�소재�업체가�시장에�빠르게�진입,� 시

장�공급과잉�예상

기회(Opportunity) 위협(Threat)

•전기자동차,� 지능형� 로봇,� 전력저장� 등� 전지수요가� 많

은�첨단산업�확대�예상�

•신재생에너지� 개발로� 전기에너지를� 저장할� 수� 있는� 전

지�수요�증가�

•소재개발�중요성�인식,�지원�확대�

•국내외적으로�산업용의�대형�전지�기술�개발�투자�확대�

•중국은�기술개발�투자�확대를�통해�국내�산업계를�빠르게�

추격하며�중저가�제품으로�인한�가격경쟁력�약화�초래

•일본은� 핵심기술� 확보� 및� 특허� 등록으로� 국내� 기업의�

상용화�등�견제�

•발열,� 발화�사고�등�안전성�강화�요구

중소기업의�시장대응전략

➜ 정부의�기후변화대응�정책으로�정기자동차�및� 전력저장시장�확대�예측➜ 열악한� 부품,� 소재� 및� 원천� 기술력� 개발을� 통해� 전지� 제조� 기술� 선진국과� 대등한� 수준으로� 해외시장�진출을�위한� 교두보�확보

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

82

핵심기술�로드맵

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

83

1.� 개요�

가.� 정의�및� 필요성�

� 고용량�커패시터는�전극과�전해질� 계면에서�생성되는�전기이중층에�전해질�이온종의�흡착과�탈

착을�통하여�전하를�고속으로�저장할�수�있는�고출력�장수명�전기에너지�저장�장치�

▪ 고용량�커패시터는�활성탄� 표면에� 전하의� 물리적�흡탈착으로�에너지를� 충전� 또는�방전하는� 원리로�

순간적으로�많은�에너지를�저장�후� 높은�전류를�순간적�혹은�연속적으로�공급하는�고출력�동력원�

▪ 급속�충방전이�가능하고�높은�충방전� 효율�및� 반영구적인�사이클� 수명�특성으로�차세대�에너지� 저

장장치로�각광받고�있음�

[� 고용량�커패시터�메카니즘� ]

� 파리기후협약에� 따른� 신기후� 체제� 출범에� 따라� 한국은� 2030년까지� 온실가스� 배출량을� 배출전

망� 대비� 37%� 감축� 계획.� 온실가스� 배출의� 주범인� 화석연료를� 절감하고� 대체� 친환경� 에너지를�

개발하는�대안으로�회생에너지�저장기술을�이용한� 친환경�차량의�개발이� 주목받고�있으며� 고용

량� 커패시터를� 이용한� 회생에너지� 시스템을� 적용할� 경우� 약� 40%의� 에너지효율� 향상과� CO2�

저감을�달성할�수�있음

� 친환경� 자동차는� 수요가� 점차� 증가하는� 추세이며� 특히� 고용량� 커패시터의� 경우� 중대형� 차량인�

버스,� 전철� 및� 건설차량을� 시장이� 형성되어� 있으며� 시장� 규모는� 점진적으로� 성장하여� 2020년

에는� 차량의� regeneration� 기능을� 중심으로� 약� 2.5조원의� 시장을� 형성할� 것으로� 예상됨.� 한편�

친환경� 차량용의� 중대형� 고용량� 커패시터는� 시장성장에� 힘입어� 수요가� 증가하고� 있으나� 국내�

중대형�고용량� 커패시터�제조업체는�주요�수요국가인�중국의� 보호무역�정책과� 경쟁과다에�의한�

가격하락에�대한�압박�등의�이중고에�처해�있음

� 따라서�고용량�커패시터�적용�대상인�중대형�친환경�차량의�본격적인�수요�증대와�고용량�커패

시터�시장�경쟁력의�향상을�위해서는�상기�이중고를�극복할�수� 있는�차별화된�고용량�커패시터

의�개발이�시급함�

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▣�▣�에너지저장� -� 고용량커패시터�▣�▣

84

� 특히�최근에는�재생에너지의�스마트�그리드�내�확대�적용�및� 전력�고품질화를�위하여�재생에너

지원의�급격한�부하변동�및� 불규칙한�상태로�전력계통�연계시에�발생하는�주파수�변동�또는�전

압변동� 등을� 보상하기� 위해서는� 최적화된� 에너지저장장치가� 요구됨.� 고용량� 커패시터는� msec

로� 응답속도가� 매우� 빨라� msec~sec에� 해당하는� 단주기� 출력변동� 보상에� 적합하며,� 우수한� 고

율�충방전�특성을�보유하고�있어� 10년�이상의�사용이�가능함

� 또한� 무정전� 전원장치(UPS)의� 에너지� 저장장치로� 납축전지가� 많이� 사용되어� 왔으나� 최근에는�

여러�가지�부분에서�이점이�많은�고용량�커패시터�적용이�급증하고�있음� �

� 따라서�순간적으로�변동하는�전력의�품질을�일정하게�유지하기�위해�빠른�출력에�대응할�수� 있

는�고용량�커패시터의�최적화된�소재,� 전극,� 셀�및�모듈�기술이�필요함�

*�출처� :�한국생산기술연구원

[� 재생에너지원의�초기�전력공급�신뢰도�향상� 모식도� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

85

나.� 범위

(1)� 제품분류�관점�

� 고용량�커패시터의�기본�구조는� 양극과�음극으로�구성하는�전극활물질,� 전해질,� 절연지,� 집전체�

및� 외장재로�이루어져�있음

▪ 기본구조는�다공성전극(Electrode),� 전해질(Electrolyte),� 집전체(Current� Collector),� 격리막(Separator)으로�이루어져�있음

▪ 고용량�커패시터�다공성� 전극을� 구성하기� 위한�전극� 활물질로는�대표적으로�활성탄이�주로� 사용되

고�있으며�사용되는�전극활물질�및� 작동원리에�따라�분류할�수� 있음

전략제품 제품분류�관점 세부기술

고용량�

커패시터소재부품

활성탄�및�

금속산화물�

소재

•고용량� 활성탄� 소재,� 저저항� 활성탄� 소재,� 폴리머� 전극� 소재,� 나노카

본소재,� 흑연계�전극� 소재

•LTO계� 전극소재,� LMO전극소재,� RuO계�전극소재,� Ni계� 전극소재

•금속산화물�활성탄�복합소재,� 활성탄�도전성�고분자�복합소재

전해액�•술폰계� 솔벤트� 소재,� 혼합� 술폰계� 솔벤트� 소재,� 스파이롤계� 염소재,�

가스발생�억제�첨가제,� 고전압�전해액�소재

절연지,집전

체,� 외장재

•절연지는�고온용�절연지,� 롤투롤용�절연지�소재

•집전체는� 알루미늄� 에칭호일,� 알로미늄� 펀칭� 호일,� 알루미늄� 플레인�

호일,� 구리메쉬�호일� 소재

•기타부품소재는� 코인형� 케이스� 제작,� 코인형� Cap제작,� 고강도� 알루미

늄� Case� 제작

[� 제품분류�관점�기술범위� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

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(2)� 공급망�관점

� 고용량커패시터관련� 기술은� 공급망� 관점에서� 고출력이� 필요한� 하이브리드� 자동차뿐만� 아니라�

풍력과� 태양광� 인버터,� 경전철,� 산업용� 로봇,� 전기� 장난감,� 카오디오,� 무정전� 전원장치(UPS),�

자동문�백업�등� 다양한�분야의�에너지�저장장치�응용�기술로�사용�가능

▪ 전자-소형디바이스에서� 무정전� 전원장치나� 짧은� 시간� 에너지를� 백업하기� 위한� 용도로� 리모트� 콘트

롤러와�같은�응용제품에서�슈퍼커패시터를�배터리�대안으로�사용

▪ 고용량�커패시터의�빠른� 충방전� 특성으로� 커패시터를�대체하여� 짧은� 시간의� 주전원�공백을� 완벽하

게�상시�백업이�가능하게�함

▪ 전기자동차,� 풍력터빈� 등� 대형장비에서� 높은� 에너지를� 짧은� 시간에� 반복적으로� 충방전할� 때� 50만

사이클�이상�수명과�높은�파워�특성을�응용한�배터리�대체�기술로�가능�

전략제품 공급망�관점 세부기술

고용량�

커패시터

전자-소형

디바이스

배터리�

대체

스마트미터,� GSM/GPRS� 트랜스미터,� SSD,� USB로� 움직이는� 오디오�

시스템,� 메모리�백업,� M2M�무선통신�응용� 기술

커패시터�

대체모바일폰�카메라�플래시�용량� 증대,� 모바일폰�시계� 백업�기술

전기자동차

,� 풍력터빈�

대형장비�

배터리�

대체

트럭의� 배터리� 팩� 대체,� 비상시� 자동차문� 개폐,� 에너지� 하베스팅� 완

충,� 풍력� 터빈�작동�기술

배터리�

보호

및�강화

배터리� 연장을�위한� 파워제공�및� 신속한�충방전을�위한� 마찰보호,� 풍

력�터빈,� 태양광,� 기타에너지�하베스팅�완충�기술

[� 공급망�관점� 기술범위� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

87

2.� 산업환경분석

가.� 산업특징�및� 구조

(1)� 산업의�특징

� 이차전지� 산업은� 기술집약적인� 산업에� 해당되며,� 한국의� 경우� 전지제조� 기술에서는� 선진국과�

대등한�기술�경쟁력을�보유하고�있음

� 고용량� 커패시터� 산업은� 기존의� 리튬이차전지와� 비교하여� 에너지밀도는� 낮지만� 충방전� 속도가�

빠르며�수명이� 반영구적이어서�휴대폰,� 디지털카메라,� 오디오� 등� 각종� 전자제품의�메모리� 백업용

으로�많이�사용되고�있으며,� 용량증가에�따라�각종�산업용,� 조명용�기기는�물론�자동차용으로�용

도가� 확대되고� 있음.� 최근에는� 핸드폰용� 초소형� 및� 칩� 타입의� 제품이� 개발되어� 시장� 수요가� 증

가되고�있으며,� 중대형�제품은� UPS,� 복사기,� 분산�발전시스템의�전원�등으로�사용되고�있음

� 고용량� 커패시터� 산업은� 부품,� 소재� 원천기술과� 셀� 제조� 공정이� 융합된� 산업으로서� 전기� 에너

지� 품질,� 활용,� 저장� 효율� 향상을� 유발하는� 저탄소� 녹색에너지� 산업의� 측면에서� 중요성이� 커지

고�있음�

� 후방산업인�부품,� 소재�산업�및�생산설비�산업과�동반�성장이�요구되는�산업�

[� 고용량�커패시터�산업�분야� ]�

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

88

(2)� 산업의�구조

� 고용량� 커패시터� 산업은� 전지제조� 부분과� 후방산업인� 부품,� 소재� 부분� 그리고� 전방� 산업인�

Mobile� IT,� 전기자동차,� 전력저장�장치�등으로�구성�

후방산업 고용량�커패시터�분야 전방산업

전극소재�

분리막

전해질

외장재

전구체

전지�제조�공정

전지�제조�설비�

전지�화성�장비�

전지�성능� 평가�장비�

제조�자동화

노트북,� 스마트폰�등�Mobile� IT,�

디지털카메라,� MP3P� 등�전자제품�

전기자동차� (HEV,� PHEV,� EV),�

태양광�전력저장,� 풍력발전전력�

저장� 등� 신재생에너지저장장치�

[� 고용량�커패시터�분야�산업구조� ]

� 후방산업인� 부품� 소재� 부분의� 경우� 전극� 소재,� 전해질,� 분리막� 등이� 전지의� 용량,� 수명,� 출력,�

가격�등을�결정하는�핵심�인자로�작용.� 부품,� 소재의�기술력�및� 생산�기반�확보가�매우�중요� �

*�출처� :� 한국생산기술연구원

[� 후방산업의�원가비율�및�국산화�정도� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

89

나.� 경쟁환경

� 미국의� Maxwell,� 일본의� 혼다,� TDK,� 교세라,� 대만의� 영롱테크놀로지,� 한국의� 네스캡� 등이� 대

표적인�제조업체�

▪ 미국의� Maxwell이� 세계시장의� 20%를� 점유할� 정도로� 규모가� 가장� 크고� 매년� 30%� 이상의� 매출�

신장을�기록�

▪ 미국과�일본�업체가�세계시장을�장악하고�있으나�중국�업체의�생산이�급증해�중국의�점유율이�증가할�전망�

� 현재� 고용량� 커패시터의� 대부분� 원료는� 수입에� 모두� 의존하고� 있을� 뿐만� 아니라� 가격도� 높아�

산업� 발전의� 저해요인으로� 작용함.� 따라서� 주요� 소재의� 국산화로� 낮은� 가격의� 수입� 대체� 효과

를�볼� 수� 있는�전략이�필요한�상황�

� 일본의�경우�토요타,� 닛산,� 혼다,� 히타치�등� 자동차�업체들을�중심으로�독자적으로�열처리�기술�

개발을� 진행하고� 있으나,� 주요� 자동차� 업체를� 제외하고는� 한국과� 유사하게� 20인� 이하의� 소규

모�업체로�시장이�형성

▪ 고용량� 커패시터의� 핵심소재는� 활물질,� 도전재,� 바인더,� 전해액,� 분리막� 등이� 있으나� 전해액을� 제

외한� 대부분이� 수입에� 의존하고� 있는� 실정.� 현재� 이들� 물질의� 생산� 특면에서� 기술적인� 장벽과� 정

책적인� 육성이� 부족하여� 시장진입을� 꺼리고� 있는� 상황으로,� 국내에서� 핵심소재에� 대한� 집중� 육성

에�대한�지원이�필요함�

▪ 활성탄� 소재의� 경우� GS칼텍스가� 기술개발을� 완료하여� 일본의� 신일본석유와� 함께� PCT를� 설립하여�

양산�중에�있음�

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

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구분 경쟁환경

기술분류 활성탄�및�금속산화물�소재 전해액 절연지,� 집전체�및� 외장재

주요 품목 및 기술

고용량�활성탄�소재,� 저저항�

활성탄�소재,� 폴리머�전극�

소재,� 나노카본소재,� 흑연계�

전극�소재,� LTO계� 전극소재,�

LMO전극소재,� RuO계�

전극소재,� Ni계� 전극소재

금속산화물�활성탄�복합소재,�

활성탄�도전성�고분자�

복합소재

술폰계�솔벤트�소재,� 혼합�

술폰계�솔벤트�소재,�

스파이롤계�염소재,� 가스발생�

억제�첨가제,� 고전압�전해액�

소재

절연지는�고온용�절연지,�

롤투롤용�절연지�소재

집전체는�알루미늄�에칭호일,�

알로미늄�펀칭�호일,�

알루미늄�플레인�호일,�

구리메쉬�호일� 소재

기타부품소재는�코인형�

케이스�제작,� 코인형�

Cap제작,� 고강도�알루미늄�

Case� 제작

해외기업

NEC-TOKIN,�

Panasonic(P.E.D),� ELNA,�

Hitachi,� Seiko� SIIM,�

Kyocera� AVX,� PowerStor,�

Cap-XX,� Yonron,� Kyocera�

AVX

Panasonic(P.E.D),�

NICHICON,� Rubycon,�

Murata,� Advanced�

Capacitor� Technology,�

Asahi� glass,� Maxwell,�

Cooper� electronic�

Technology

Panasonic(P.E.D),� Shizuki,�

Meidensha,� Rubycon,�

Power� System,� Murata,� JM�

Energy,� Nissan� Diesel,�

Maxwell,� Cooper�

electronic� Technology

국내기업 비나텍,� 네스캡,� 삼화콘덴서

네스캡,� 삼화콘덴서,�

에스와이하이테크,� 삼영S&C,�

LS산전,� 스마트씽크즈,�

한국JCC,� 퓨리켐,� 비나텍,�

SK케미칼

네스캡,� 삼화콘덴서,�

에스와이하이테크,� 삼영S&C,�

LS산전,� 스마트씽크즈,�

한국JCC,� 퓨리켐,� 비나텍,�

SK케미칼

[� 제품분류별�경쟁자� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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다.� 전후방산업�환경

� 고용량�커패시터�기술은� 회생에너지�효율의� 향상,� 장기신뢰성에�의한� 유지보수� 경비의� 절감� 등�

국가가�추구하고자�하는�녹색성장을�위한�그린�산업에�지대한�기술적�공헌을�할� 수� 있음

� 고용량� 커패시터� 기술은� 높은� Power-assist� 기능으로� 인해� ISG� (Idling� Stop� &� Go)과� 가속,�

등판길에서�고출력을�요구하는�친환경�자동차의�기술의�연기�개선에�기여할�수�있음�

� 고전압,� 대전력� 환경을� 요구하는� 스마트� 전력전송� 분야,� 태양광,� 풍력� 발전에서의� 단주기� 출력

변동에�대한�스마트�분산전원�분야에서�활용할�수�있음�

*�자료:�한국과학기술정보연구원

[� 고용량�커패시터의�시장구조� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

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3.� 시장환경분석

가.� 세계시장

� 고용량�커패시터�시장은� 2020년까지�연평균�성장률� (CAGR)는� 12.2%를�달성할�것으로�예상됨

▪ 2013년에� 현지� 제조� 업체가� 존재함에도� 불구하고� 미국의� 매출량이� 전� 세계� 시장에� 12.5%로� 기

대에�미치지�못하였으나�유럽과�아시아�지역이�각각� 24.0%,� 50.4%로�매출량이�높음�

▪ 높은�성장세를�보일� 것으로� 예상했던� 차량과�신재생에너지�응용시장� 분야에서� 시장�관통에� 한계가�

있어�낮은�성장을�나타냄�

� 전체�시스템의�에너지�밀도를�높이기�위해�고전압에서�사용�가능한�고용량�커패시터�기술�개발이�확대될�것�

▪ 현재� 2.7~2.8V를� 사용하며�향후� 3.0V� 이상의�높은�전압을�사용할�것으로�예상�

(단위 : 백만달러, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

세계시장 1,0863.1 1,372.4 1,758.9 2,292.0 3,066.0 4,264.9 12.2

*�자료:� Analysis� of� the� global� ultracapacitor� market,� FROST� SULLIVAN

[ 고용량 커패시터 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

� 고용량� 커패시터는� 배터리� 기술을� 완전히� 대체할� 수� 없기� 때문에� 향후� 시장은� 배터리의� 수명�

특성과�출력�밀도를�향상시키기�위해�배터리와�함께�사용하는�것이�유리함�

� 최근에� 유럽은� 마이크로� 하이브리드� 자동차,� 아시아� 지역은� 하이브리드� 버스에� 고용량� 커패시

터를�적용하였고�장기적인�이익을�위해�효과적임�

� 특히� European� Commission은� CO2� 배출을� 줄이기� 위한� 환경� 전략을� 통해� 시장에� 대한� 성장�

기회를�제공하고�있어,� 유럽�시장에�새로운�성장�추세를�보일�것으로�예상됨

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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*�자료:� Analysis� of� the� global� ultracapacitor� market,� FROST� SULLIVAN

[� 고용량�커패시터의�평균가격� ]

� 전극의�원자재�비용은�가격에�영향을�미치는�주요�요인�

▪ 유럽�및�아시아�지역에서의�물량�증가는�가격�인하에�효과적일�것�

� 유럽�및�북미�지역에서�규모의�경제를�실현하게�되면�가격이�급격히�감소�할�것으로�예상됨�

▪ 유럽의� CO2� 배출� 규제가� 발효되면서� 마이크로� 하이브리드� 자동차를� 더� 많이� 생산하게� 될� 것이며�

이는�가격�하락에�긍정적인�영향을�미치게�되고�북미�지역까지�영향을�미칠�수� 있음�

� 유럽�및�아시아�지역은�고용량�커패시터에�대한�강한�성장�패턴을�보여줌�

▪ 유럽위원회의� 기후� 계획에� 따라� 2015년부터� CO2� 배출� 규제가� 발효됐고� 새로운� 규정을� 충족시키

기�위해� 기존� 차량의� 거의� 90%가� 개조되어야�함.� 마이크로� 하이브리드� 전기� 자동차� 판매� 성장과�

관련하여�고용량�커패시터�시장이�동시에�성장�

▪ 아시아�지역에서는�중국이� 엄격한� 내부� 배출� 기준에� 따라� 생산된�대량의� 하이브리드�버스에� 의해� 고

용량�커패시터의�매출량이�증가할�것으로�예상되며�다른�국가들도�이에�따라�증가할�것으로�예상됨�

� 산업� 부분은� 배터리를� 직접� 대체하는� 역할을� 하기에는� 제한적이기는� 하나� 새로운� 응용� 분야에

서�시장이�지속적으로�성장할�것으로�예상됨�

� 운송� 부분은� 현재� 트럭� 및� 버스와� 같은� 하이브리드� 중형� 차량� 및� 하이브리드� 전기� 자동차에서�

장치의� 사용이� 증가함에�따라� 가장�높은� 수익을� 낼� 것으로�기대되는�분야임.� 운송�부분은� 대량�

생산량을�증가시켜�고용량�커패시터의�단가를�낮출�수� 있음�

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

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*�자료:� Analysis� of� the� global� ultracapacitor� market,� FROST� SULLIVAN

[� 세계시장�매출과�시장�전망� ]

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*�자료:� Analysis� of� the� global� ultracapacitor� market,� FROST� SULLIVAN

[� 분야별�시장전망� ]

� 2013년� 전체�시장�매출의� 45.1%�점유율로�미국의�Maxwell이� 주도했으며�일본의� Panasonic

이� 19.2%로�점유율이� 2위임�

▪ 미국의� Maxwell은� 운송� 시장을� 견인하며� 전� 세계적으로� 시장� 지배력을� 유지할� 수� 있었으며� 파나

소닉은�소비자�전자�제품�시장에만�집중함�

*�자료:� Analysis� of� the� global� ultracapacitor� market,� FROST� SULLIVAN

[� 기업별�매출율� ]

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나.� 국내시장

� 국내에서는�활성탄의�높은�비표면적을�이용한� 소형�고용량� 커패시터가�전자기기의�메모리�백업

용으로� 상용화되었음.� 최근에는� 전극재료와� 제조기술� 발달로� 고출력� 특성의� 중,� 대형� 제품이�

개발되고� 있으며� 효율적인� 에너지� 사용을� 위해� 높은� 신뢰성의� 차세대� 에너지� 저장장치로� 중요

시되고�있음�

� 현재�고용량�커패시터�시장은�가전기기,� 수송,� 산업용,� 에너지�분야에서�형성하고�있으며� 2020

년에는� 1조� 2,518억� 원에� 달할� 것으로� 전망하고� 있음.� 현재� 고용량� 커패시터� 시장은� 수송과�

가정용�전자기기�분야가�가장�많은�비중을�차지함

� 가정용� 전자기기�분야는� 1.7%씩� 성장하여� 2020년에� 2,247억� 원에� 달할� 것으로� 예상되고� 있

으며,� 이� 분야는�모바일�폰� 및� 스마트폰�중심으로�시장이�계속�성장�할�것으로�전망됨�

� 자동차용에�주로�사용하는�수송�분야는�앞으로도�지속적으로�성장하여� 2020년에� 6,818억� 원에�

달해� 연평균� 약� 25%씩� 고속� 성장으로� 시장을� 주도할� 것으로� 예상함.� 수송� 분야에서는� 차량용�

ISG에� 탑재되는� 고용량� 커패시터가� 중심이� 될� 것으로� 전망� 됨.� ISC용� 전력저장장치로는� 기존의�

납축전지,� 리튬이온전지�등과�경쟁으로�경우에�따라서는�추가적인�시장�확대도�예상할�수� 있음�

� 산업� 분야는� 연평균� 14.1%씩� 성장하여� 2020년에는� 1,475억� 원에� 달할� 것으로� 전망됨.� 산업

용은� 주로� 로봇용� 전원,� 도로의� 솔라� 블록이나� 솔라� 표지판,� 건물의� 비상구,� 포크리프트,� 크레

인,� 골프장�카트�등에�사용되고�있으며�앞으로는�스마트미터�분야에서�큰� 시장�성장을�예상함�

� 에너지� 분야는� 연평균� 21%씩� 성장하여� 2020년에는� 1,978억� 원에� 이를� 것으로� 전망함.� 신재

생�에너지의�경우에는�시간대별로�발생되는�전력량이�다르기�때문에�그리드의�전력�품질�저하를�

가져올�수� 있음.� 따라서� 부하평준화�장치가�필요하며� 여기에�고용량� 커패시터가�사용될�수� 있으

며�특히�풍력발전에�있어서는�풍력발전기�블레이드�피치�컨트롤용으로의�시장�확대가�기대�됨�

� 개발에�성공할� 경우� 출력� 당� 단가� (cost/kW)를� 감소할� 수� 있고� 회생에너지에�의한� 연비개선효

과가�증대될�것으로�판단됨

� 특히� heavy-duty� 조건의� 건설차량에서� 빈번한� 선회에� 따른� 제동� 시의� 시간은� 수초에� 불과하

고,� 초고출력의� 특성을� 고용량� 커패시터는� 타사와� 비교해서� 충분한� 제동에너지를� 회수� 효율을�

가질�것이므로�충분히�독과점을�형성을�할� 것으로�판단

(단위 : 억원, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

국내시장 8,399 9,074 9,868 10,676 11,552 12,518 13.79

*�자료:�울트라�커패시터�최신기술�및�시장전망,� SNE리서치

[ 고용량 커패시터 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

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� 고용량� 커패시터는� 일반적으로� 용량에� 따라� 초소형� (<0.1F),� 소형� (0.1~1F),� 중형� (1~100F),�

대형� (100-1000F),� 초대형� (<1000F)의� 5개� 영역으로� 구분하여� 사용.� 용량별� 시장� 동향은� 기

술이� 발전단계에� 따라� 처음에는� 초소형� 시장� 중심으로� 성장해� 왔으며,� 기술� 발전과� 더불어� 앞

으로� 10F� 이상의� 중형,� 100F� 이상의� 대형� 및� 1000F� 이상의� 초대형� 시장의� 급격한� 성장이� 예

상됨�

1000F� 이상의�초대형� 시장� 비중이� 50%를� 넘을� 것으로�예상되며,� 이는�초대형� 상용차�및� 승용

차�등으로의�응용이�증가할�것으로�전망되기�때문임�

(단위 : %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('11~'15)

초소형 19.4 17.6 16.2 16.0 13.9 12.8 -9.9

소형 7.8 7.2 6.7 6.2 5.8 5.4 -8.7

중형 9.8 10.2 10.5 11.0 11.5 12.0 1.6

대형 11.0 10.7 11.9 13.4 15.3 17.5 3.4

초대형 52.2 54.2 54.7 54.4 53.4 52.3 5.7

*�자료:�울트라�커패시터�최신기술�및�시장전망,� SNE리서치

[ 국내 고용량 커패시터 용도별 시장분류 ]

(단위 : %)

국가 회사명 형태 전압 내용

코칩(주) EDLC 2.5 가전ㆍ휴대통신기기� Back-up,� UPS

네스캡 EDLC 2.7 가전ㆍ휴대통신기기� Back-up,� UPS

LS� 엠트론 EDLC 2.8 수송ㆍ기계분야의� Power� asssit,� UPS

비나텍 Pseudo� C 2.7 태양광�집광판용�이동제어전원,� UPS

삼화전기 EDLC 2.7 수송ㆍ기계분야의� Power� asssit,� UPS

스마트싱커즈 EDLC 3.3 휴대통신기기용�초소형� Back-up

아모텍 EDLC 2.7 가전ㆍ휴대통신기기� Back-up

캡솔루션 EDLC 3.3 휴대통신기기용�초소형� Back-up

소재

GS칼텍스 활성탄 -활성탄�양산� 및� Power� Carbon�

Technology� 설립�

썬텔 활성탄 - 활성탄�약품부화,� 수계�활성탄�양산�

SK케미칼 전해액 - 200Ton� 규모�양산,� 국내수요�전량�공급

한국� JCC 집전체 - 알루미늄�집전체�국산화�및�국내� 판매�확대

*�자료:�울트라�커패시터�최신기술�및�시장전망,� SNE리서치

[ 국내 기업의 개발동향 ]

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다.� 무역현황

� 고용량� 커패시터� 기술의� 공정기술로� 품목� 단위의� 무역현황을� 분석하는데� 기타의� 고정식� 축전

기,� 가변식�또는�조정식�축전식,� 부분품�수출품목에서�무역현황을�살펴보았으며,� 수출량에�비하

여�수입량이�감소하는�추세

▪ 고용량커패시터� 기술의� 수출현황은� ‘11년� 12억� 1,465천� 달러에서� ’15년� 10억� 9,137만� 달러� 수

준으로� 감소하였으며,� 수입현황은� ‘11년� 9억� 7,693만� 달러에서� ’15년� 9억� 2,504만� 달러� 수준으

로�감소하여�무역수지�흑자폭이�감소

▪ 최근� 5년(‘11~’15년)간� 연평균� 성장률을� 살펴보면� 수출금액은� ­2.6%로� 감소하였으며,� 수입금액은�

­1.4%로�감소하여�전체�무역수지는� ­8.5%�증가한�것으로�나타남�

� 무역특화지수는� ‘11년(0.11)부터� ’15년(0.08)까지� 감소한� 것으로� 나타나� 점차� 수출특화상태로�

국내�기업의�수출량이�감소하고�있는�것으로�나타났음

(단위 : 천$)

구분 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15CAGR

('11~'15)

수출금액 1,214,654 1,038,376 1,141,121 1,116,735 1,091,365 -2.6%

수입금액 976,930 985,605 1068,375 934,364 925,042 -1.4%

무역수지 237,724 52,771 72,746 182,371 166,323 -8.5%

무역특화지수* 0.11 0.03 0.03 0.09 0.08  

� *� 무역특화지수� =� (상품의�총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로�산출되며,� 지수가� 0인�경우�비교우위는�중간정도이며,� 1

이면�완전�수출특화상태를�말함.�지수가� -1이면�완전�수입특화�상태로�수출물량이�전혀�없을�뿐만�아니라�수입만�한다는�뜻

� *�자료� :� 관세청�수출입무역통계�HS-Code(6자리�기준)�활용

[ 고용량커패시터 관련 무역현황 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

99

4.� 기술환경분석

가.� 기술개발�트렌드

◳ 회생에너지용�고용량�커패시터�기술개발�동향�

� 국내� 고용량� 커패시터� 제조사는� LS� 엠트론,� 네스캡,� 비나텍,� 비츠로셀,� 삼화전기,� 삼화콘덴서,�

퓨리켐,� 코칩,� 캡� 솔루션,� 삼신,� OR2� 등� 11개가� 있으며� 회생에너지용�대형� 고용량� 커패시터는�

LS� 엠트론,� 네스캡,� 비나텍,� 삼화전기�및� 퓨리켐이�제조하여�출시하고�있음

� 회생에너지용� 고용량� 커패시터는� 대부분� AcN� 전해액을� 사용하는� 전기이중층� 커패시터(EDLC,�

Electric� Double-Layer� Capacitor)를� 중심으로� 제품을� 출시하고� 있으며,� 3.0V는� 제품의� 신뢰

성� 문제로� 소형,� 중형(∼400F)을� 중심으로� 제조하고� 있으며� 대형(1000F∼)은� 2.7∼2.85V� 제

품을�출시하고�있음

� LS� 엠트로사가� 출시하는� 2.7,� 2.8,� 2.85V-3000F급� EDLC는� AcN� 전해액을� 사용하여� 제조하

고�있으며�이들�제품의� DC저항과� RC� time은� 각각� 0.23∼0.25mΩ과� 0.69∼0.75s를�나타냄

� 네스캡,� 비나텍,� 삼화전기� 및� 퓨리켐은� 2.7V-3000F급을� 유사한� 공정으로� 제조하고� 있으며� 이

들� 제품들의� DC저항과� RC� time은� 각각� 0.26∼0.28mΩ과� 0.78∼0.84s를� 나타냄.� 고용량� 커

패시터는� 1F� 이하� 소형의� 메모리� 백업용,� 100F이하� 중형에� 대한� 기술개발이� 중점적으로� 이뤄

졌으며,� 100F이상�대형�제품의�최근�기술개발이�본격적으로�이뤄지고�있음

� 국내� 승용차,� 버스� 및� 건설차량에� 회생에너지를� 목적으로� 고용량� 커패시터를� 개발을� 한� 사례는�

아직�없고�일부� HEV� 및�승강기� (엘리베이터)용에�대한�연구개발이�진행되었거나�진행하고�있음

� 경전철의� 경우� 2010년에� 한국철기연,� 우진산전이� 대동변전소에� 고용량� 커패시터� (Maxwell사

의� EDLC)� 뱅크를� 설치하여� 차량의� 회생에너지를� 저장하고� 출발� 시� power-assist하는� 기능으

로�약� 24%의�연비�향상을�실현하고�지하철�및� 역사에�설치의�사례가�증가하고�있음

� 건설차량의� 경우� 2012년에� 연구� 과제를� 통해� 두산인프라� 코어가� 22톤� 굴삭기에� 고용량� 커패

시터를� 탑재하여� 약� 35%의� 연비� 향상을� 실현하는� 것으로� 보고하였으나,� 기타� 차종에� 적용사

례와�상용사례�없음

※출처� :�매일경제

[� 경전철�차량의�회생에너지용�적용사례� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

100

※출처� :�한국에너지기술연구원

[� 회생에너지용�고용량�커패시터를�적용한�경전철�차량의�에너지�절감율� ]

� 개발에�성공할� 경우� 출력� 당� 단가� (cost/kW)를� 감소할� 수� 있고� 회생에너지에�의한� 연비개선효

과가�증대될�것으로�판단됨

� 특히� heavy-duty� 조건의� 건설차량에서� 빈번한� 선회에� 따른� 제동� 시의� 시간은� 수초에� 불과하

고,� 초고출력의� 특성을� 고용량� 커패시터는� 타사와� 비교해서� 충분한� 제동에너지를� 회수� 효율을�

가질�것이므로�충분히�독과점을�형성을�할� 것으로�판단

� 일본,� 독일에서� 자동차,� 전철,� 모노레일� 분야� 적용을� 통한� 에너지� 효율� 향상� 효과� 검증을� 완료

하였으며,� 엘리베이트,� 크레인,� 굴삭기�등의�수송,� 건설기계�분야에서�확대�적용이�진행�중임

� 자동차의� 경우� 2012년에� 일본� NCC와� Mazda의� 공동� 개발에� 의해� 25V-120F,� 10.4Wh급의�

회생에너지용� 고용량� 커패시터� 시스템� (i-ELOOP)를� 개발하여� Masuda의� 중소형� (1500cc급�

이하)� 자동차에�탑재함

▪ 평균�제동시간인� 6초에서�필요한�에너지인� 25kJ을�전량�회수하고�약� 10%의�연비개선효과를�달성함

� 버스의� 경우� 2002년에� 일본의� Nissan사가� 디젤� 차량에� 고용량� 커패시터를�탑재한� parallel� 방

식에서�제동�시�회생과�출발,� 가속�시의�파워를�보조하는�방식으로�약� 25%의�연비를�개선함

� 독일에서는� 2001∼2003년에� 퀄른,� 드레스덴에� Tram,� Trolly를� 활용한�다양한� 기술개발이�활용

되었으며,� 고용량�커패시터를�통한�에너지�회생으로�약� 25%의�화석연료�소비�절감효과를�달성

� 일본� Komatsu� 굴삭기에� 고용량� 커패시터� 회생에너지� 시스템을�적용하여� 최대� 41%의� 화석연

료�소비량�절감�효과�달성�및�매년� 37만톤� CO2� 저감량�기대

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

101

※출처� :�한국생산기술연구원

[� Masuda� 차량의�회생에너지용� EDLC� 적용사례� ]

※출처� :� 한국생산기술연구원

[� Nissan� 디젤� 차량의�회생에너지용� EDLC� 적용사례� ]

※출처� :� 한국생산기술연구원

[� 포크리프트의�회생에너지용� EDLC� 적용사례� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

102

※출처� :� 한국생산기술연구원

[� 굴삭기의�회생에너지용� EDLC� 적용에�따른� CO2� 절감효과� ]

◳ 스마트그리드�고용량�커패시터�기술개발�동향

� 국내에서� 생산하는� 고용량� 커패시터는� 대부분이� 3.3V� 미만의� EDLC� 및� Hybrid� Capacitor가�

주류를� 이루고� 있으며,� 적용용도로서는� 가전ㆍ휴대통신기기용� backup� 및� 수송ㆍ기계분야의�

Power� assist용� 전원으로� 판매하고� 있음.� 전력계통에� 대해서는� 소형� EDLC에� 의한� UPS의� 제

품생산은� 이루어지고� 있어나� 수백� 전압� 이상� 환경을� 요구하는� 스마트� 그리드� 환경에서의� 적합

한� 제품은� 출시되고� 있지� 않음.� 그러나� 향후� 배기가스� 배출점감을� 위한� 스마트그리드� 산업이�

본격화할� 경우� 고전압� 셀의� 수요가� 증가할� 것으로� 예상되며� 관련� 고용량� 커패시터� 업체에서의�

개발이�본격화될�것으로�전망됨

� 국내�스마트�그리드�분야에서�고용량�커패시터는�스마트�전력전송�및� 스마트�운송�부분에서�활

용되고�있음

▪ 스마트�전력전송에서�안정한�전력망을�위한� voltage� sag� 보상�용도로�활용

▪ 전력망의�낙뢰�또는�순간정전에�의한� voltage� sag� 보상을�위해�적용

▪ 스마트�운송에서의�경전철의�회생제동/가속에�의한�부하평준화�장치로�활용

▪ 전철이� 정차할� 때� 발생하는� 제동에너지를� 회수하고,� 전철의� 출발� 시� 가속에� 필요한� 전기에너지로�

공급하여�에너지�효율을�향상시킴

� 고효율� 친환경� 장비의� 경우� 국내� 장비에� 대한� 신뢰도가� 낮아� 외국� 제품에� 대한� 수입의존도가�

높음

▪ 고급�장비� 및� 공정� 기술을� 토대로� 핵심부품� 생산기지화가�가능하며,� 중국� 등� 신흥개발도상국의�경

우� 모방기술은� 높게� 향상되었으나,� 아직� 고급부품� 및� 소재기술이� 부족한� 단계로� 핵심부품의� 경쟁

력이�낮으므로�핵심부품�생산기지�확대�조성을�통해�국제�사회� 수요부품�조달�및� 개발된�공정장비

의�수출�가능

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

103

▪ 국내�높은� ICT� 기술과의�융복합을� 통해�열처리�공정장비의�기술경쟁력을�향상시켜�주요� 열처리�기

술의�선진국과의�경쟁에서�우위를�점할�수�있는�전략�필요

[� 스카트�전력전송�및� 운송에서의�고용량�커패시터�활용방안� ]

� 최근�한국철도기술연구원을�중심으로�구성된� 콘소시움에서�전철차량에�고용량� 커패시터를�이용

한� 에너지� 저장시스템� 적용� 후� 대전철도� 판암역에� 설치하여� 회생� 에너지� 저장� 및� 사용� 효율을�

평가한� 결과,� 도시철도� 전동차에서� 소비되는� 에너지를� 10kWh/년을� 볼� 때� 약� 25%/년의� 에너

지� 효율� 향상을� 보고함.� 이에�따라� 향후� 도시철도� 또는�경전철에서�고용량�커패시터�수요가� 급

증할�것으로�전망됨

※출처� :�그린에너지�전략로드맵,�에너지기술평가원

[� 스마트�전철에서의�고용량�커패시터�시스템�운용� 및� 회생에너지�측정결과� ]

� 국내의�전력저장�수요시장은�크게� 전력수용가,� 전력회사� 및� 분산전원(신재생)� 분야로� 구분되며,�

지금까지의� 국내� 전력저장� 시장은� 공급측면에서� 양수발전소가� 주류를� 이루고,� 수용가� 측면에서

는� 주로� UPS를� 중심으로� 형성되어�왔음.� 그러나� 국제적인� 저탄소� 배출정책과�스마트� 그리드의�

본격적인�도입/운영으로�인하여�신재생에너지의�전력공급�신뢰성�향상,� 출력�불안정�해소,� 마이

크로그리드와� 직류배전� 적용에� 따른� 신규� 전력저장� 필요성� 등에� 의해� 향후� 고용량� 커패시터의�

수요는�급증할�것으로�예상됨

� 수백� voltage� 전압�이상의� 고전압�환경을�요구하는�스마트�그리드�전송,� 스마트�그리드�분산전

원� 및� 스마트� 그리드� 운송� 분야에서는� 고전압� 특성을� 위해� 단위� 셀의� 직렬을� 통한� 고전압화를�

구현하여야� 하나,� 통상적인� 저전압형� EDLC� 및� LIC는� 외부� 직렬의� 수가� 많고� 이를� 위한� 셀� 간�

전압�밸런싱�회로의�수가�많아� Packaging� factor� (공간�활용도)가�낮은�단점이�있음

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

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� 향후� 스마트� 그리드의� 시대에서는� 이런� 단점을� 보완하기� 위한� 고용량� 커패시터의� 고전압화가�

진행될� 것으로� 전망되며,� LIC� 등� 다양한� 하이브리드� 형의� 고용량� 커패시터가� 용도별로� 특화되

면서�시장을�확대할�것으로�예상됨

� 일본의� Shimizu� Project

▪ 2006년� 7월�스마트�그리드용�실증사업�실시

▪ 재생에너지� source� :� 태양광

▪ 전력공급�구성� :� Gas� engine� generator� :� 90kW� +� 350kW

▪ 고용량�커패시터� :� 100kW� ×� 4sec,� NiMH� 전지� :� 200kW� ×� 2hr

※출처� :�건설교통� R&D�성과포럼�성과집

[� 재생에너지원�전력공급�구성�외형사진� ]

-� NiMH� 전지� :� 장주기�출력변동의�평준화�역할

-� 고용량�커패시터� :� 단주기�출력변동의�평준화�역할

※출처� :�건설교통� R&D�성과포럼�성과집

[� 재생에너지원� +� 전력공급�구성도� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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※출처� :�건설교통� R&D�성과포럼�성과집

[� 재생에너지원�전력발전의�불안정�출력�평준화� ]

� 일본의� NEDO� Project

▪ 용도� :� 5MV급�태양전지� +� 1.5MW� NaS� 전지� +� 1.5MW�고용량�커패시터�시스템

▪ 목적� :� 친환경적인�전력산업� 발전을�위한�하이브리드� PV� 시스템�및� 전력� Peak를� 전력회사의�발전�

스케쥴에�맞게�조절하는�용도

※출처� :�건설교통� R&D�성과포럼�성과집

[� 재생에너지원�전력발전의�불안정�출력�평준화� ]

� MAXWELL� (미국)

▪ 100kW급�시스템�구성�실증�평가�진행

▪ Flywheel,� Lead-acid� 와의� 비교� 평가를� 통해� 단주기� 응답속도가� 좋은� 고용량� 커패시터는� 전력품

질�안정화�장치로�최적의� solution으로�평가받음

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

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E.C� 특성

1 System 100kW

2 Operational� voltage 615V

3 Response� Time 0.10s� of� mSec

4 Discharge� Time .1~� 60� Sec

5 Roundtrip� Effi. 90~97%

6 Cost� $/kJ� $� 5-� 40

7 Set� Weight 550Kg

8 Set� Volume 816Lit�

▪ 450kW�슈퍼커패시터� Bridge� Power

▪ 450kW� 고용량� 커패시터를� 적용,� 에너지비용� 절약,� 시스템의� 안전성� 향상,� 비상전원보호� 및� 전력

품질�향상

E.C� 특성

1 System 100kW

2 Operational� voltage 615V

3 Response� Time 0.10s� of� mSec

4 Discharge� Time .1~� 60� Sec

5 Roundtrip� Effi. 90~97%

6 Cost� $/kJ� $� 5-� 40

7 Set� Weight 550Kg

8 Set� Volume 816Lit�

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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나.� 주요업체별�기술개발동향

(1)� 해외업체동향

� 미국은� 대학� 및� 연구소를� 중심으로� 기초� 연구가� 진행� 중이고� 기업에서는� Linear� technology�

등을�중심으로�관련�제품을�판매�

구분 내용

센트럴�플로리다�

대학

§ 2014년� 6월�배터리�크기의�문제를�혁신적으로�개선할�수�있는�신기술을�개발했는데,�전기선�내

부에�배터리�없이�전기를�직접�저장

§ 연구팀은� 전선� 자체가�슈퍼� 커패시티가� 되기� 위해서�필요한� 두� 개� 전극� 중� 하나를� 특수� 합금물

질(Nanowhisker)로�피복해�감싸는�기술개발

§ 기존� 구리전선� 외부에� 슈퍼� 커패시터를� 추가� 장착해� 개발된� 것으로� 전선은� 전기를� 전송하는� 기

능�뿐만�아니라�전기를�저장하는�기능�수행

§ 슈퍼�커패시터�전선�제조기술과�전기충전�효율을�높이는�기술개발이�관건

UC리버사이드�

대학

§ 2014년� 5월� 전기차�및�휴대용�전자제품의�배터리�수명을�늘리며�더�가볍고�더�빠른�충전을�

가능케하는�슈퍼�캐퍼시터�배터리�개발에�성공

§ 고전력� 밀도를� 달성하기� 위해� 배터리는� 새로운� 아키텍처로� 디자인,� 전기화학적� 표면적,� 높은�

전기전도성,� 짧은�이온� 확산경로,� 계면무결성�보유

벤터빌트�대학

§ 밴터빌트� 대학� 물질화학연구팀은� 2013년� 10월� 태양전지가� 태양광을� 받는� 것이� 불가능한� 야

간에도� 전력을� 공급해� 휴대전화의� 배터리가� 수초만에� 충전을� 완료할� 수� 있는� 혁신적인� 슈퍼�

커패시터의�개념을�발명

§ 실리콘을� 사용한� 태양전지에� 넣어� 모바일폰� 등� 다양한� 전자기기에� 적용가능해� 반도체� 소자�

자체로�배터리�기능을�가짐에�따라�비용절감을�기대

§ 종래의�밧데리가�수시간에�걸쳐�충방전�하던�것을� 몇� 분� 만에�가능

라이스�대학

§ 2014년� 6월� 나노포러스�니켈불화물�기반� 새로운�플렉시블�배터리�개발

§ 유연하게� 구부릴� 수� 있어� 웨어러블� 디바이스� 등에� 적용되며,� 슈퍼� 커패시터의� 특성으로� 저장

시간이�길어�전기자동차�등� 다양한�분야에�사용�

Maxwell�

Technologies

§ 샌디에이고에� 연구� 및� 시험양산�파트를� 세우고� 소형� EDLC를� 융릉과기유한공사(대만)에서,� 대

형을�유럽에서�각각�생산,� 버스�용도�제품화

§ 최근들어�중국� 등� 슈퍼커패시터�제조업체�증가로�시장점유율�하락

리니어�

테크놀로지�

LTC3331

§ 2014년� 6월� 수확� 가능한� 에너지� 이용� 시� 배터리� 수명을� 연장하도록� 최대� 50mA� 연속� 출력�

전류� 제공하는�통합에너지�수확�솔루션� ‘LTC3331’� 출시

§ 수확된� 에너지를� 이용할� 수� 없을� 때,� 벅부스트� 컨버터에� 전원공급하며,� 수확할� 수� 있는� 소스

가�없을� 경우,� 자동으로�배터리로�전환

*�자료:� ETRI� 경제분석연구실

[ 미국의 고용량 커패시터 개발동향 ]

� 일본은�기업을� 중심으로�고용량� 커패시터�사업을� 진행하고� 있음.� 일본의� 기술력은�고용량� 커패

시터�분야에서�타의� 추종을� 불허하며,� 탄소� 소재에만� 국한되지�않고�리튬� 등을�이용해� � 하이브

리드�커패시터를�선보이고�있음

� 기타� 개발� 동향으로는� 중국� 광조우시의� 고용량� 커패시터로� 움직이는� 트램과� 싱카포르� 난양� 공

대의�자가치료�고용량�커패시터�등이�있음

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

108

(2)� 국내업체동향

� 국내� 기업은� 네스캡,� 삼화콘덴서,� 비나텍,� 코칩� 등이� 생산하고� 있으며� SK케미칼은� 전해액을� 생

산하고�있음�

구분 내용

네스캡

(Nesscap)

§ Mexwell� Technologies에� 이어� 고용량� 캐퍼시티� 부문에서� 세계시장� 점유� 2위업체로� 2009년�

미국업체에�M&A됨

§ 고용량� 커패시터의� 적용분야는� 자동차,� 버스,� 트럭,� 전차,� 중장비,� 풍력발전기,� 산업용� 로봇,� 스

마트그리드�등임

§ 국내� 최초로� 연료전지� 자동차� 및� 버스� 등� 국내� 시험사업에� 적용됐고,� 유럽에서는� 세계� 최초로�

무가선형�노면전차(Tram)의�에너지원으로�사용됨

삼화콘덴서

§ 2013년� 10월� 자체� 개발한� ‘하이브리드� 커패시터’를� 공개했는데,� 기존� 고용량� 커패시터의� 높

은�출력�밀도와�리튬이온전지의�높은�에너지�밀도를�가짐

§ 차세대� 에너지� 저장장치로� 이차전지� 음극� 소재를� 자체� 개발해� 하이브리드� 커패시터에� 적용하

고�있으며,� 기본�고용량�커패시터�대비� 2.5배의�용량� 구현

§ 2013년� 9월� 5,000F� 용량의� 고용량� 커패시터를� 개발했는데,� 세라믹를� 이용해� 전하� 보유량을�

40%를�늘렸고� 7,000F� 용량의�고용량�커패시터�개발도�완료

비나텍

§ 칩타입� 고용량� 커패시터는� 기존� 코인타입보다� 더� 슬림해지고� 생산방식도� 간소화되어� 휴대폰�

등�소형제품�메모리�백업용�전원으로�각광을�받고�있음

§ 스마트폰에�사용되는�칩�형태�고용량커패시터도�개발해�신뢰성�테스트를�진행하고�있는데,� 스

마트폰�배터리분야�수요가�늘어날�것으로�기대

퓨리켐

§ 고용량� 커패시터� 및� 연료전지용� 전극과� 이온교환막,� 과학실습기자재� 등과� 에너지� 저장장치용�

소재로� 리튬이차전지� 및� 고용량� 커패시터에� 적용할� 수� 있는� 소재인� 금속산화물� 및� 복합� 금속

산화물을�개발

§ 스마트� TV와� 블랙박스� 등에� 들어가는� ‘고용량� 커패시터’를� 출시했고,� 기존� 제품보다� 용량이�

세�배� 100만회�재충전�할�수�있어�에너지�효율이�높음

코칩

§ 2010년� 대기전력� 저감부품� 고용량� 커패시터(EDLC)를� 개발했는데,� 전자제품�컨트롤러에만� 배

터리처럼�전력을�공급,� 소모전력을� 20%�낮춤

§ 기존� 전자제품� 내에� 파워컨트롤러․스타트회로․충전회로와� 함께� 설치만� 하면� 대기전력을� 최대�

0.03W로�줄일�수�있음

SK케미칼

§ 고용량�커패시터의�충방전�반응에�필요한�이온을�이동시키는�용액�전해액�생산

§ ESS,� 전기자동차,� 신재생에너지�등에�사용

§ 핵심�기술인�전해염(Salt)의� 자체�합성� 및� 설계기술�보유

§ 2014년� 고용량�커패시터�전해액의�중국사업�진출을�타진

*�자료:� ETRI� 경제분석연구실

[ 국내 기업들의 고용량 커패시터 개발동향 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

109

다.� 기술인프라�현황

� 국내� 고용량� 커패시터의� 기술인프라는� 상당부분� 이차전지� 인프라의� 활용이� 가능함.� 삼성SDI,�

LG화학�등� 기업�뿐만�아니라,� 많은�연구소와�대학에도�기본적인�인프라를�구축하고�있음

인프라 장비구축현황 인력 연구성과 차별화�및� 특화분야

전자부품연구원�셀� 제조�및�테스트�

장비-

슈퍼커패시터

울트라�커패시터전극�및� 셀� 테스트

한국기계전기

전자시험연구원

특성�및�신뢰성�

테스트�장비-

슈퍼커패시터

울트라�커패시터신뢰성�및�인증

한국전기연구원특성�및�신뢰성�

테스트�장비-

슈퍼커패시터

울트라�커패시터신뢰성�및�인증

한국에너지기술

연구원

특성�및�신뢰성�

테스트�장비-

슈퍼커패시터

울트라�커패시터신뢰성�및�인증

연세대학교특성�및�신뢰성�

테스트�장비

대학원생�

15명전극활물질�관련 전극�및� 셀� 테스트

성균관대학교특성�및�신뢰성�

테스트�장비

대학원생�

15명전극활물질�관련 전극�및� 셀� 테스트

UNIST특성�및�신뢰성�

테스트�장비

대학원생�

20명

전해질�및�분리막�

관련전극�및� 셀� 테스트

� *� 자료� :� ETRI�경제분석연구실

[ 생산기술연구원 개방형실험실 현황 ]

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110

라.� 특허동향�분석

(1)� 연도별�출원동향

� 고용량�커패시터�기술의� 지난� 7년(‘10~’16)� 간� 출원동향7)을�살펴보면�연도별로� 출원경향이� 증

가,� 감소를�반복하고�있어�지속적으로�고용량�커패시터�관련�기술개발�활발

▪ 각�국가별로� 살펴보면� 일본� 출원경향은�증가-감소� 추세,� 미국은� 차츰� 증가-감소� 추세,� 유럽은� 유지

하는�경향을�보이고�있으며,� 한국은� 2011년� 급격히�증가하다�차츰�감소하는�추세를�보임

� 국가별� 출원비중을� 살펴보면� 한국이� 38.5%%로� 최대� 출원국으로� 고용량� 커패시터� 기술을� 선

도하고� 있는� 것으로� 나타났으며,� 미국이� 31.9%,� 일본이� 24.4%로� 비슷한� 수준의� 출원비중을�

보이고�있음�

[� 고용량�커패시터�분야�연도별�출원동향� ]

7) 특허출원 후 1년 6개월이 경과하여야 공개되는 특허제도의 특성상 실제 출원이 이루어졌으나 아직 공개되지 않은 미공

개데이터가 존재하여 2015, 2016년 데이터가 적게 나타나는 것에 대하여 유의해야 함

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(2)� 국가별�출원현황

� 한국의� 출원현황을� 살펴보면� ‘11년� 이후� 출원이� 소폭� 감소하는� 경향을� 보이고� 있으며,� 외국인

의�출원이�점차�감소

▪ 외국인의�출원�감소현상이�두드러지는�이유를� 살펴보면�고용량� 커패시터� 기술의� 국내�시장에� 대한�

외국인의�선호도가�감소하고�있는�것으로�추정

� 일본의� 출원현황은� ‘12년까지� 증가하다� 감소추세로� 변화하였으며,� 외국인의� 출원이� 내국인보다�

높은�것으로�나타남

� 미국의� 출원현황은� 지속적으로� 유지되고� 있는� 추세를� 보이고� 있으며,� 미국과� 유럽은� 외국인이�

점차�감소하는�추세를�보임

[ 국가별 출원현황 ]

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(3)� 투입기술�및� 융합성�분석

� 고용량� 커패시터� 분야의� 투입기술을� 확인하기� 위하여� 특허분류코드인� IPC� Code8)를� 통하여� 살

펴본� 결과� 고용량� 커패시터� 분야의� 가장� 높은� IPC는� H01G� 기술분야가� 607건으로� 가장� 많이�

차지하고�있으며,� 이어서� H01M이� 156건,� H02J가� 47건으로�다수를�차지

▪ 이외에� C01B� 34건,� B60L� 10건,� H01L� 8건� 순으로� 기술이� 투입되어� 있어� 고용량� 커패시터� 분야

에�다양한�기술이�융합되어�존재

▪ 더불어� 해당� IPC의� 특허인용수명을� 살펴보면� H01G� 기술분야의� 수명이� 9년으로� 가장� 긴� 것으로�

나타났으며,� B60W�기술분야는� 3년으로�가장�짧은�것으로�분석

IPC 기술내용 특허인용수명(TCT)9)

H01G 전기케이블�또는�전선,� 또는�광�및�전기케이블�또는�전선의�결합체의�설치 9년

H01M 화학적�에너지�전기적�에너지�직접� 변환하기�위한�방법�또는� 수단 8년

H02J 전력급전�또는�전력배전을�위한� 방식;� 전기에너지를�축적하기�위한�방식 7년

C01B 비금속�원소;� 그�화합물 8년

B60L전기적�추진차량의�전기장치�또는�추진장치;� 차량용�자기적�현가�또는�부양

장치,� 차량용�전기적�제동방식�일반7년

H01L 반도체�장치;� 다른�곳에� 속하지�않는� 전기적�고체� 장치 6년

G01R 전기변량의�측정;� 자기변량의�측정 7년

C01G 서브클래스� C01D� 또는� C01F에� 포함되지�않는�금속을�함유하는�화합물 8년

H02P전동기,� 발전기,� 회전변환기의� 제어� 또는� 조정;� 변압기� 또는� 리액터� 또는� 초

크코일의�제어7년

B60W

다른� 종류� 또는� 다른� 기능의� 차량용� 부품의� 관련� 제어;� 하이브리드� 차량에�

특별히� 적합한� 제어� 시스템;� 특정의� 단일의� 부품의� 제어에� 관한� 것은� 아닌,�

특정의�목적을�위한�도로상의�차량의�운전�제어� 시스템

3년

[ 고용량 커패시터 분야 상위 투입기술 ]

8) 전세계적으로 통용되고 있는 국제특허분류(IPC: International Patent Classification)를 통해 특허정보 기술분야에서 공지기술을 조사할 수 있으며, 기술 및 권리정보에 용이하게 접근 가능

9) 특허인용수명 지수는 후방인용(Backward Citation)에 기반한 특허인용수명의 평균, Q1, Q2(중앙값), Q3에 대한 통계값을 제시함. 특히 이와 같이 산출된 Q2는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기 또는 기술수명주기)라고 부름

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

113

� 투입기술이�가능� 많은� H01G� 분야와� 융합이� 높게� 이루어진� 기술은� H01M� 분야로� 나타났으며,�

C01B,� H02J� 분야와도�나타�융합된�기술의�건수가�높은�것으로�분석

▪ 이외에� H01M�분야와�융합된�기술은� H01G,� C01B,� C22C� 분야와�융합된�기술이�많은�것으로�나

타났으며,� H02J� 분야와�융합된�기술은� H02M,� B60L,� G06F� 기술로�분석

[ 고용량 커패시터 분야 IPC 기술 및 융합성 ]

(4)� 주요출원인�분석

� 세계� 주요출원인을� 살펴보면� 주로� 일본의� 출원인이� 다수의� 특허를� 보유하고� 있는� 것으로� 나타

났으며,� 전기전자�분야의�출원인이�대부분

▪ 주요� 일본� 출원인을� 살펴보면� DAIHATSU� MOTOR,� NIPPON� CHEMICON,� SHIN� ETSU� CHEM,�

SEMICONDUCTOR� ENERGY� LAB� 등� 전기전자� 분야� 기업이� 다수� 출원을� 하고� 있는� 것으로� 나타났으

며,�이들�일본�출원인은�주로�일본�본국에�출원건수가�높은�것으로�나타남

▪ 한국� 출원인으로는� 삼성전기,� 비나텍,� 삼화콘덴스공업,� 엘에스엠트론� 기업이� 상위출원인으로� 나타

나�고용량�커패시터�관련�기술을�다수�보유

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� 가장�많은� 특허를�보유하고�있는�삼성전기의�피인용지수가2.0으로�다국적으로�시장을�확보하며�

출원을� 하고� 있는� 것으로� 보이며,� 미국기업인� CORNING은� 3극� 패밀리수가� 24건으로�타주요출

원인에�비해�다국적�시장을�확보한�것으로�분석됨

주요출원인 국가

주요� IP시장국� (건수�%) 3극

패밀

리수

(건)

피인용

지수주력기술�분야

한국 미국 일본 유럽

IP시

장국

종합

삼성전기 한국

40 29 24 0

한국 0 2.00전기이중층�

커패시터43% 31% 26% 0%

비나텍 한국

68 0 0 0

한국 0 0.00

태양광�

하이브리드�

초고용량�

커패시터100% 0% 0% 0%

DAIHATSU�MOTOR 일본

0 2 22 2

일본 4 0중대용량�

커패시터0% 8% 85% 8%

CORNING 미국

4 4 14 2

일본 24 1.25 고온용�가스켓

17% 17% 58% 8%

NIPPON� CHEMICON 일본

3 2 12 3

일본 12 0.00

알루미늄�

전해질�

초고용량�

커패시터15% 10% 60% 15%

삼화콘덴서공업 한국

17 3 0 0

한국 0 0.67전기이중층�

커패시터85% 15% 0% 0%

엘에스엠트론 한국

17 1 1 1

한국 5 0.00전기이중층�

커패시터85% 5% 5% 5%

SHIN� ETSU� CHEM 일본

0 5 12 2

일본 6 0.00 절연지(분리막)

0% 26% 63% 11%

SEMICONDUCTOR�

ENERGY� LAB일본

1 14 1 0

미국 1 3.86전기이중층�

커패시터6% 88% 6% 0%

TAIYO� YUDEN 일본

1 3 10 0

일본 0 0

태양광�

하이브리드�

초고용량�

커패시터7% 21% 71% 0%

[ 주요 출원인의 출원현황 ]

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(5)� 국내�출원인�동향

� 국내� 출원인� 동향을� 살펴보면� 대기업은� 삼성전기의� 출원건수가� 가장� 높게� 나타났으며,� 중소기

업에서는�비나텍의�출원건수가�높게�나타남

▪ 대기업의� 주요� 출원인은� 삼성전기,� 엘에스엠트론,� 엘지화학,� 현대자동차� 등이� 있으며,� 중소기업의�

주요�출원인은�비나텍,� 삼화콘덴서공업,� 삼화전기,� 아모텍�등이�주요�출원인인�것으로�나타남

� 기업� 이외의� 주요출원인을� 살펴보면� 한국에너지기술연구원,� 한국과학기술연구원,� 한국전기연구

원� 등� 연구소/공공기관의� 출원이� 다수� 나타났으며,� 대학은� 한국과학기술원,� 충북대학교,� 연세대

학교,� 인하대학교�등의�출원이�높은�것으로�분석됨

[�국내�주요출원인의�출원�현황� ]

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5.� 중소기업�환경

가.� 중소기업�경쟁력

� 고용량�커패시터�분야의�중소기업�경쟁력은�기술분류별로�차이가�있으나�소․중형�고용량�커패시터�기술은�중소기업이�다수�참여하여�시장에서의�역할이�큰�분야로�나타났으나,� 적용분야별로�대형�고용량�

커패시터는�대부분�대기업에서�기술개발이�이루어지며,�중소기업의�경쟁력이�낮은�것으로�분석됨

기술�분류 주요�기술 대기업 중소기업중소기업�

참여영역

중소기업�

참여정도

소․중형�

고용량�

커패시터

초소형,� 소형,� 중형� 제품�

양산,� PAS제품,� LIC,�

초소형�등에� 응용�

가능한�제품군�양산기술,�

이온성액체�전해액�양산,�

소형,� 박형� 제품�및�

모듈�개발기술

삼성SDI,�

LG화학,�

포스코,�

GS칼텍스,�

LS산전,�

SK케미칼

네스캡,� 삼화콘덴서,�

코칩,� 비나텍,� 퓨리켐

Chip형� 초고용량�

커패시터,� Flat형�

초고용량�

커패시터,�

메모리백업용�

초소형�코인형�

리튬이온커패시터

대형�고용량�

커패시터

전기화학적으로�안정된�

고용량�활물질�개발,�

대용량�분극성�전극,�

고도전율�전해액,� 고정밀�

전극배치기술,� 신규�봉지�

재료,� 고정밀�모듈�

제조기술

삼성SDI,�

LG화학,�

포스코,�

GS칼텍스,�

LS산전,�

SK케미칼

네스캡,� 삼화콘덴서,�

에스와이하이테크,�

삼영S&C,스마트씽크즈

,� 한국JCC,� 퓨리켐,�

비나텍,

원통형�고출력�

초고용량�

커패시터,�

자동차용�

리튬이온커패시터,�

에너지저장용�

리튬이온커패시터,�

고용량�

나노하이브리드�

커패시터�

*� 중소기업�참여정도와� 점유율은� 주요제품� 시장에� 참여하는� 중소기업의�참여규모와� 정도(업체수,� 비율� 등)를� 고려하여� 5단계로� 구

분� (낮은�단계:�○,�중간�단계(◔,� ◑,�◕)� 높은�단계:�●)�

[ 고용량 커패시터 분야 중소기업 현황 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

117

나.� 중소기업�기술수요

� 고용량�커패시터�분야의�중소기업의�기술수요를�파악하기�위하여�중소기업�기술수요조사�및�중소

기업청� R&D신청과제(2013~2015년)를� 분석한� 결과� 아래� 표의� 내용과� 같은� 수요들이� 다수� 있는�

것으로�분석

▪ 고용량� 커패시터� 분야� 중소기업은� 최근에� 초고용량,� 고신뢰성,� 대형화� 등과� 관련된� 기술과� 관련된�

기술개발에� 다수� 수요가� 있는� 것으로� 나타났으며,� 이는� 최근� 기술트렌드인� 고신뢰성,� 초고용량� 에

너지저장에�대응하는�기술�등에�관심이�높아지고�있는�추세를�반영한�것으로�분석됨

전략제품 기술�분류 관심기술

고용량�

커패시터

소․중형�고용량�커패시터

경량화,� 고출력�초고용량커패시터�개발

고신뢰성�초고용량�커패시터�개발

ESS(에너지저장장치)용�커패시터�모듈� 개발� 24V� 54F

전기이중층�케페시터를�이용한� HYBRID� 엘리베이터�시스템

슈퍼커패시터�패키징부품�최적화�개발

직물�나노� 융합전극을�이용한�웨어러블�전자기기용�수퍼커패시터�개발

소형� IT� 지능형�단말기용�초박형� Chip형� EDLC� 개발

포터블� 지능형� IT기기� 분산전원용,� 고전압� 세라믹� 슈퍼커패시터� 및� 제

조기술�개발

친환경,� 원가절감형� Lithium� Ion� Capacitor� 전극� 개발�

CCTV� 감시카메라의�비상전원용�그래핀�기반�슈퍼커패시터�개발

무정전� CCTV� 모듈� 개발을� 위한� 상용화� 3차원� 그래핀� 슈퍼커패시터�

공정�및�개발

하이브리드�슈퍼커패시터용�탄소나노섬유와�금속산화물�복합소재�합성기술�연구

대형�고용량�커패시터

스마트� 기기의� 대기전력� 제로화� 및� 안정전류공급용� 고에너지

(10Wh/kg)� 고출력(20kW/kg)� 3V급� Hybrid� Capacitor� 개발

고신뢰성�초고용량�커패시터�개발

전기에너지�저장� 및� 전기자동차용�리튬이온�커패시터�제조� 기술�개발

부하�에이징이�필요없는�초고용량커패시터�공정�개발

하이브리드� 슈퍼커패시터용� 탄소나노섬유와� 금속산화물� 복합소재� 합성

기술�연구

[ 고용량 커패시터 분야 과제신청현황 및 수요조사결과 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

118

다.� 중소기업�핵심기술

(1)� 데이터�기반�요소기술�발굴

� 고용량� 커패시터� 기술의� 특허� 및� 논문데이터� 검색을� 통해� 도출된� 유효데이터를� 대상으로� 데이

터마이닝� 기법(Scientometrics� 기법)을� 통해� 클러스터링된� 키워드의� 연관성을� 바탕으로� 요소기

술�후보군을�도출

▪ 고용량� 커패시터� 기술의� 특허� 및� 논문� 유효데이터를� 기반으로� 키워드� 클러스터링을� 통하여� 9개의�

요소기술�후보군을�도출

▪ 제품별� dataset� 구축� :� 고용량� 커패시터� 기술� 관련� 특허/논문� 데이터를� 추출하여� 노이즈� 제거� 후�

제품별� dataset� 구축

▪ 1차� 클러스터링� :� 키워드� 맵을� 통한� 고빈도� 키워드� 확인-빈도수(tf-idf)10)가� 상위� 30%에� 해당하

는�키워드를�대상으로� 1차�추출

▪ 2차� 클러스터링� :� 1차� 클러스터링에서� 추출된� 고빈도� 키워드� 사이에서� 고연관도� 키워드를� 2차� 추

출� (고연관도�기준은�연관도수치11)가� 2이상인�클러스터로�제한)�

� 다음� 그림은� 키워드� 간� 연관네트워크를� 시각화한� 것으로,� 각� 키워드를� 나타내는� 원과� 키워드�

간의�연관도를�나타내는�직선으로�구성

▪ 각� 키워드가� 특허와� 논문� 중� 어느� 데이터에서� 도출되었는지� 원의� 색으로� 구분하였으며,� 키워드로�

도출된�클러스터는�황색음영으로�표시

▪ 키워드를� 나타내는� 원은� 고빈도의� 키워드일수록� 원의� 크기가� 크게� 표현되며,� 연관도를� 나타내는�

선은�키워드�사이의�연관도수치가�높을수록�굵게�표현

� 고용량� 커패시터� 기술� 전략제품의� 특허․논문� 유효데이터에� 대하여� 키워드� 클러스터링� 결과를�

기반으로�요소기술�도출

� 데이터�기반의�요소기술�도출은�키워드� 클러스터링을�통해� 도출된�요소기술에�대하여�전문가의�

검증�및�조정을�통하여�요소기술을�도출

10)� 빈도수(tf-idf)� :� 각� 키워드가�출현되는�특허�또는�논문수를�의미

11)� 연관도수치:� 두�개�이상의�키워드�사이의�특허�또는� 논문수를�의미

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

119

[� 고용량�커패시터�분야�키워드�클러스터링� ]

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

01

graphene,�

active�

material

4~7

1.� A� high� rate,� high� capacity� and� long� life� (LiMn2O4+�

AC)/Li4Ti5O12� hybrid� battery­supercapacitor

2.� Power� management� of� an� ultracapacitor� /battery� hybris� energy�

storge� system� in� an� HEV

3.� Influence� of� control� strategies� on� battery/supercapacitor� hybrid�

energy� storage� systems� for� traction� applications

클러스터

02

micro,�

hybrid�

capacitor

5~71.� Hybrid� power� supplies:� a� capacitor� assisted� battery

2.� Active� power� sharing� in� hybrid� battery/capacitor� power� sources

클러스터

03ultracapacitor 4~8

1.� Batteries� and� ultracapacitors� for� electric,� hybrid,� and� fuel� cell�

vehicles

2.� � Performance� optimization� of� a� battery� capacitor� hybrid� system

3.� Optimal� battery/ultracapacitor� storage� combination

[� 고용량�커패시터�분야�주요�키워드�및� 관련문헌� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

120

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

04

electrode,�

high� density4~8

1.� Battery� squeezing� under� low-power� pulsed� loads

2.� The� parallel� combination� of� a� valve� regulated� lead� acid� cell�

and� supercapacitor� for� use� as� a� hybrid� vehicle� peak� power�

buffer

클러스터

05

nano�

structure,�

electrode

4

1.� A� combined� ultracapacitor­lead� acid� battery� energy� storage�

system� for� mild� hybrid� electric� vehicles

2.� Ultracapacitor/battery� hybrid� for� solar� energy� storage

클러스터

06

automotive,�

HEVs,� EV4~7

1.� Ultracapacitors� for� automotive� applications

2.� Development� of� ultracapacitor� modules� for� 42-V� automotive�

electrical� systems

클러스터

07

pore,� active�

carbon4

1.� High� energy� high� power� pulses� plus� battery� for� long� term�

applications

2.� Fabrication� and� characterization� of� a� LiCoO2�

battery­supercapacitor� combination� for� a� high-pulse� power�

system

클러스터

08

Simulation

testing4~7

1.� Simulation� and� field-testing� of� hybrid� ultracapacitor/battery�

energy� storage� systems� for� electric� and� hybridelectric� transit�

vehicles

2.� Performance� optimization� of� a� battery­capacitor� hybrid� system

클러스터

09

� Power� and�

life�

extension

4

1.� Hybrid� electric� vehicles:� architecture� and� motor� drives

2.� Power� and� life� extension� of� battery­ultracapacitor� hybrids

3.� An� ultracapacitor� circuit� for� reducing� sulfation� in� lead� acid�

batteries� for� mild� hybrid� electric� vehicles

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121

No 요소기술명 키워드

요소기술01 그래핀�전극활물질을�적용한�고에너지밀도�대칭형�전기이중층�커패시터�graphene,� active�

material

요소기술02 마이크로�하이브리드용�고출력�초고용량�커패시터�개발 micro,� hybrid

요소기술03 슈퍼커패시터용�고전압�전해액�개발high� voltage,�

electrolyte

요소기술04 슈퍼커패시터용�분리막�개발 ultracapacitor

요소기술05 슈퍼커패시터용�고성능�전극� 개발electrode,� high�

density

요소기술06 슈퍼커패시터용�전해액�첨가제�개발 electrolyte� additives

요소기술07 슈퍼커패시터용�나노기반�전극소재�개발nano� structure,�

electrode

요소기술08 활성탄�기공�제어�기술 pore,� active� carbon

[� 고용량�커패시터�분야�데이터�기반� 요소기술� ]

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122

(2)� 요소기술�도출

� 산업․시장� 분석,� 기술(특허)분석,� 전문가� 의견,� 타부처로드맵,� 중소기업� 기술수요를� 바탕으로� 로

드맵�기획을�위하여�요소기술�도출

� 요소기술을�대상으로�전문가를�통해�기술의�범위,� 요소기술�간� 중복성�등을�조정‧검토하여�최종�

요소기술명�확정

분류 요소기술 출처

초고용량�커패시터

그래핀�전극활물질을�적용한�고에너지밀도�대칭형�

전기이중층�커패시터�개발

특허/논문�

클러스터링/전문가추천

마이크로�하이브리드용�고출력�초고용량�커패시터�개발

기술/시장�분석,� 기술수요,�

특허/논문� 클러스터링,�

전문가추천

유기계�전해질�기반�탄소계�슬러리�전극�소재기술/시장�분석,� 전문가�

추천

슬러리�전극� 충방전�용량� 보존�기술기술/시장�분석,� 기술수요,�

전문가추천

슈퍼커패시터용�나노기반�전극소재�개발기술/시장�분석,� 기술수요,�

전문가추천

전해액

슈퍼커패시터용�고전압�전해액�개발기술수요,� 특허/논문�

클러스터링/전문가추천

슈퍼커패시터용�전해액�첨가제�개발기술/시장�분석,� 전문가�

추천,� 특허/논문� 클러스터링

수퍼커패시터�전해질�첨가제�개발을�위한� 시뮬레이션�기술 특허/논문�클러스터링

절연지,� 집전체�및�

외장재�

외부습기나�또는� 증기상의�물질�차단용�소재�기술/시장�분석,� 기술수요,�

특허/논문�클러스터링

박막�가공성,� 경량재질�및�내부식성�집전체 기술수요,� 타부처로드맵

전해질에�대한�내약품성�및�경량� 재료 기술/시장�분석,� 기술수요

[� 고용량�커패시터�분야�요소기술�도출� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

123

(3)� 핵심기술�선정

� 확정된� 요소기술을�대상으로�산․학․연� 전문가로� 구성된� 핵심기술� 선정위원회를�통하여� 중소기업

에�적합한�핵심기술�선정

� 핵심기술�선정은� 기술개발시급성(10),� 기술개발파급성(10),� 단기개발가능성(10),� 중소기업� 적합

성� (10)을� 고려하여�평가

분류 핵심기술 개요

초고용량

커패시터

전기이중층�커패시터�그래핀�전극활물질을�적용한�고에너지밀도�대칭형�

전기이중층�커패시터�

마이크로�하이브리드용�초고용량�

커패시터�개발마이크로�하이브리드용�고출력�초고용량�커패시터�개발

전해액

슈퍼커패시터용�나노기반�전극소재�개발고용량�특성의�슬러리�전극�개발을�위한�나노스케일�

다원계�전극소재�구조설계

전해액�개발 슈퍼커패시터용�고전압�전해액�개발

전해액�첨가제�개발 슈퍼커패시터용�전해액�첨가제�개발

절연지,� 집전체�

및� 외장재�집전체�제조기술

고강도,�고연신,�고접착성�박막�알루미늄�집전체�개발

박막�가공성,� 경량재질�및�내부식성�집전체

[� 고용량�커패시터�분야�핵심기술� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 고용량�커패시터�▣�▣

124

6.� 기술로드맵�기획

가.� 고용량�커패시터�기술로드맵�

� 최종� 중소·중견기업� 기술로드맵은�기술/시장� 니즈,� 연차별� 개발계획,� 최종목표� 등을� 제시함으로

써�중소기업의�기술개발�방향성을�제시

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

125

나.� 연구개발�목표�설정

� 로드맵�기획� 절차는� 산‧학‧연�전문가로�구성된� 로드맵� 기획위원회를�통해� 선정된�핵심기술을�대

상으로�기술요구사항,� 연차별�개발목표,� 최종�목표를�도출

분류 핵심기술 기술요구사항연차별�개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

초고용량�

커패시터

전기이중층�커패시터�축전용량(F/g)

@Half� Cell140� F/g 170� F/g 200� F/g

그래핀� 적용� 고에

너지� 밀도� 고용량�

커패시터�개발

마이크로�

하이브리드용�

초고용량�커패시터�개발

비축전용량

(F/g)75� F/g 80� F/g 85� F/g

초고용량

커패시터�적용

활성탄�복합소재�개발

전해액

슈퍼커패시터용�

나노기반� 전극소재�

개발

축전용량

(F/g)30� F/g 32� F/g 35� F/g

고용량�활성탄�

소재

전해액�개발저항

(Ω/g)50� Ω/g 45� Ω/g 40� Ω/g

저온성능�향상이�

가능한�혼합�

전해액�소재�개발

전해액�첨가제�개발 Swelling(%) 20�% 15�% 10�%가스발생�억제�

첨가제�개발

절연지,�

집전체,�

외장재

집전체�제조기술 누설전류(mA) 60� mA 55� mA 50� mA

고전압�성능이�

우수하고�고순도�

알루미늄�호일�

제조

[� 고용량�커패시터�분야�핵심기술�연구목표� ]

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전략제품�현황분석

레독스플로우�배터리

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

129

레독스�플로우�배터리

정의�및�범위

▪ 레독스�플로우�배터리는�기존�이차전지와는�달리�전해액�내의�활물질이�산화-환원되어�충방전�되는�시스

템으로�전기에너지를�전해액의�화학적�에너지로�저장시키는�전기화학적�축전장치

▪ 레독스� 플로우� 배터리의� 주요� 구성은� 카본� 및� 금속계� 전극소재,� 유기� 및� 무기� 전해액,� 분리막,� 분리판�

등으로�구성되며�관련�기술로서�전지의�적층(Stacking)기술을�포함함.� 2만�싸이클�및� 20년�이상의�안정

된� 수명� 특성을� 갖고� 있고� 출력과� 에너지� 밀도를� 독립적으로� 설계할� 수� 있어� 4시간� 이상의� 출력� 지속�

시간을�갖는�장주기�대용량�전력저장용�이차전지�

정부지원�정책

▪ 정부의�그린에너지�기술로드맵의�장주기�신재생에너지�및�전력저장대응의�전략�품목�

▪ 친환경,�중대형�전력저장용�안전성�및�장수명�이차전지�개발�필요

▪ 범정부적으로� 2011년부터�대형에너지저장�시스템�핵심기술(원천소재)�개발

중소기업�시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

•� 정부의� 신재생� 에너지� 보급정책과� 기후� 변화� 협약에�

따른� CO2� 저감� 요구에� 대응하기� 위한� 대용량� 에너지�

저장�기술�및�시장�성장�예상

•�이차전지용�소재�및�스택제조�기술과�분석,�성능�평가�보유

•�전력시장�다변화와�신재생�에너지�연계운전기술�확보

•�국내시장�미성숙과�소재�및�핵심부품�등은�수입에�의존

•� 선진국보다� 낮은� 소재원천� 기술� 및� 실용화� 기술과� 짧

은� R&D�기간�

•�국내�기술�및�시장�미성숙과�설치�운용�기술�경험�부족

기회(Opportunity) 위협(Threat)

•�대용량�전력저장용�전지시장�확대�예상

•�부하�평준화�및�관리,� 고부가가치�공장의� UPS용� 등으

로�고효율�전력시장�확대�예상

•�고에너지�및�고효율�전지기술�개발�미비

•�선진국에�의한�기술위주의�시장독점�우려

•�기술선진국과�차별화되는�기술개발전략�부족

•� 일본의� 경우� 일부� 전지에� 대한� 전력저장용� 전지의� 표

준화�완료

•�후발주자의�기술추격�및�시장�선점화�우려

중소기업의�시장대응전략

➜ 중소기업이� 제조하는� 레독스� 플로우� 배터리� 및� 소재� 성능과� 품질� 향상에� 따라� 기술� 및� 가격� 경쟁력을�통한�글로벌�시장�진출� 가능

➜ 소재�원천기술�및� 실용화�기술을�극복하기�위한�장기적�안목으로�시장�접근� 필요

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

130

핵심기술�로드맵

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

131

1.� 개요

가.� 정의�및� 필요성

� 레독스� 플로우� 배터리(Redox� Flow� Battery)는� 전극의� 활물질이� 기존의� 전지처럼� 고체가� 아닌�

용액상태이며�산화수가�다른�양극과�음극전해질로�구성된�전지

▪ 전지의� 기전력은� 양극액과� 음극액을� 구성하고� 있는� 레독스� 쌍� (Redox� Couple)의� 표준전극전위의�

차이에� 의해� 결정되며� 충전� 시에는� 양극에는� 산화반응이,� 음극에서는� 환원반응이� 일어나게� 되고�

방전�시에는�반대�반응이�발생�

▪ 레독스� 쌍의� 활물질이� 용해된� 전해액이� 펌프에� 의하여� 공급되고� 양극과� 음극의� 전극� 표면에서� 산

화환원�반응속도가�빠르게�일어나며�산화환원�전위차에�의해�에너지�밀도가�영향을�받음

▪ 레독스�쌍은�여러�가지�산화환원� 활물질의�쌍이�있으며�대표적으로�상용화�단계에�있는�레독스� 쌍

은�바나듐(V)계,� Zn/Br계�등이�있음

[� 바나듐계�레독스�플로우�배터리� � ]

� 기존�이차전지가�산화/환원� 반응을�통해� 전기에너지를�전극의�활물질에�저장하는�것과� 달리�레

독스� 플로우� 배터리는� 전극에서� 발생되는� 산화/환원(redox)� 반응을� 통해� 전해질에� 전기에너지

를�장기간�저장할�수�있는�대용량�전력저장�이차전지

� 레독스� 플로우� 배터리는� 장주기� ESS(Energy� Storage� System)용으로� 연구개발� 되고� 있으며�

시장� 및� 응용처를� 보다� 확대하기� 위해서는� MW급� 대용량� 시스템� 구축시� 바나듐계� 레독스� 플

로우�배터리�스택�및�소재부품의�대면적화,� 박형화,� 저가화가�요구되고�있음

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

132

*�출처� :� 한국생산기술연구원

[� 전력저장전지의�주요�적용범위� ]

� 나트륨-황전지(Na-S)는� 기술적� 완성도가�한계에� 이르렀고�특허� 창출의�기회기� 적으며�고온에서�작

동하는�관계로�화재�등의�안전성�문제와�기술적인�장벽이�높고�관련�부품산업의�파급효과가�적음�

� 레독스� 플로우� 배터리는� 출력� 밀도� 및� 에너지� 밀도를� 향상� 시킬� 수� 있는� 혁신적인� 기회와� 관

련�소재�및�부품개발을�통하여�기술적,� 경제적�파급효과가�큼

� 에너지�밀도와�출력�밀도�향상으로�가격�절감�및� 대형�전력저장전지�시장�선점�기회창출�가능�

*�출처� :� 한국생산기술연구원

[� 이차전지의�성능�및�특성� 비교� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

133

나.� 범위

(1)� 제품분류�관점

� 레독스�플로우�배터리를�구성하는�전극,� 흐름전해질,� 이온교환막으로�분류할�수�있음

▪ 전극은�고내식성�카본�복합재�전극�개발�기술,� 고활성�촉매�전극�개발�기술�등을�포함

▪ 흐름� 전해질은� 고농도� 바나듐계� 레독스� 커플,� 고전압� 레독스� 커플,� Zn/Ce� 계� 레독스� 커플,� Zn/Br�

계�레독스�커플,� V/Br�계�레독스�커플�등을�포함

▪ 이온교환막은�고강도,� 고내식성�폴리머�이온교환막을�포함

전략제품 제품분류�관점 세부기술

레독스 플로우 배터리

전극•고내식성�카본�복합재�전극�개발�기술

•고활성�촉매�전극�개발�기술

흐름전해질

•고농도�바나듐계�레독스�커플

•2V�이상�고전압�레독스�커플

•Zn/Ce�계�레독스�커플,� Zn/Br�계�레독스�커플,� V/Br�계�레독스�커플

이온교환막•고강도,�고내식성�폴리머�이온교환막

•이온전도성이�향상된�이온교환막

[� 제품분류�관점�기술범위� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

134

(2)� 공급망�관점

� 레독스� 플로우� 배터리는� 레독스� 플로우� 배터리용� 고전압� 신규� 레독스� 쌍� 및� 전해액,� 고내구성�

분리막,� 고내구성�전극�및� 분리판으로�분류할�수� 있음

▪ 레독스� 플로우� 배터리용� 고전압� 신규� 레독스� 쌍� 및� 전해액� 관련� 기술은� 전이� 금속계,� 란탄나이드

계,� 금속-리간드계� 레독스� 쌍� 개발,� 레독스� 쌍을� 용해시킬� 수� 있는� 용매� 및� 첨가제� 개발기술� 등이�

포함됨

▪ 레독스� 플로우� 배터리용� 고내구성� 분리막� 개발� 기술은� 이온전도도가� 큰� 작용기를� 도입하는� 기술,�

기계적�강도�및� 전도성을�향상시키는�기술,� 높은�수소이온전도성을�갖게�하는�기술�등을�포함함

▪ 래독스� 플로우� 전지용� 고내구성� 전극� 및� 분리판� 개발� 기술은� 전기전도도� 및� 고내구성� 전기화학적�

촉매전극�및� 분리판�개발,� 고활성�촉매�전극�개발을�포함함

전략제품 공급망�관점 세부기술

레독스�

플로우�

배터리

레독스�플로우�배터리용�

고전압�신규�레독스�쌍�

및�전해액

•전이� 금속계,� 란탄나이드계,� 금속-리간드계� 레독스� 쌍� 개발을� 위해�

저가격이면서� 전위차가� 큰� 전이금속을� 중심� 금속으로� 도입(Zn,� Ni,�

Mn� 등)�기술

•금속-리간드계� 레독스� 쌍� 개발을� 위하여� 고전압� 레독스� 쌍과� 전압상

승을�위한� electron� withdrawing� function기의�도입

•고농도로� 레독스� 쌍을� 용해시킬� 수� 있는� 용매� 및� 첨가제� 개발기술로

써�강산(strong� acid)을�이용하는�수용성�시스템과�유기�용매를�이용

하는�비수용성�시스템�기술

레독스�플로우�배터리용�

고내구성�분리막

•나피온(Nafion)을� 비롯한�불소계� 분리막을�대체하는� 저가격의�탄화수

소(Hydrocarbon)계�분리막�개발

•PE(polyethylene),� PP(polypropylene)� 등의� 저가격� 폴리올레핀

(Polyolefin)계�매트릭스에�이온전도도가�큰�작용기를�도입하는�기술

•유/무기�분리막�개발

•기계적�강도�및�전도성을�향상시키는�기술

•가교형�형태의�저가격,� 내강산성�분리막�개발,� 높은�수소이온전도성을�

갖게�하는�기술�

래독스�플로우�전지용�

고내구성�전극�및�분리판�

•고전기전도도�및�고내구성�전기화학적�촉매전극�및�분리판�개발

•고활성�촉매전극�개발

•저가격,� 유연성,� 경량� 특성을� 갖는� 분리판� 개발을� 위해� 금속기판에�

전기도금방식에�의한�개발

[� 공급망�관점� 기술범위� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

135

2.� 산업환경분석

가.� 산업특징�및� 구조

(1)� 산업의�특징

� 대용량�전력저장산업으로써�전력인프라�사업은� 국가를� 지탱하는�최상위산업중의�하나이며�기간

산업으로서의�공공성�중시

� 에너지저장시스템(ESS)으로써� 대용량� 전력저장산업은� 수요자,� 공급자� 및� 관리자� 등� 다양한� 이

해�관계자들이�에너지저장시스템(ESS)� 적용�필요성에�대한�공감대�형성이�시장�확대를�위한�선

결조건

� 대용량� 전력저장산업은� 현재� 개척해� 나가야� 하는� 미래형� 산업으로써� 적용될� 수� 있는� 분야로는�

가정용� 전력저장� 시스템,� 산업용/상업용� 중형� 전력저장� 시스템,� 발전소� 및� 변전소에� 설치되는�

초대용량의� 전력저장� 시스템� 등이� 있으며� 향후에는� 풍력� 발전,� 태양광� 발전� 등과� 같은� 신재생�

에너지�분야로의�확대가�예상� �

� 특히,� 신재생� 에너지의� 주파수� 변동에� 따른� 전력품질의� 저하로� 인하여� 현재의� 풍력� 발전과� 태

양광� 발전에서� 발생하는� 전력을� 계통전력에� 직접� 연계할� 경우� 고품위의� 전력을� 요구하는� 산업

시설이나� 대규모� 단지에서는� 엄청난� 피해가� 예상되기� 때문에� 이를� 보상해주기� 위한� 레독스� 플

로우�배터리와�같은�대형�전력저장시스템의�필요성이�부각� �

� 현재� 레독스� 플로우� 배터리에� 대한� 국내� 산업기반은� 거의� 전무한� 상태로� 볼� 수� 있으며� 전반적

으로� suppy� chain은� 매우� 취약한� 수준으로� 가장� 중요한� 품목인� 레독스� 쌍을� 비롯한� 전지소재�

및� 부품의�개발은�시작�단계

▪ 전극�및� 분리판,� 분리막� 등은� 이차전지와� 연료전지� 개발에서� 축적된� 기술이� 풍부함으로� 용도에� 맞

는� modification을� 하면� 적용� 가능한� 수준이고� 이차전지� 및� 연료전지� 소재와� 시스템� 업체의� 경험

을�활용하여�레독스�플로우�배터리까지�용도를�확대할�수� 있음�

▪ 이차전지와�연료전지�관련� 중소기업� 소재� 및� 부품업체로서는�새로운� 부품소재� 수요에�따른� 사업적�

위험감소를� 통해� 개발함으로써� 제품의� 경쟁력� 제고에� 기여하고� 사업� 아이템� 확장을� 통해� 새로운�

비즈니스�모델�창출� �

� 원천기술과�차별이�가능한�레독스� 플로우�배터리�개발은�소재부터�시작하여�시스템까지�하나의�

패키지�산업으로써�소재의�개발이�성공하면�건설�또는�중공업�관련�업체의�참여를�통한�시설설

비�산업으로�영역�확장�가능

� 전력운용에�필연적으로�발생하는� 잉여전력의� 저장으로� load� leveling� 효과와� 전력� 소요의� 피크�

타임(peak� time)에�대응함으로써�에너지의�효율적�사용�및� 에너지�예비율의�부담�경감� �

� 전력저장시스템에� 의한� 전력수요의� 공급조절이� 가능하고� 전력사용료의� 절감� 및� CO2� 배출� 절감효

과가�기대되며�간헐적인�에너지원인�신재생�에너지(풍력,� 태양광)�발전의�안정적인�운전이�기대

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

136

(2)� 산업의�구조

� 에너지저장시스템(ESS)은� 전력�인프라를�구성하는�요소이며�차세대�전력망을�구현하기�위한�핵

심요소�중의�하나로�전력망과�연계해야만�효율성이�있는�전력�인프라에�종속되어�있는�영역

� 에너지저장시스템(ESS)의� 경우� 리튬이차전지,� 레독스� 플로우� 배터리� 등의� 에너지를� 저장하는� 이차전

지,� PCS(Power� Conditioning� System),� PMS(Power� Management� System),� BMS(Battery�

Management� System),� EMS(Energy� Management� System)� 등� 다양한� 부품으로� 구성되어� 있어�

각�부품의�사업�참여자들�사이에�유기적인�협조가�필요한�제품

� 납축전지(Pb-acid),� 니켈-수소전지(Ni-MH),� 리튬이차전지,� 레독스� 플로우� 배터리� 등� 다양한� 배

터리�방식에�기반을�둔� 에너지저장시스템(ESS)의� 비중이�수용가용�시장에서� 90%에�이를�정도

로�빠르게�증가

� 레독스�플로우�배터리� 산업은�일반적인�이차전지산업과�같이�전지제조� 부분과�후방산업인�부품

소재� 산업과� 더불어� 건설업,� 중공업� 등이� 참여할� 수� 있고� 전방산업인� 대용량� 전력저장장치� 산

업�등으로�구성�

� 전방� 및� 후방� 모두에� 산업� 파급효과가� 큰� 수준이며,� 국내� 레독스� 플로우� 배터리� 기술은� 아직�

초기�시장진입�단계로,� 일부�대기업을�중심으로�전지분야에서�점차�산업이�확대되고�있는�형태

후방산업 전지시스템 전방산업

전극소재

전해질

분리막�

분리판

적층기술

기타�부품�및�소재

전지제조공정

전지제조설비

전지성능평가

제조공정자동화

대용량�전력저장시스템,

신재생에너지�저장시스템,�

분산형�발전� 시스템

전기자동차,� 조선�방위,� 교육

[� 레독스�플로우�배터리�분야�산업구조� ]

� 후방산업인� 부품소재의� 경우,� 음/양극� 전극소재,� 전해질,� 분리막,� 분리판� 등이� 레독스� 플로우�

배터리의�에너지� 밀도,� 출력�밀도,� 싸이클�특성,� 가격�등을�결정하는� 핵심인자로�작용하며�이들

을�조합하여�레독스�플로우�배터리를�제조함으로�부품소재의�기술력�확보가�중요�

� 레독스� 플로우� 배터리� 제조의� 경우,� 현재� 국내업체로는� 롯데� 케미칼,� LS� 산전,� 현대� 중공업� 등

이� 중심이� 되어� 고에너지밀도� 특성을� 갖는� 배터리를� 제조하고� 있으며� 부품소재분야에� 주로� 참

여하고�있는�중소기업들은�전지업체에서�요구하는�부품과�소재�공급

� 부품/소재를� 생산하고� 있는� 기업들은� 벤처� 및� 중소기업들이� 주를� 이루고� 있으나� 현재는� 주로�

수입에�의존하고�있는�실정이며�경쟁력�있는�기술을�일부�확보하고�있는�중소기업은�분리판�소

재개발에�치중� �

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

137

나.� 경쟁환경

� 국내에서� 바나듐계� 레독스� 플로우� 배터리를� 연구하게� 된� 동기는� 1991년� 당시� 명지대� 강안수�

교수가� 일본� 요코하마� 국립대� 물질공학과� 오타� 교수의� 연구실� 객원교수로� 있으면서� 당시의�

Moonlight� 프로젝트로� Fe/Cr계�레독스�플로우�배터리를�연구

▪ 미국� NASA에서는� Fe/Cr계� 레독스�플로우�배터리를�연구를�시작하였으며�이온� cross� over� 문제를�

해결하기�위한�연구가�중심테마로�구성�

▪ 이후� 바나듐계� 레독스� 플로우� 배터리� 연구에서는� V(+5)� 이온의� 이온� 교환막에� 대한� 산화성이� 커

서� Nafion� 분리막을�대체할�수� 있는�고내구성�및� 저가격의�분리막�개발을�중심으로�연구�

▪ 최근에는� 한국에너지기술연구원에서� 풍력� 발전,� 태양광� 발전� 등의� 신재생� 에너지로부터� 나온� 전력

을�저장하는�전력저장시스템의�일환으로�연구를�진행하고�있음

▪ 삼성전자� 종합기술원은� 2009년부터� 고에너지밀도� 레독스� 플로우� 배터리� 개발을� 위해� 일본의�

Tomamae� 실증단지의�과제로�제시된�에너지밀도�향상과�효울�향상을� � 중심으로�개발

▪ (주)롯데케미칼은�고에너지밀도� Zn/Br계� 레독스�플로우�개발을�위해�미국의� ZBB� Energy사와�공동

으로� 출자하여� 현재� 시장� 진출을� 앞두고� 있으며� 주(모간)은� 전지용� 분리판의� 전기적,� 기계적� 특성

을�향상시키기�위한�개발을�진행�

경쟁사 System 회사현황

FWG

/Cellstrom�

GmbH

V/V

§ FB� 10/100� 상품을�태양광�발전과� hybrid화하여�제품화�

§ 2000년과� 2006년에� 각각� 설립되었으며,� 2004� ~� 2006년에� 걸쳐� 6개의� 성

공적인�시스템을�운영함

V-Fuel� Pty� Ltd� V/Br

§ 호주� NWSU� Kazacos� 교수의� 기술을� 도입하여� VRB를� 상업화한� 회사로서,�

VRB의� 2세대� 전지라� 할� 수� 있는� Generation� 2� VBr� Battery의� an�

exclusive� worldwide� license� 보유

§ 주로� 0.5kW� ~� 5kW급의�연구에�치중해�왔으며,� 분리판�연구와�전도성�플라

스틱�전극개발�강점�보유

Plurion� System Zn/Ce

§ 영국의� Flow� battery� venture회사임

§ 15개의�고유� 특허를�보유하고�있고�MSA를�사용하는�것이� 특징

§ Ce+4/Zn0/MSA(2.4V),Pb+4/Pb0/MSA(2.0V),� Zn/O2//MSA(1.8V)에�대한�연구�진행

§ 영국�회사내에� 1MWh급�실증장치�운영

Prudent�

Energy

[� VRB� ]V/V

§ California� Energy� Commission� &� Sacramento� Municipal� Utility� District

는� 총� 30만불� 규모의� Funding을� 통해� 20kW� x� 9hr용� VRB-ESS™를�

California의� Telecoms� Site에�설치

§ Kenya의� Safaricom과� 함께� Winafrique� Technologies� 에� 2대의� 5kW� x�

4hr� VRB� ESS™를�공급하였고,� 향후� Kenya내� 300여�곳으로�확대

§ 지난� 15년� 동안� 25개�이상의� working� systems를� 설치한�경험과� 25개국� 이

상에�특허권�보유

ZBB� Energy Zn/Br

§ 상품인� ZESS� 50TM가� 북경� 올림픽� 기간� 동안� 전시됨� Zero� Net�

Energy(ZNE)� Future� House� USA(FHUSA)에�공급(용량:� 50kWh)

§ 미국� Eaton� Corporation’s� Innovation� center에� UPS용으로� 50kWh�

module� testing� 시작�향후� 1MWh급�개발의�기초�성능시험으로�활용될�예정

[ 주요 세계 업체의 개발현황 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

138

구분 경쟁환경

기술분류 전극 흐름전해질 이온교환막

주요 품목 및 기술

고내식성�카본�복합재�전극,�

고활성�촉매�전극�

고농도�바나듐계�레독스�커플,�

2V�이상�고전압�레독스�커플,�

Zn/Ce�계�레독스�커플,� Zn/Br�

계�레독스�커플,� V/Br�계�

레독스�커플

고강도,� 고내식성�폴리머�

이온교환막,� 이온전도성이�

향상된�이온교환막,�유/무기�

이온교환막,�기계적�강도�및�

전도성이�향상된�이온교환막,�

내강산성�분리막

해외기업

Sumitomo� Electric�

Industries,� LOCKHEED�

MARTIN� ADVANCED�

ENERGY� STORAGE,� 24M�

Technologies,� NISSIN�

ELECTRIC�

Sumitomo� Electric�

Industries,� LOCKHEED�

MARTIN� ADVANCED�

ENERGY� STORAGE,�

Nippon� Chemical�

Industrial,� KASHIMA-KITA�

ELECTRIC� POWER� �

Sumitomo� Electric�

Industries,� 24M�

Technologies,� NISSIN�

ELECTRIC,� SHOWA� DENKO�

국내기업롯데케미칼,� 엘지화학,� OCI,�

포스코ICT,� GS칼텍스,�

현대자동차

롯데케미칼,� 엘지화학,� OCI

롯데케미칼,� 엘지화학,� OCI,�

삼성SDI,� SK케미칼,� SK�

이노베이션,� 삼성전자

[� 제품분류별�경쟁자� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

139

다.� 전후방산업�환경

� 최근� 기후변화에� 따른� 중요성의� 인식으로� 온실가스� 및� 유해가스의� 배출을� 최소화� 할� 수� 있는�

에너지효율화� 기기로써� 중대형� 이차전지에� 대한� 관심이� 고조되고� 있으며� 정부의� 에너지� 효율�

향상�기기�보급정책�및� 시장의�필요성�등으로�산업이�급격히�팽창할�것으로�예측

� 아울러� 주요� 선진국은� 친환경� 자동차� 및� 전력저장� 등의� 에너지� 보급� 정책을� 수립하고� 특히� 대

형� 에너지� 전력저장장치의� 경우,� 신재생� 에너지,� 대규모� 발전소,� 변전소,� 일반산업� 및� 가정� 등�

다양한�수요가�존재하여�정책의�수립이�용이

� 선진국을� 중심으로� 고효율이며� 온실가스의� 배출량이� 획기적으로� 절감되는� 대용량� 에너지저장�

장치에�대한�관심�증대�및� 시장�확대�등으로�단기간에�급속히�시장이�확대될�전망

� 전력저장용� 대형� 이차전지� 관련� 기슬� 중� 리튬이온이차전지를� 제외한� 기술력은� 주요� 선진국과�

대비하여�열악한�상태이며�특히�부품�및�소재�관련기술은�매우�취약

� 이차전지�산업은�기술집약적인�산업이고�전후방�산업에�막대한�영행을� 미치며�전방산업에�위치

한� 전기자동차,� 전력저장장치,� 로봇,� 모바일� 기기� 등� 핵심부품으로� 사용되어� 이차전지의� 개발�

여부가�전방산업의�존폐�좌우�

� 레독스� 플로우� 배터리는� 일반적인� 이차전지� 산업과� 같이� 후방산업인� 부품� 및� 소재� 산업,� 그리

고�전방사업인�대용량�전력저장장치�및�전기자동차�등으로�구성

� 레독스� 플로우� 배터리� 분야에서� 중소기업의� 주요� 사업영역은� 후방산업� 영역이며,� 전방사업의�

경우는�대기업이�참여하는�것이�바람직

� 후방산업인�부품�및� 소재�부분의�경우,� 전극�및�분리판�소재,� 전해액,� 분리막�등이�레독스�플로

우�배터리의�에너지,� 출력,� 수명,� 가격�등을�결정하는�핵심인자로�작용하며�이들을�조합하여�전

지를�제조함으로�부품과�소재의�기술력�확보가�중요

� 부품과�소재를�생산하고�있는�기업들은�벤처�및� 중소기업들이�주를�이루고�있으나�최근�고에너

지밀도�레독스�플로우�배터리를�중심으로�대기업의�참여�및�자본투자�활발

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

140

3.� 시장환경분석

가.� 세계시장

� 대형� 에너지저장시스템의� 세계시장� 규모는� 향후� 전력수요� 증가와� 신재생� 에너지� 확산� 등으로�

크게�성장할�것으로�예상하며� 2018년� 346억�달러�시장을�형성할�전망

� 특히� 전력시스템을� 위한� 에너지저장시스템으로� 보조서비스용,� 신재생� 에너지연계용� 등의� 에너

지저장시스템은�높은�성장률을�기록할�것으로�예상

� 주요�선진국들은�시장� 확대를�위해�에너지저장시스템과�관련된�연구개발과�실증을� 활발히�추진�

중이며�일부�상용화에�성공하는�등� 사업화�단계�진입

� 레독스� 플로우� 배터리용� 레독스� 쌍� 소재의� 개발에� 따른� 시장규모� 및� 매출액은� 미국의� EIA� 세

계에너지�전망을�근거로�다음과�같이�전망�

구분 항목 단위 2020년 2030년

세계시장

전세계�발전량 TWh/년 16,000� 33,300�

신재생에너지�전력생산비중 % 5% 15%

신재생에너지�전력생산량 TWh/년 800� 4,995�

신재생에너지�중� 태양/풍력발전�생산량 TWh/년 (15%�假定)120� 999�

태양/풍력발전�→�배터리�저장비율 % 5.0% 15.0%

배터리�에너지�저장량 TWh/년 6� 150�

하루� 8시간�충방전�시�필요�전력량 kWh 5,479,452�136,986,3

00�

배터리�저장량을� 365로� 나누어�주어야함

레독스�쌍의�시장규모 억원 5,424 135,600

계산식:� (5,479,452� x� 990$� x� 1,500원/$)� ÷15kWh

*�자료:� PEFC�시장규모,�후지경제

[ 신규 레독스쌍 소재 세계 시장규모 추정근거 ]

(단위 : 백만달러, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

세계시장 361 379 398 418 439 461 5.0

*�자료:� PEFC�시장규모,�후지경제

[ 신규 레독스쌍 소재 세계 시장규모 및 전망 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

141

▪ 고분자전해질� 연료전지(PEFC)와� 레독스� 플로우� 배터리용� 분리막의� 기능과� 특성이� 유사하여� 동시

에�사용할�있다고�가정하여�다음과�같이�전망�

▪ 매출추정�산출근거�제시� :� 세계시장의� 20%� share� 가정(근거자료� PEFC� 시장규모,� 후지경제)

▪ 전세계� PEFC� 세계시장� :� 20,000억원� X� 분리막�비중(20%)� =� 4,000억원(2020년�기준)

구분 전세계 PEFC 시장분리막 비중

2020년 2021년 2022년

세계시장

20,000원 20% 4,000억원 4,400억원 4,800억원

10%�성장 10%�성장

전세계�발전량(2020)16,000�

TWh/년

신재생에너지�전력생산비중� :� 5%

신재생에너지�전력생산량� :� 800� TWh/년

신재생중�태양/풍력발전�생산량� � :� 120� TWh/년� (신재생의� 15%�예상됨)

태양/풍력발전중� battery저장�비율(5%로�예상)� :� 6.0� TWh/년�

배터리�에너지�저장량� :� 60억� kWh

60억� kWh/(8h/일� x� 365일/년)=� 2,050,000kW

2,050,000kW� x� 500$/kW(Nafion� 117� membrane가격)� =� 10.3억$

RFB가�전체� 전력저장전지의� 20%를�차지한다고�가정�

10.3억$� x� 0.2� x� 1,500원/$� =� 3,090억원

3,090억원 3,245억원 3,407억원

5%성장 5%성장

PEFC� +� RFB용�membrane� total 7,090억원 7,645원 8,207억원

*�자료:� PEFC�시장규모,�후지경제

[ 신규 분리막 소재 세계 시장규모 추정근거 ]

(단위 : 백만달러, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

세계시장 450 472 496 521 574 603 5.0

*�자료:� PEFC�시장규모,�후지경제�근거�산출

[ 분리막 소재 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

142

구분 전세계 PEFC 시장분리막 비중

2020년 2021년 2022년

세계시장

20,000원 20% 4,000억원 4,400억원 4,800억원

10%�성장 10%�성장

전세계�발전량(2020)16,000�

TWh/년

신재생에너지�전력생산비중� :� 5%

신재생에너지�전력생산량� :� 800� TWh/년

신재생중�태양/풍력발전�생산량� � :� 120� TWh/년� (신재생의� 15%�예상됨)

태양/풍력발전중� battery저장� 비율(5%로�예상)� :� 6.0� TWh/년�

배터리�에너지�저장량� :� 60억� kWh

60억� kWh/(8h/일� x� 365일/년)=� 2,050,000kW

2,050,000kW� x� 480$/kW(분리판/전극�가격)� =� 9.84억$

RFB가� 전체�전력저장전지의� 20%를�차지한다고�가정�

9.84억$� x� 0.2� x� 1,500원/$� =� 2,952억원

2,952억원 3,100억원 3,255억원

5%성장 5%성장

PEFC� +� RFB용�분리판/전극 6952억원 7,500원 8,055억원

*�자료:� PEFC�시장규모,�후지경제�근거�산출

[ 신규 분리판/전극 소재 세계 시장규모 추정근거 ]

(단위 : 백만달러, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

세계시장 463 486 511 536 563 591 5.0

*�자료:� PEFC�시장규모,�후지경제�근거�산출

[ 신규분리판/전극 소재 세계시장 전망]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

143

나.� 국내시장

� ‘10년� 기준�국내�에너지저장시스템(ESS)� 시장규모는�세계시장�대비�약� 1%�수준이나�투자확대를�

통해� ’20년�세계시장�점유유� 30%(약� 14조원)� 목표로�총� 6.4조원의� R&D�설비�투자�추진계획�

� 현재는� 시장� 형성� 전� 실증� 단계이나,� 향후� 전력� 소비량� 증가� 및� 신재생에너지� 확대에� 따라� 중

장기적으로는�수요가�급팽창할�전망

� 에너지저장장치� 시장규모는� ‘15년� 리튬이차전지가� 2,209억� 원으로� 대부분을� 차지하고� 있으나� �

향후�레독스�플로우�배터리�시장이�급속히�확대될�것으로�전망

� 더불어� 레독스� 플로우� 배터리와� 관련된� 부품소재� 시장� 확대될� 전망이고� 특히� 분리판,� 전극� 및�

분리막의�수요가�기존의�이차전지나�연료전지�시장과�맞물려�크게�확대될�것으로�예상�

� 신규�레독스�쌍의�개발을� 통하여�대량의�전이금속화합물�또는� metal-ligand� 화합물의�수요�창출

이�기대되고�기존�화학기반�기업들의�사업�아이템�확장을�통해�새로운�비즈니스�모델�창출�기대

� 레독스� 플로우� 배터리는�스마트� 그리드로�대변되는� 21세기� 에너지� 혁명의� 핵심� 역할인� 대용량�

에너지� 저장� 장치로써� 중추적인� 역할을� 할� 전망이며� 21세기� 전력망을�구현을� 위해서는� 전력의�

생산과� 소비의� 불균형� 문제를� 해결할� 수� 있는� 완충적� 역할을� 할� 수� 있는� 대안으로� 떠오르는�

기술�분야� �

� 대용량� 에너지저장시스템은� 향후� 전기자동차용� 보다� 수요가� 더욱� 더� 빠르게� 성장할� 것으로� 예

상되며�신재생에너지�관련�부문�시장은� 2020년�약� 10조원으로�성장할�것으로�전망

� 전력계통�안정화를�위한� 대규모�에너지� 저장�부문은� 2020년� 약� 10조원으로�신재생� 에너지�부

문과�유사하며�가정용�및� 산업용� UPS� 시장은� 9.4조원으로�빠르게�성장할�것으로�전망

� 최근�발생한�블랙아웃�사태와�관련하여�안정적인�에너지저장�및� 공급�장치에�대한�수요가�증가

하고� 있으나� 수백� kW� ~� MW급� 용량의� 에너지저장� 장치에� 대한� 충/방전� 특성,� 성능평가� 등�

평가�장비가�부족한�상태

▪ 따라서�선진사�제품을�벤치마킹하여�다양한�기술개발을�통해�신제품을�개발하고�기술�극대화로�시장에서�

요구하는�신뢰성이�우수한�성능평가�장비를�개발하여�에너지저장시스템의�효율을�극대화할�필요성�존재

▪ 현재� 레독스� 플로우� 전지� 성능평가는� 일부� 장비를� 제외하고� 외국제품에� 대한� 의존도가� 크며� 시장�

확대를�위해�저가격,� 고신뢰성�및�국산화에�대한�수요가�지속적으로�요구

(단위 : 억원, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

국내시장 5,447 5,719 6,005 6,306 6,621 6,952 4.2

*�자료:� PEFC�시장규모,�후지경제�근거�산출

[ 레독스 플로우 배터리 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

144

다.� 무역현황

� 레독스�플로우�배터리� 기술의�공정기술로�품목�단위의�무역현황을�분석하는데�수출량에�비하여�

수입량이�급격히�감소하는�추세

▪ 레독스� 플로우배터리� 관련� 기술의� 수출현황은� ‘11년� 7억� 9,906만� 달러에서� ’15년� 6억� 2,322만�

달러� 수준으로� 감소하였으며,� 수입현황은� ‘11년� 1억� 3,262만� 달러에서� ’15년� 6,423만� 달러� 수준

으로�감소하여�무역수지�흑자폭이�감소

▪ 최근� 5년(‘11~’15년)간� 연평균� 성장률을� 살펴보면� 수출금액은� 6.4%로� 감소하였으며,� 수입금액은�

19.9%로�감소하여�전체�무역수지는� ­4.3%로�감소한�것으로�나타남�

� 무역특화지수는� ‘11년(0.72)부터� ’15년(0.81)까지� 증가한� 것으로� 나타나� 점차� 수출특화상태로�

국내�기업의�수출량이�증가하고�있는�것으로�나타났으며,� 국내의�레독스�플로우�배터리�제품의�

해외시장진출이�활발하게�이루어지고�있는�것으로�분석

(단위 : 천$)

구분 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15CAGR

('11~'15)

수출금액 799,064 857,345 660,724 614,755 623,222 -6.4%

수입금액 132,618 90,681 52,149 51,684 64,232 -19.9%

무역수지 666446 766664 608575 563071 558990 -4.3%

무역특화지수* 0.72 0.81 0.85 0.84 0.81 - 

� *� 무역특화지수� =� (상품의�총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로�산출되며,� 지수가� 0인�경우�비교우위는�중간정도이며,� 1

이면�완전�수출특화상태를�말함.�지수가� -1이면�완전�수입특화�상태로�수출물량이�전혀�없을�뿐만�아니라�수입만�한다는�뜻

� *�자료� :� 관세청�수출입무역통계�HS-Code(6자리�기준)�활용

[ 레독스 플로우 배터리 관련 무역현황 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

145

4.� 기술환경분석

가.� 기술개발�트렌드

◳ 기존�전지�기술로�활용�가능�

� 레독스�플로우�배터리는�활물질이�기존의�전지처럼�고체�상태의�전극이�아니고�액체�상태의�전

해액이며� 산화수가� 다른� 양극과� 음극� 전해액이� 충/방전� 시에� 발생하는� 양극과� 음극에서의� 기

전력의�차이를�이용�

▪ 국내의�기술수준은�현재� 제품이나� 발표된� 연구결과�등이� 간혹� 나오고� 있으나�구체적인� 기술수준을�

언급하기에는�미흡

▪ 레독스� 플로우� 배터리� 시스템을� 구성하는� 레독스� 쌍,� 분리막,� 전극� 및� 분리판,� BOP,� PCS� 등� 기존

의�이차전지와�연료전지�개발에�축적된�기술�활용�가능�

*�출처� :� 한국과학기술연구원

[� 레독스�플로우�배터리�연구�진행상황� ]

� 에너지�효율이�높은�레독스�플로우�배터리용�분리판은�전지�주요�성분의�하나인�전극을�지지하

며�동시에�전류를�원활하게�흐르게�하는�집전체(current� collector)의� 역할을�하는�기판

▪ 레독스� 플로우� 배터리용� 분리판에� 대한� 연구는� 주로� 상용화� 가능성이� 가장� 큰� vanadium계� 및�

Zn/Br계�레독스�플로우�배터리용�전극과�분리판에�대한�개발기술이�집중적으로�연구

▪ 레독스� 플로우� 배터리용� 분리판에� 대한� 연구는� 주로� 상용화� 가능성이� 가장� 큰� vanadium계� 및�

Zn/Br계�레독스�플로우�배터리용�전극과�분리판에�대한�개발기술이�집중적으로�연구

▪ 얇은� 전도성� 접착막과� 저가의� 유연성이� 큰� 흑연� 기판을� 개발하여� 전극과의� 접촉면� 및� 전기전도도

를�향상시켜�전지의�내부저항을�감소시키는�기술�개발�

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146

▪ 전극과� 분리판� 소재는� 기본적으로� 흑연계(graphite)계� 소재로써� graphite� felt,� impermeable�

graphite,� carbon-plastic� composite� 등이며� 전지의� 쿨롱(coulombic)� 효율과� 전압(voltage)� 효

율을�향상시키기�위해�전지의�내부저항(internal� ohmic� resistance)을� 감소시키는�연구가�진행

*�출처� :� 한국과학기술연구원

[� 레독스�플로우�배터리�연구�진행상황� ]

� 레독스�플로우�배터리용�고내구성�분리막은�양극액�및� 음극액�활물질의�이온�혼합방지�및�수소�

이온(H+)� 또는� 하이드록사이드� 이온(OH-)� 이동만� 가능하거나� 전류� 플럭스(flux)의� 이동만� 가능

하게�하는�레독스�플로우�배터리의�핵심소재

▪ 국내의� 경우,� 분리막을� 연구하는� 그룹은� 기업,� 연구소,� 학교� 등에� 걸쳐� 있으며� 대부� � 분이� 이차전

지와�연료전지용�분리막을�연구�개발하고�있으며�몇몇�기업은�파일롯�플랜트�수준의�기술개발

▪ 또한� 불소계� 분리막� 연구와� 함께� 비불소계인� 탄화수소계� 연구를� 하고� 있으며� 높은� � 이온전도도와�

내구성을�가진�분리막�개발에�집중�

▪ 가교� 결합된� PVA/SiO2� 하이브리드,� PVA/PAA/SiO2� 하이브리드� 형태의� 분리막을� 개발하여�

10-2S/cm의�높은�이온�전도도를�달성한�바� 있고�유/무기하이브리드�형태의�분리막�개발�

▪ 국외의� 경우� 대표적인� 분리막� 개발� 기술은� Dupon에서� 불소화� 고분자인� Nafion을� 개발하여� 이미�

양이온�교환막으로�상용화�

▪ 호주에서는� 양이온� 교환막으로� Nafion125,� CMV를,� 음이온� 교환막으로� AMV,� DMV를� 이용하여�

막�저항�및� 바나듐� 4가� 및� 5가�이온(VO2+,� VO2+)의� 막� 투과성에�관한�적용�연구

▪ 일본은� polyethylene(PE)� 대칭막과� 비대칭막을� 기막으로� 양이온� 교환막을� 제작한� 연구� 및� 이를�

바나듐� 레독스� 플로우� 배터리에� 적용한� 연구와� PE� 대칭막과� 비대칭막,� 시판의� 음이온� 교환막�

(selemium,� Asahi� Kassei)에� 전자선을�조사하여� 물리적으로�가교화시켜�막의� 내산화성� 향상과�이

를�이용한�바나듐�레독스�플로우�배터리의�특성�연구

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나.� 주요업체별�기술개발동향

(1)� 해외업체동향

� 미국의� PNNL(Pacific� Northwest� National� Laboratory)은� KW급� 개발을� 완료했고,� 1MW급�

레독스�플로우�배터리를�개발�진행중�

� 미국의� EPRI(Electric� Power� Research� Institute)는� 레독스� 플로우� 배터리,� NaS,� Zn/Br� 등� 대

형�저장장치�실증시험에�진행중

� 일본�훗카이도�전력은� 스미토모와�함께� 공동으로� 미나미하야기타�변전소에� 6만kWh� 대형� 레독

스�플로우�배터리�방식의�전력�저장�실증

▪ 일본의�스미토모는�훗카이도� 전력과� 같은� 유틸리티�기업을� 통해� 수익을� 창출하는�규제형� 비즈니스�

모델을�추진

� 스미토모전기공업은�앞으로�레독스�플로우� 배터리’� 분야에서�연간� 1000억� 엔� 규모의� 사업을�목표로�

하고�있음

▪ 특히�신흥국�세력에�대응할�수�있도록�생산비용을�대폭�삭감하는�기술을�이미�개발한�것으로�알려져�있음▪ 일본�정부도� 축전지를� 성장� 산업� 중� 하나로� 설정하고� 지원� 체제를� 정비하고� 있고,� 해외의� 정부� 관

계자의�시찰도�이어지고�있음

▪ 스미토모전기공업이� 홋카이도(北海道)전력과� 공동으로� 세계� 최대� 규모(전지� 용량은� 6만� 킬로와트)

의�전지를�설치하여�실험시험을�시작했음

*�자료:�⽇経 테크놀로지�Online(2016)[� 레독스�플로우�배터리의�실증사업� ]

� 일본의� Ryhkyu는� VANASAVER� 전해질�개발�및�판매�중

� 독일의� Fraunhofer� ICT는� 전기자동차용� 레독스� 플로우� 배터리� 프로토를� 개발하며,� 유기계� 활

물질�개발을�진행함

� 오스트리아의� Cellstrom은�레독스�플로우�배터리� 10/100� 상품을�태양발전과�연계시킴

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

148

(2)� 국내업체동향

� 삼성SDI와� LG화학,� SK이노베이션� 등은� 리튬이차전지� 기술을� 바탕으로� 에너지저장� 시스템까지�

사업영역�확대

� 삼성� SDI는� ‘14년� 인도� ACME사와� 2년간� 총� 110MWh� 규모의� 에너지저장시스템(ESS)� 공급�

MOU� 체결,� 통신기지국,� 태양광�연계용에�에너지저장시스템(ESS)를� 독점�공급

� LG화학은� 전기차� 배터리� 개발� 경험을� 살려� 에너지저장� 장치� 개발에도� 적극� 참여,� � ‘13년� 7월

부터�독일� SMA사에� 2kWh급�가정용�에너지저장시스템(ESS)� 배터리를�공급

� BMS와� 충/방전기� 전문업체인� 피앤이� 솔루션은� 전기차� 충전기와� 에너지저장시스템(ESS)� 융합

모델을� ‘13년� 12월� 일본� 수출,� 에너지저장시스템(ESS)� 기반� 급속� 충전기를� 일본� 중공업� 분야�

대기업에� 16기�공급

� 전력변환장치를�전문으로�개발하는�포스코� ICT,� 효성�등도�시스템�사업에�적극�참여

� 포스코� ICT는� 일본� 에디슨� 파워에� ‘13년� 12월� 에너지저장장치(ESS)를� 공급하였고,� 효성은� 기

존� 500kW� PCS를�보강해� ‘14년� 1MW급� PCS� 개발�완료�

� LS� 산전은� 1MW급� PCS� 개발� 중이며,� 소형에서� 중대형까지�자체� 개발� 추진� 중이고,� LG유플러

스는� ’3년� 250kW� PCS� 개발완료,� 국내� 업체� 처음으로� LG화학� 익산� 사업장에� 3MW�

(1MW×3)급� PCS를� 구축

� 한국전력은� ’13년� 11월� 에너지저장시스템(ESS)를� 활용한� 지능형� 사옥에너지관리� 시범사업을�

착수,� 구리�남양주�지사에�에너지저장시스템(ESS)� 50kWh� 활용�스마트�그리드�스테이션�개발

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

149

다.� 기술인프라�현황

� 에너지저장시스템은(ESS)는� 공공성이� 중시되는� 전력� 인프라에� 종속되어� 있고� 투자회수� 기간이�

긴� 산업� 특성상� 새로운� 변화에� 매우� 소극적이며,� 다양한� 이해� 관계자가�존재하므로�에너지저장

시스템(ESS)� 산업�활성화를�위해서�이해�관계자�간의�합의점�도출이�필요

� 에너지저장시스템(ESS)을� 활용한� 새로운� 비즈니스� 모델이� 창출되고� 있으며,� 전기사업법,� 소방법�

등�전기안전관리에�필요한�법과�제도�개선을�포함하여�총괄적인�산업�활성화�시스템�구축이�필요

� 에너지저장시스템(ESS)으로써� 에너지저장장치인� 레독스� 플로우� 배터리는� 미국,� 유럽,� 일본,� 중

국� 등에서� 실증에� 성공하여� 상용화에� 낙관적이나� 리튬이차전지� 및� NaS� 전지에� 비해� 실증� 및�

상용화�단계가�다소�뒤처진�상황

� 에너지밀도�향상과�전체적인�효율� 상승이라는�측면에서�혁신적인�아이디어를�이용하면�대형�전

력저장전지에서�기회선점�가능

*�자료:�한국에너지기술평가원

[� 고출력�고에너지밀도�레독스�플로우�배터리�로드맵� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 레독스�플로우�배터리�▣� ▣

150

라.� 특허동향�분석

(1)� 연도별�출원동향

� 레독스� 플로우� 배터리� 기술의� 지난� 7년(‘10~’16)� 간� 출원동향12)을� 살펴보면� 연도별로� 출원경

향이�증가,� 감소를�반복하고�있어�지속적으로�레독스�플로우�배터리�관련�기술개발�활발

▪ 각� 국가별로� 살펴보면� 미국의� 출원경향은� ‘10년� 이후로� 급격히� 증가하는� 추세를� 보이며,� 한국� 또

한� 증가하는� 경향을� 나타냄.� 일본은� ‘12년에� 감소하다� 이후로� 증가하다� 유지하는� 경향을� 보이고�

있으며,� 유럽도�출원건수를�유지

� 국가별� 출원비중을� 살펴보면� 한국이� 37.5%로� 최대� 출원국으로� 레독스� 플로우� 배터리� 기술을�

리드하고�있는� 것으로�나타났으며,� 미국이� 28.3%,� 일본이� 21.9%로�비슷한�수준의�출원�비중

을�보이고�있음

[� 레독스�플로우�배터리�분야�연도별�출원동향� ]

12) 특허출원 후 1년 6개월이 경과하여야 공개되는 특허제도의 특성상 실제 출원이 이루어졌으나 아직 공개되지 않은 미

공개데이터가 존재하여 2015, 2016년 데이터가 적게 나타나는 것에 대하여 유의해야 함

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

151

(2)� 국가별�출원현황

� 한국의� 출원현황을� 살펴보면� ‘11년� 이후� 출원이� 증가하는� 경향을� 보이고� 있으며,� 외국인의� 출

원이�점차�증가

▪ 출원인�대부분이�자국�출원으로�한국�내의�기술력이�우수한�것으로�추정

� 일본의� 출원현황은� ‘12년에� 감소하는� 추세에서� 증가추세로� 변화하였으며,� 출원인� 대부분이� 자

국�출원으로�일본�내의�기술력이�우수한�것으로�추정

� 미국의� 출원현황은� 지속적으로� 증가되고� 있는� 추세를� 보이고� 있으며,� 출원인� 대부분이� 외국인

으로�미국과�유럽은�자국인의�출원이�적음

[ 국가별 출원현황 ]

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152

(3)� 투입기술�및� 융합성�분석

� 레독스�플로우�배터리�분야의�투입기술을�확인하기�위하여�특허분류코드인� IPC� Code13)를�통하

여� 살펴본� 결과� 레독스� 플로우� 배터리� 분야의� 가장� 높은� IPC는� H01M� 기술분야가� 674건으로�

가장�많이�차지하고�있으며,� 이어서� H02J가� 10건,� C08L이� 8건으로�다수를�차지

▪ 이외에� C07C,� G01R,� C08G,� C08J� 등의�기술이�투입되어�있어�있는�것으로�확인됨

▪ 더불어� 해당� IPC의� 특허인용수명을� 살펴보면� B21D� 기술분야의� 수명이� 10년으로� 가장� 긴� 것으로�

나타났으며,� C23C� 기술분야는� 7년으로�가장�짧은�것으로�분석

IPC 기술내용 특허인용수명(TCT)14)

H01M 화학적�에너지�전기적�에너지�직접� 변환하기�위한�방법�또는� 수단 8년

H02J 전력급전�또는�전력배전을�위한� 방식;� 전기에너지�축적하기�위한�방식 7년

C08L 고분자�화합물의�조성물 8년

C07C 비환�화합물�또는�탄소환�화합물 9년

G01R 전기변량의�측정;� 자기변량의�측정 7년

C08G탄소-탄소� 불포화결합만이� 관여하는� 반응� 이외의� 반응으로� 얻는� 고분자� 화

합물8년

C08J마무리;� 일반적� 혼합� 방법;� 서브클래스� C08B,� C08C,� C08F,� C08G� 또는�

C08H에�포함�되지� 않는�후�처리7년

F16J 피스톤;� 실린더;� 압력용기�일반;� 밀봉장치 10년

C07F탄소,� 수소,� 할로겐,� 산소,� 질소,� 황,� 셀레늄� 또는� 텔루르� 이외의� 원소를� 함

유하는�비환식,� 탄소� 고리�또는�이종원자�고리� 화합물7년

[ 레독스 플로우 배터리 분야 상위 투입기술 ]

13) 전세계적으로 통용되고 있는 국제특허분류(IPC: International Patent Classification)를 통해 특허정보 기술분야에서 공지기술을 조사할 수 있으며, 기술 및 권리정보에 용이하게 접근 가능

14) 특허인용수명 지수는 후방인용(Backward Citation)에 기반한 특허인용수명의 평균, Q1, Q2(중앙값), Q3에 대한 통계값을 제시함. 특히 이와 같이 산출된 Q2는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기 또는 기술수명주기)라고 부름

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

153

� 투입기술이� 가능� 많은� H01M� 분야와� 융합이� 높게� 이루어진� 기술은� H02J� 분야로� 나타났으며,�

C08J,� G01N�분야와도�나타�융합된�기술의�건수가�높은�것으로�분석

▪ 이외에� H02J� 분야와� 융합된� 기술은� H02J,� B60L,� B63B� 분야와� 융합된� 기술이� 많은� 것으로� 나타

났으며,� C08L� 분야와�융합된�기술은� H01M,� C08K,� C08J� 기술로�분석

[ 레독스 플로우 배터리 분야 IPC 기술 및 융합성 ]

(4)� 주요출원인�분석

� 세계� 주요출원인을� 살펴보면� 주로� 미국의� 출원인이� 다수의� 특허를� 보유하고� 있는� 것으로� 나타

났으며,� 전기전자�분야의�출원인이�대부분

▪ 주요� 일본� 출원인을� 살펴보면� SUMITOMO� ELECTRIC이며,� 주요� 미국� 출원인은� LOCKHEED� MARTIN�

ADVANCED� ENERGY� STORAGE,� BATTELLE� MEMORIAL,� ENERVAULT,� UNIENERGY�

TECHNOLOGIES�등�전자기업이�다수�출원을�하고�있는�것으로�나타났음

▪ 한국� 출원인으로는� OCI,� 삼성전자,� 한국에너지기술연구원,� 롯데케미칼� 등의� 기업이� 상위출원인으

로�나타나�레독스�플로우�배터리�관련�기술을�다수�보유

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154

� 가장� 많은� 특허를� 보유하고� 있는� SUMITOMO� ELECTRIC의� 3극� 패밀리수가� 69건으로� 다국적으

로� 시장을� 확보하며� 출원을� 하고� 있는� 것으로� 보이며,� 미국의� LOCKHEED� MARTIN�

ADVANCED� ENERGY� STORAGE도� 14건으로�다국적�시장을�확보

� 한국� 기업인� 삼성전자가� 확보한� 특허의� 피인용지수가� 6.2로� 가장� 높게� 나타나� 기술의� 파급성

이�높은�원천기술을�다수�보유하고�있는�것으로�분석됨

주요출원인 국가

주요� IP시장국� (건수�%) 3극

패밀

리수

(건)

피인용

지수주력기술�분야

한국 미국 일본 유럽

IP시

장국

종합

SUMITOMO� ELECTRIC 일본

12 17 66 23

일본 69 2.75레독스�플로우�

전지�시스템10% 14% 56% 19%

OCI 한국

21 7 2 8

한국 0 0.00레독스�플로우�

전지�평가� 방법�55% 18% 5% 21%

LOCKHEED� MARTIN�

ADVANCED� ENERGY�

STORAGE

미국

8 15 8 4

미국 14 0.67레독스�플로우�

배터리�충전23% 43% 23% 11%

삼성전자 한국

15 16 1 2

미국 5 6.20레독스�플로우�

배터리용�부품�44% 47% 3% 6%

한국에너지기술연구원 한국

26 3 0 0

한국 0 0.00레독스�플로우�

배터리용�부품�90% 10% 0% 0%

롯데케미칼 한국

23 1 0 1

한국 2 0레독스�플로우�

배터리용�부품�92% 4% 0% 4%

BATTELLE� MEMORIAL 미국

4 15 1 2

미국 7 1.62

하이브리드�

에너지�저장�

시스템18% 68% 5% 9%

ENERVAULT 미국

0 15 0 4

미국 10 5.83레독스�플로우�

전지�시스템0% 79% 0% 21%

UNIENERGY�

TECHNOLOGIES미국

1 15 1 1

미국 6 1.00레독스�플로우�

전지�시스템6% 83% 6% 6%

전자부품연구원 한국

15 1 0 0

한국 0 5.00레독스�플로우�

전지� 표면처리94% 6% 0% 0%

[ 주요 출원인의 출원현황 ]

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155

(5)� 국내�출원인�동향

� 국내� 출원인� 동향을� 살펴보면� 대기업은� OCI의� 출원건수가� 가장� 높게� 나타났으며,� 중소기업에

서는�에이치투의�출원건수가�높게�나타남

▪ 대기업의�주요�출원인은� OCI,� 삼성전자,� 롯데케미칼,� 엘지화학�등이�있으며,� 중소기업의�주요�출원

인은�에이치투,� 누리플랜,� 스탠다드에너지�등이�주요�출원인인�것으로�나타남

� 기업� 이외의� 주요출원인을� 살펴보면� 한국에너지기술연구원,� 전자부품연구원,� 한국생산기술연구

원� 등� 연구소/공공기관의� 출원이� 다수� 나타났으며,� 대학은� 한국과학기술원,� 서울대학교,� 연세대

학교�등의�출원이�높은�것으로�분석됨

[�국내�주요출원인의�출원�현황� ]

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156

5.� 중소기업�환경

가.� 중소기업�경쟁력

� 레독스� 플로우� 배터리� 분야의� 중소기업� 경쟁력은� 기술분류별로� 차이가� 있으나� 레독스� 플로우� 배

터리� 기술은� 중소기업이� 다수� 참여하여� 시장에서의� 역할이� 큰� 분야로� 나타났으나,� 적용분야별로�

전극,�전해질,�이온교환막�분야는�대체로�중소기업의�경쟁력이�높은�것으로�분석됨

기술�분류 주요�기술 대기업 중소기업중소기업�

참여영역

중소기업�

참여정도

전극

고내식성�카본� 복합재�

전극� 개발�기술,� 고활성�

촉매�전극�개발� 기술

삼성전자,�

현대자동차,�

OCI,�

포스코ICT,�

GS칼텍스,�

에이치투,� 누리플랜,�

스탠다드에너지,�

에너지와�공조,�

레드초이스,� 모간,�

오버넷,� 아이비티

촉매,� 탄소담지�

복합체,� 표면적�

처리,� 대면적�전극�

제작을�위한�

카본펠트�열처리�

기술

전해질

고농도�바나듐계�레독스�

커플,� 2V� 이상� 고전압�

레독스�커플,� Zn/Ce� 계�

레독스�커플,� Zn/Br� 계�

레독스�커플,� V/Br� 계�

레독스�커플

삼성전자,�

롯데케미칼,�

엘지화학,�

SK이노베이션,�

삼성정밀화학,�

에이치투,� 누리플랜,�

스탠다드에너지,�

에너지와�공조,�

레드초이스,� 모간,�

오버넷,� 아이비티

고이온전도성�

고분자�전해질,�

전해액�

첨가제,V2O5를�

이용한�전해질�

대량생산�및�

고에너지밀도를�

가지는�전해질�

이온교환막

고강도,� 고내식성�폴리머�

이온교환막,�

이온전도성이�향상된�

이온교환막

삼성전자,�

롯데케미칼,�

엘지화학,�

SK이노베이션,�

삼성SDI,� OCI

에이치투,� 누리플랜,�

스탠다드에너지,�

에너지와�공조,�

레드초이스,� 모간,�

오버넷,� 아이비티

유기,� 무기계�음극�

보호막,◑

*� 중소기업�참여정도와� 점유율은� 주요제품� 시장에� 참여하는� 중소기업의�참여규모와� 정도(업체수,� 비율� 등)를� 고려하여� 5단계로� 구

분� (낮은�단계:�○,�중간�단계(◔,� ◑,�◕)� 높은�단계:�●)�

[ 레독스 플로우 배터리 분야 중소기업 현황 ]

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157

나.� 중소기업�기술수요

� 레독스�플로우� 배터리�분야의�중소기업의�기술수요를�파악하기�위하여�중소기업�기술수요조사�및�

중소기업청� R&D신청과제(2013~2015년)를� 분석한� 결과� 아래� 표의� 내용과� 같은� 수요들이� 다수�

있는�것으로�분석

▪ 레독스� 플로우� 배터리� 분야� 중소기업은� 최근에� 고안전성,� 신뢰성� 확보,� 대형화� 등과� 관련된� 기술

과� 관련된� 기술개발에� 다수� 수요가� 있는� 것으로� 나타났으며,� 이는� 레독스� 플로우� 배터리� 부품� 개

발의�관심이�높아지고�있는�추세를�반영한�것으로�분석됨

전략제품 기술�분류 관심기술

레독스�

플로우�

배터리

전극

ZnBr-RFB용�고내구성�고경제성�전극�개발

레독스흐름전지� 분리판용� 흑연복합소재� 개발� 및� 플로우프레임� 일체형�

분리판�성형공정�기술개발�

레독스�흐름전지�부품소재�기술개발�

레독스흐름전지용� 1500cm2� 이상의�플로우프레임�일체형�분리판�기술�

개발

ZnBr-RFB용�고내구성�고경제성�전극�개발

전해질

고안정성� VRFB(vanadium� redox-flow� battery)� 전해액�개발

레독스� 이차전지의� 장기� 밀폐� 신뢰성� 확보� 및� 유지보수� 비용� 저감을�

위한�전해질�모니터링�시스템�개발

레독스�흐름전지�부품소재�기술개발�

이온투과막을� 이용한� 고농도� 바나듐레독스� 흐름전지용� 전해장치� 및� 전

해액�개발

이온교환막

레독스�흐름전지�부품소재�기술개발�

이온투과막을� 이용한� 고농도� 바나듐레독스� 흐름전지용� 전해장치� 및� 전

해액�개발

[ 레독스 플로우 배터리 분야 과제신청현황 및 수요조사결과 ]

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158

다.� 중소기업�핵심기술

(1)� 데이터�기반�요소기술�발굴

� 레독스� 플로우� 배터리� 기술의� 특허� 및� 논문데이터� 검색을� 통해� 도출된� 유효데이터를� 대상으로�

데이터마이닝� 기법(Scientometrics� 기법)을� 통해� 클러스터링된� 키워드의� 연관성을� 바탕으로� 요

소기술�후보군을�도출

▪ 레독스� 플로우� 배터리� 기술의� 특허� 및� 논문� 유효데이터를� 기반으로� 키워드� 클러스터링을� 통하여�

9개의�요소기술�후보군을�도출

▪ 제품별� dataset� 구축� :� 레독스� 플로우� 배터리� 기술� 관련� 특허/논문� 데이터를� 추출하여� 노이즈� 제

거�후� 제품별� dataset� 구축

▪ 1차� 클러스터링� :� 키워드� 맵을� 통한� 고빈도� 키워드� 확인-빈도수(tf-idf)15)가� 상위� 30%에� 해당하

는�키워드를�대상으로� 1차�추출

▪ 2차� 클러스터링� :� 1차� 클러스터링에서� 추출된� 고빈도� 키워드� 사이에서� 고연관도� 키워드를� 2차� 추

출� (고연관도�기준은�연관도수치16)가� 2이상인�클러스터로�제한)�

� 다음� 그림은� 키워드� 간� 연관네트워크를� 시각화한� 것으로,� 각� 키워드를� 나타내는� 원과� 키워드�

간의�연관도를�나타내는�직선으로�구성

▪ 각� 키워드가� 특허와� 논문� 중� 어느� 데이터에서� 도출되었는지� 원의� 색으로� 구분하였으며,� 키워드로�

도출된�클러스터는�황색음영으로�표시

▪ 키워드를� 나타내는� 원은� 고빈도의� 키워드일수록� 원의� 크기가� 크게� 표현되며,� 연관도를� 나타내는�

선은�키워드�사이의�연관도수치가�높을수록�굵게�표현

� 레독스� 플로우� 배터리� 기술� 전략제품의� 특허․논문� 유효데이터에� 대하여� 키워드� 클러스터링� 결

과를�기반으로�요소기술�도출

� 데이터�기반의�요소기술�도출은�키워드� 클러스터링을�통해� 도출된�요소기술에�대하여�전문가의�

검증�및�조정을�통하여�요소기술을�도출

15)� 빈도수(tf-idf)� :� 각� 키워드가�출현되는�특허�또는�논문수를�의미

16)� 연관도수치:� 두�개�이상의�키워드�사이의�특허�또는� 논문수를�의미

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[� 레독스�플로우�배터리�분야�키워드�클러스터링� ]

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

01

ion�

exchange�

membrane

4~7

1.� Ion� exchange� membranes� for� vanadium� redox� flow� battery�

(VRB)� applications

2.� Preparation� of� cation� exchange� membrane� as� a� separator� for�

the� all-vanadium� redox� flow� battery

3.� Water� transport� study� across� commercial� ion� exchange�

membranes� in� the� vanadium� redox� flow� battery

클러스터

02

Vanadium�

flow�

batteries

5~7

1.� Possible� use� of� vanadium� redox-flow� batteries� for� energy�

storage� in� small� grids� and� stand-alone� photovoltaic� systems

2.� Characteristics� of� a� new� all-vanadium� redox� flow� battery

클러스터

03

graphite�

sheet,�

electrodes

4~8

1.� Electrochemical� modification� of� a� pyrolytic� graphite� sheet� for�

improved� negative� electrode� performance� in� the� vanadium�

redox� flow� battery

2.� Advanced� porous� electrodes� with� flow� channels� for� vanadium�

redox� flow� battery

[� 레독스�플로우�배터리�분야�주요� 키워드�및�관련문헌� ]

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160

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

3.� Highly� porous� graphenated� graphite� felt� electrodes� with�

catalytic� defects� for� high-performance� vanadium� redox� flow�

batteries� produced� via� NiO/Ni� redox� reactions

클러스터

04

Electrochemical�

analysis4~8

1.� Electrochemical� analysis� of� the� performance� loss� in� all�

vanadium� redox� flow� batteries� using� different� cut-off� voltages

2.� Evaluation� of� electrolytes� for� redox� flow� battery� applications

클러스터

05

electrolyte,�

additives�4

1.� A� new� redox� flow� battery� using� Fe/V� redox� couples� in�

chloride� supporting� electrolyte

2.� A� Stable� Vanadium� Redox‐Flow� Battery� with� High� Energy�

Density� for� Large‐Scale� Energy� Storage

클러스터

06

surface�

treatment,�

electrode,�

pore

4~7

1.� Vanadium� redox� reactions� and� carbon� electrodes� for� vanadium�

redox� flow� battery

2.� Treated� carbon� felt� as� electrode� material� in� vanadium� redox�

flow� batteries:� a� study� of� the� use� of� carbon� nanotubes� as�

electrocatalyst

클러스터

07

redox� flow�

battery,�

current�

collector

4

1.� Polypropylene� elastomer� composite� for� the� all-vanadium� redox�

flow� battery:� current� collector� materials

2.� 3D� Unsteady� Numerical� Simulation� of� All-Vanadium� Redox�

Flow� Battery

클러스터

08

non-aqueous�

redox� flow�

battery

4~7

1.� A� high-performance� all-metallocene-based,� non-aqueous� redox�

flow� battery

2.� Silicon-based� non� aqueous� anolyte� for� li� redox-flow� batteries

클러스터

09

stability,�

membrane�

treatment

4

1.� Pore-filled� anion-exchange� membranes� for� non-aqueous� redox�

flow� batteries� with� dual-metal-complex� redox� shuttles

2.� Polysulfone-based� anion� exchange� membranes� demonstrate�

excellent� chemical� stability� and� performance� for� the�

all-vanadium� redox� flow� battery

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161

No 요소기술명 키워드

요소기술01 RFB� BOS� 기술�및�시스템화�기술�개발 RFB� BOS,� system

요소기술02 레독스�흐름전지용�플로우�프레임�일체형�분리판�기술� 개발 flow� flame

요소기술03고에너지�효율�및�저가화�구현을�위한� VRFB(Vanadium� Redox� Flow�

Battery)용� 카본�펠트� 국산화�및�표면처리기술�개발

surface� treatment,�

carbon� pelt

요소기술04 V2O5를�이용한�전해질�대량생산�및�고에너지밀도를�가지는�전해질high� energy� density,�

electrolyte

요소기술05 대용량�전력저장용�전바나듐계�레독스흐름전지용�복합전극�개발 composite� cathode

요소기술06이온교환막�물리화학적�및� 전기화학적�열화�평가� 기술�및�가속�수명�

평가� 기술�개발

Ion� exchange�

membrane

stbility,� assessment

요소기술07 저저항�초박형�레독스�흐름전지�배터리�이온교환막�개발 low� resistance

[� 레독스�플로우�배터리�분야�데이터�기반�요소기술� ]

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162

(2)� 요소기술�도출

� 산업․시장� 분석,� 기술(특허)분석,� 전문가� 의견,� 타부처로드맵,� 중소기업� 기술수요를� 바탕으로� 로

드맵�기획을�위하여�요소기술�도출

� 요소기술을�대상으로�전문가를�통해�기술의�범위,� 요소기술�간� 중복성�등을�조정‧검토하여�최종�

요소기술명�확정

분류 요소기술 출처

전극

고에너지�효율�및�저가화�구현을�위한� VRFB(Vanadium� Redox�

Flow� Battery)용�카본�펠트�국산화�및�표면처리기술�개발특허/논문�클러스터링

대용량�전력저장용�전바나듐계�레독스흐름전지용�복합전극�개발

기술/시장�분석,� 기술수요,�

특허/논문� 클러스터링,�

전문가추천

전해질

V2O5를�이용한�전해질�대량생산�및�고에너지밀도를�가지는�전해질기술/시장�분석,� 전문가�

추천

고농도로�레독스�쌍을�용해시킬�수�있는�용매�및�첨가제�개발기술/시장�분석,� 기술수요,�

전문가추천

대면적�고분자�전해질막의�열화�분석�및�피드백�시스템�구축기술수요,� 특허/논문�

클러스터링

레독스�이차전지의�장기�밀폐�신뢰성�확보�및�유지보수�

비용�저감을�위한�전해질�모니터링�시스템�개발

기술/시장�분석,� 전문가�

추천,� 특허/논문� 클러스터링

이온교환막

이온교환막�물리화학적�및� 전기화학적�열화�평가� 기술�및�

가속�수명�평가� 기술�개발

전문가추천,� 특허/논문�

클러스터링

저저항�초박형�레독스�흐름전지�배터리�이온교환막�개발특허/논문�클러스터링,�

전문가추천

시스템설계

RFB� BOS� 기술�및�시스템화�기술� 개발기술수요,� 특허/논문�

클러스터링

레독스�흐름전지용�플로우프레임�일체형�분리판�기술�개발기술/시장�분석,� 기술수요,�

타부처로드맵

전압증폭형�레독스�흐름전지�스택�설계기술/시장�분석,� 기술수요,�

특허/논문�클러스터링

[� 레독스�플로우�배터리�분야� 요소기술�도출� ]

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163

(3)� 핵심기술�선정

� 확정된� 요소기술을�대상으로�산․학․연� 전문가로� 구성된� 핵심기술� 선정위원회를�통하여� 중소기업

에�적합한�핵심기술�선정

� 핵심기술�선정은� 기술개발시급성(10),� 기술개발파급성(10),� 단기개발가능성(10),� 중소기업� 적합

성� (10)을� 고려하여�평가

분류 핵심기술 개요

전극

표면처리�기술개발가격�경쟁력을�위한�대량생산�및�집적화를�위한�전극�제조�

전해질의�반응성을�높이기�위한�전극�활성화

복합전극�개발

활성물질이�강산에�용해되어�있으므로�화학적,�전기화

학적으로� 안정해야� 하며,� 전지에� 적용했을� 때� 높은� 효

율이�나오는�기술

전해질

V2O5를�이용한�전해질�대량생산V2O5를�이용한� 전해질�대량생산�및� 고에너지밀도를�가

지는�전해질�생산�기술

용매�및�첨가제�개발고농도로� 레독스� 쌍을� 용해시킬� 수� 있는� 용매� 및� 첨가

제�개발

이온교환막

이온교환막�개발 저저항�초박형�레독스�플로우�배터리�이온교환막�개발

가속�수명�평가�기술�개발이온교환막� 물리화학적� 및� 전기화학적� 열화� 평가� 기술�

및�가속�수명�평가�기술�개발

[� 레독스�플로우�배터리�분야� 핵심기술� ]

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164

6.� 기술로드맵�기획

가.� 레독스�플로우�배터리�기술로드맵

� 최종� 중소·중견기업� 기술로드맵은�기술/시장� 니즈,� 연차별� 개발계획,� 최종목표� 등을� 제시함으로

써�중소기업의�기술개발�방향성을�제시

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165

나.� 연구개발�목표�설정

분류 핵심기술 기술요구사항연차별�개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

전극

고활성�레독스�플로우�

배터리용�전극의�

표면처리�기술개발

고내구성�저가수명� 5000

시간�이상

수명� 6000

시간� 이상

수명� 8000

시간�이상

수명� 8000

시간�이상

대용량�전력저장용�

전바나듐계�레독스�

플로우�배터리용�

복합전극�개발

낮은�접촉저항접촉저항

10-5mΩ㎠

접촉저항

10-6mΩ㎠

접촉저항

10-6mΩ㎠

접촉저항

10-6mΩ㎠�이하

전해질

V2O5를�이용한�전해질�

대량생산�및�

고에너지밀도를�가지는�

전해질

고에너지�밀도에너지밀도�

30Wh/Kg

에너지밀도�

35Wh/Kg

에너지밀도�

35Wh/Kg

에너지밀도�

35Wh/Kg�이상

고농도로�레독스�쌍을�

용해시킬�수�있는�용매�

및�첨가제�개발

고농도로�

레독스�쌍을�

용해

몰농도

1.8� M

몰농도

2.3� M

몰농도

2.3� M

몰농도

2.3� M�이상

이온교환막

저저항�초박형�레독스�

플로우�배터리�

이온교환막�개발

고내구성�및�

높은�

이온전도도

이온교환용

0.85

(meq./g)

이온교환용

0.90

(meq./g)

이온교환용

0.95

(meq./g)

이온교환용량

0.95

(meq./g)� 이상

이온교환막�물리화학적�

및�전기화학적�열화�

평가�기술�및�가속�

수명�평가�기술�개발

고내구성함수율�

20%� 이하

함수율�

15%�이하

함수율�

10%�이하함수율� 10%�이하

[� 레독스�플로우�배터리�분야�핵심기술�연구목표� ]

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전략제품�현황분석

이차전지�분리막� �

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

169

이차전지�분리막

정의�및�범위

▪ 이차전지� 분리막은� 이차전지� 내� 두� 전극을� 격리시켜� 물리적� 접촉에� 의한� 전기적� 단락을� 차단하고,� 미세�

기공�내에�담지된�전해액을�통해�이온이�두�전극�사이로�이동할�수�있는�통로를�제공하는�미세�다공�막

▪ 습식법� 또는� 건식법으로� 제조된� 폴리올레핀계� 미세� 다공성� 단층� 또는� 다층� 분리막,� 방사된� 섬유로� 제조

되는�부직포형�분리막,� 또는�상기�분리막이나�부직포의�적어도�한�면에�고내열성�물질이�코팅된�복합�분

리막을�포함�

정부지원�정책

▪ EV�및� ESS용�중대형�이차전지�세계시장�점유율� 1위�달성�목표

▪ 중국�소재�업체의�저가공세에�대응하기�위한�국내�중소기업�지원

▪ 중대형이차전지�상용화기술개발사업�내�분리막�포함� (2016�∼2020년)

중소기업�시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

•� 높은� 고분자� 가공� 기술을� 바탕으로� 한� 우수한� 품질의�

이차전지�분리막�생산�기술�보유

•�다수의�국내외�전지업체로의�분리막�공급�경험�풍부

•� 엘지화학,� 삼성SDI,� SK이노베이션� 등� 국내� 전지기업

의�중대형�이차전지�시장�점유율�확대

•�전문�연구�인력�및�개발�인프라�부족

•� 이차전지로의� 적용� 평가� 및� 제품� 승인까지� 많은� 시간�

소요

•�중소업체�제품에�대한�낮은�신뢰도

•�원천기술�관련�특허�분쟁�소지�우려

기회(Opportunity) 위협(Threat)

•� ‘16년� 파리� 기후변화협정�발효에�따른,� 이차전지�시장

의�지속적�확대

•�중국�환경문제로�인한�전기자동차�시장의�급격한�성장

•�리튬이차전지�가격�경쟁력�확보에�따른�전지�시장�확대

•� 박막/세라믹코팅� 등� 새로운� 형태의� 분리막� 제품� 수요�

증가

•�중국�분리막�소재�업체의�저가�공세�본격화

•�이차전지�업체의�분리막�소재�내재화�가능성

•� 이차전지� 발화� 사고로� 인한� 신규� 분리막� 소재� 채용에�

소극적

•� 특히,� 중국의� 자국� 이차전지� 업체� 보호를� 위한� 외국�

소재�수입�제한�가능성

중소기업의�시장대응전략

➜ 국내�전지업체와의�공동�연구를�통한� 신규� 분리막�조기� 개발�및�양산화를�통한�시장� 확보➜ 신제품�조기�개발� 및� 공급을�통한� 중소� 전지업체�시장�지배력�강화

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핵심기술�로드맵

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171

1.� 개요

가.� 정의�및� 필요성

이차전지� 내� 두� 전극을� 격리시켜� 물리적� 접촉에� 의한� 전기적� 단락을� 차단하고,� 미세� 기공� 내에�

담지된�전해액을�통해�이온이�두� 전극�사이로�이동할�수�있는�통로를�제공하는�미세�다공�막

▪ 분리막은� 양극,� 음극,� 전해액(또는� 전해질)과� 함께� 이차전지� 4대� 핵심� 소재로써,� 주로� 1um� 이하

의�미세�기공을�갖는�폴리올레핀계�고분자�막이�상업적으로�사용됨

▪ 이차전지�내� 분리막의� 요구특성은� 1)� 양극과� 음극의� 물리적� 접촉을� 차단해� 내부� 단락을� 방지하고,�

2)� 전해액을� 담지하여� 이온이� 전극� 사이로� 전달될� 수� 있는� 통로를� 제공할� 뿐만� 아니라,� 3)� 전지�

조립시� 요구되는� 기계적� 강도도� 확보되어야� 하며,� 4)� 과충전,� 내부단락� 등의� 이상� 구동시� 전지의�

안전성을�확보하기�위한�높은�열적�안정성도�요구됨

▪ 이차전지,� 특히� 리튬이차전지용� 분리막은� 폴리올레핀계� 분리막이� 주로� 사용되고� 잇으며,� 1um� 이

하의�미세�기공,� 10~30um� 수준의�두께,� 30~60%�수준의� 기공도,� 100MPa� 수준의� 인장강도�등

이� 주요� 물성치로� 알려져� 있음.� 아래� 그림과� 같이� 불투명한� 박막� 다공성� 막으로,� 이차전지� 크기에�

맞게� Slitting되어�전지업체에�공급됨

*�출처� :� http://www.sdistory.net�참조

[� 폴리올레핀계�분리막�외관� ]

� 최근,� 이차전지의� 고에너지� 밀도화(>200Wh/kg� &� >600Wh/L)와� 고용량화가� 동시에� 진행됨에�

따라,� 안전성�확보�측면에서�분리막의�중요성이�강조되고�있음

▪ 특히,� 폴리올레핀� 소재는� 폴리에틸렌(Polyethylene,� PE)은� 약� 130oC에서� 폴리프로필렌(Polypropylene,�PP)은�약� 170℃에서�용융되기�때문에,�이차전지�이상�구동에�따른�내부�온도�상승�시�양극과�음극의�전

기적�단락을�유지하는�데�한계가�있음

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▣�▣�에너지�저장­� 이차전지�분리막�▣�▣

172

▪ 일차적으로� PE의� Shut-down� 특성과� PP의� 다소� 높은� 내열� 특성을� 동시에� 활용하는� 제품이� 출시

되어� 적용되었음.� Celgard사의� PP/PE/PP� 분리막이� 대표적인� 제품으로,� PE� 또는� PP� 단독� 분리막�

대비�전지�안전성이�향상되는�것으로�보고됨

*�출처� :� Celgard�홈페이지�참조

[ Celgard사의 PP/PE/PP 다층 분리막 단면 ]

▪ 하지만,� 폴리올레핀� 소재의� 내열� 한계는� 명확하기� 때문에,� 내열성이� 우수한� 폴리에틸렌테레프탈레

이트(Polyethylene� Terephthalate,� PET),� 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile,� PAN),� 폴리이미

드(Polyimide,� PI),� 셀룰로오스(Cellulose)� 등과� 같은� 소재를� 방사하여� 부직포� 형태로� 사용하려는�

시도도�진행되고�있으나,� 박막�제조�및� 균일한�기공�제어의�어려움이�있는�상태임�

▪ 전기자동차(Electric� Vehicles,� EVs)용� 리튬이차전지의� 경우,� 150oC� Hot� Box� 및� 내부� 단락� 등과�

같은� 오용� 평가(Abuse� Tolerance)에서� 순수� 폴리올레핀� 분리막을� 채용한� 이차전지로는� 통과할�

수� 없기� 때문에,� 분리막� 표면에� 실리카(Silica,� SiO2)나� 알루미나(Alumina,� Al2O3)� 등의� 무기물층

을� 도입한� 코팅� 분리막을� 사용하여� 극복하고� 있음.� 특히,� LG화학의� Safety� Reinforced�

Separator(SRS)가� 대표적으로,� 현재� 대부분의� 분리막� 회사가� 세라믹� 코팅층을� 포함하는� 분리막�

제품을�생산�및� 판매하고�있음

*�출처� :� http://insideevs.com/wp-content/uploads/2015/03/automotive_differentiation2_en.jpg

[� LG화학의� Safety� Reinforced� Separator(SRS)� 세라믹�코팅� 분리막�단면� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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� 최근�보고된� 다양한� 리튬이차전지� 안전성� 사고의� 원인은� 다양하지만,� 분리막� 제품이� 전지� 안전

성� 확보에� 중요한� 소재� 중� 하나이며,� 분리막의� 내열성,� 균일도,� 기계적� 강도� 등의� 물성� 향상을�

통한�전지�안전성�향상에�기여함은�명확함

▪ 2006년� 일본의� 학회장에서� 발생한� Dell� 노트북� 발화� 사고는� 리튬이차전지의� 안전성� 이슈가� 부각

된�대표�사고였음.� 그� 후,� 크고�작은�발화�사고가�존재했으나,� 대부분�크게�부각된�경우는�매우�제

한적이었음

▪ 그러나,� 2016년에는�삼성� Galaxy� Note� 7의� 발화사고의�원인으로,� 분리막이� 지목되면서�리튬이차

전지� 안전성에� 핵심적인� 역할을� 수행하는� 소재로� 주목받게� 됨.� 물론,� 추가적인� 분석� 과정을� 통해,�

전반적인� 전지� 설계나� 품질� 관리� 문제로� 원인이� 변경되었으나� 분리막의� 중요도는� 크게� 강조된� 사

건이었음

▪ 더구나,� TESLA� Model� S의� 충돌� 사고에� 이은� 발화와� 자체에서� 분리된� 이차전지� 팩이� 지속적으로�

폭발하는�현상으로�부터�단위전지�수준에서의�안전성�확보는�필수적임이�재차�확인되고�있는�상황임

▪ 따라서,� 이차전지� 분리막� 제품의� 역할이� 증대되고,� 개발� 방향이� 가격도� 중요하지만� 이차전지� 제품

의� 안전성에� 직결되는� 제품이므로� 이에� 대한� 요구� 특성을� 충분히� 만족시킬� 수� 있는� 제품� 개발이�

필요함

*�출처� :� http://i1-news.softpedia-static.com등�참조

[� 이차전지�배터리�발화사고�예� ]

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나.� 범위

(1)� 제품분류�관점

� 습식법� 또는� 건식법으로� 제조된� 폴리올레핀계� 미세� 다공성� 단층� 또는� 다층� 분리막,� 방사된� 섬

유로� 제조되는� 부직포형� 분리막,� 또는� 상기� 분리막이나� 부직포의� 적어도� 한� 면에� 고내열성� 물

질이�코팅된�복합�분리막을�포함�

▪ 건식법(Dry)으로� 제조된� 분리막� 폴리에틸레이나� 폴리프로필렌과� 같이� 결정성이� 높은� 폴리올레핀계�

고분자가� 원료로� 사용되며,� 압출� 필름을� 저온에서� 연신,� 라멜라� 결정� 계면에� 미세� 균열을� 발생시

켜�다공화�하는�방법임

▪ 습식법(Wet)으로�제조된�분리막�고분자�이외�가소제나�세라믹� Filler를� 혼합하여�고온에서�압출�필

름을� 제조� 한� 후,� 냉각을� 통한� 상분리를� 유도하고� 가소제와� 세라믹을� 유기용매로� 추출/제거하여�

기공을�만드는�방식임

▪ 부직포(Nonwoven)� 형태로� 제조된� 분리막은� 방사된� 두� 개� 이상의� 실을� 서로� 교차시켜� 직물을� 만

드는� 직포(Woven)와는� 다르게,� 짧게� 잘린� 섬유를� 직조하지� 않고� 얇게� 펼쳐서� 만든� 필름이� 부직

포임

전략제품 제품분류�관점 세부기술

이차전지 분리막

건식법(연신개공법)•압축필름을�저온에서�연신

•라멜라�결정�계면에�미세�균열을�발생시켜�다공화

습식법(상분리법�후� 추출)•고분자와�가소제를�고온에서�균일하게�혼합한�후�냉각시키면서�상분리�유도

•가소제를�제거하여�다공막을�얻음

부직포형태�분리막•짧게�잘린�섬유를�직조하지�않고�얇게�펼쳐서�만든�필름

•리튬이차전지에�적용이�가능한�수준으로�두께와�기공�제어

[� 제품분류�관점�기술범위� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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(2)� 공급망�관점

� 이차전지�분리막은�제품�분류�관점에서�분리막�소재�및� 생산�관점에서�분류가능

▪ SiO2,� Al2O3,� AlOOH� 등�세라믹�입자를�소량의�바인더와�혼합하여,� 분리막�원단의�적어도�한�면에�내

열성을�확보할�수� 있는�가장� 얇은�두께로� 코팅하는� 것이�필수적임.� 폴리올레핀�소재,� 세라믹� 소재,� 바

인더�소재�등을�막의�특성에�맞게�개발�기술이�필요

▪ 전극의� 대면적화와� 장기� 신뢰성� 확보� 측면에서� 따른� 전극/분리막의� 물리적� 결착력� 확보가� 중요한�

이슈임.� 이를� 위해,� 기존� 폴리올레핀� 분리막� 원단� 표면에� 전극과� 결착력을� 부여할� 수� 있는� 접착�

고분자층�형성�기술이�필수적임

전략제품 공급망�관점 세부기술

이차전지 분리막

분리막�소재 폴리올레핀 소재, 세라믹 소재, 바인더

분리막�생산 분리막 원단 생산, 코팅 분리막 생산

[� 공급망�관점� 기술범위� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�분리막�▣�▣

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2.� 산업환경분석

가.� 산업특징�및� 구조

(1)� 산업의�특징

� 이차전지� 및� 관련� 산업의� 특징은� 전기화학분야를� 바탕으로� 신소재(물리,� 화학,� 금속� 등� 기초과

학)부터� 시스템(전기,� 전자,� 기계� 등� 공학)� 개발까지� 전/후방� 산업간� 유기적인� 연계가� 중요한�

대표적인�융/복합�산업임

▪ 모바일� IT� 산업을� 넘어,� 자동차,� 신재생에너지,� 전력산업을� 재탄생시킬� 융/복합화� 창조� 경제시대의�

신산업�창출의�핵심임

▪ 이차전지� 및� 관련� 산업의� 성장은� 후방� 산업의� 기술� 개발을� 유도하고,� 전방산업의� 미래� 시장� 선점�

등�산업�장벽을�뛰어넘는�시너지�효과가�기대됨

*�자료:�한국생산기술연구원�설문조사�결과(2012년� 9월)

[� 이차전지�전/후방� 산업구조� ]�

� 특히,� 국민생활� 향상� 측면에서� 대기환경을� 개선하기� 위한� 이산화탄소� 배출량� 저감에� 필수적인�

500km이상�주행할�수�있는�전기자동차용�이차전지�개발이�절심함

▪ 특히,� 전기자동차� 10만대를� 1년간� 운행할� 경우� 이산화탄소� 연간� 배출량이� 약� 45%,� 99,500톤이�

감소될�수� 있음

� 또한,� 전기자동차(EV)� 뿐만� 아니라� 에너지저장시스템(ESS),� 웨이러블� 디바이스� 등� 신산업의� 급

격한�성장이�예측됨에�따라,� 우리나라�이차전지�상업�규모도�현재의� 5배�이상으로�확대될�것으

로�전망됨

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

177

▪ EV�세계�시장�규모는� ‘14년� 216만대에서� ’17년� 648만대로,�그리고� ‘20년� 963만대로�증가될�것으로�예측▪ ESS� 세계� 시장�규모는� ‘14년� 5,875MWh에서� ’17년� 7,573MWh로,� 그리고� ‘20년� 9,158MWh로�

증가될�것으로�예측됨

▪ 웨어러블� 디바이스� 세계� 시장� 규모는� ‘14년� 14.8억불에서� ’17년� 41.2억불로,� 그리고� ‘20년�

114.7억불로�증가될�것으로�예측됨�

� 이와�같은� 이차전지� 산업의� 특성� 및� 중요성을� 감안하며,� 고성능� 그리고� 고안전성�리튬이차전지�

개발에�필수적인�소재�및� 생산기술�확보가�필수적임

▪ 고성능� 전극� 소재� 개발이� 가장� 기본적이나,� 이를� 전지로� 제조하였을� 때� 성능과� 안전성� 높은� 제품

으로�이어지기�위해서는�전해액,� 분리막,� 바인더,� 도전재�등의�소재�및�부품�개발이�선행되어야�함

▪ 더구나,� 이차전지의� 고에너지밀도화와� 고용량화가� 급속히� 진행됨에� 따라,� 전지의� 안정성과� 안전성�

확보를�위한�고성능�분리막�소재�개발이�절실함

▪ 특히,� 미래� 분리막은� 폴리올레핀� 소재뿐만� 아니라� 타� 내열� 고분자나� 세라믹� 코팅층을� 포함하며,�

우수한�공정�및� 분석�기술이�동반되어야�개발이�가능한�고난이도�제품임

(2)� 산업의�구조

� 전방� 산업의� 파급효과가� 매우� 크기� 때문에,� 이차전지� 소재� 특히� 분리막� 산업의� 지원이� 필수적

임.� 현재,� 일본의� 기술력과�시장� 장악력,� 그리고� 중국의� 저가화� 공세에� 위기에� 봉착해� 있어,� 이

를�극복할�수� 있는�신제품�개발과�국내�전지�업체와의�상생협력이�필수적임

후방산업 이차전지�분리막�분야 전방산업

고분자� 소재,� 세라믹� 소재,� 바인더용�

에멀젼� 소재,� 계면활성제,� 비수계� 용

매�등� �

폴리올레핀� 단층� 또는� 다층� 분리막,�

세라믹� 코팅� 분리막,� 내열� 고분자�

코팅�분리막�등

모바일� IT형� 이차전지,� 전기자동차형�

이차전지,� 에너지저장시스템형� 이차

전지,� 웨어러블� 디바이스형� 이차전

[� 이차전지�분리막�분야�산업구조� ]

� 후방� 산업의� 경우� 품질도� 중요하지만,� 대량� 생산을� 통한� 저가화가� 가능한� 기업이� 시장을� 선점

하고�있음

▪ 하지만,� 이차전지� 시장이� 급속한� 성장이� 예상됨에� 따라,� 분리막용� 고분자� 소재,� 세라믹� 소재� 등의�

개발이�본격화되고�있음

▪ 바인더용� 에멀젼� 소재,� 계면활성제� 등은� 사용량이� 많지� 않아,� 중소기업에� 시장� 진입� 기회가� 존재

하나�이차전지에�대한�이해와�분석�기술�확보�없이는�진입이�어려운�상황임

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178

나.� 경쟁환경

� 이차전지� 시장은� 국내와� 국외� 시장을� 구분할� 수� 없을� 만큼� 세계화되어� 있고,� 한국,� 일본,� 중국

의�세� 나라�중심으로�형성되어�있음

▪ 이차전지� 분리막� 소재는� 전지의� 안전성에� 중요한� 역할을� 하는� 만큼,� 전지업체에서� 신제품� 적용에�

소극적임

▪ 또한,� 성능� 및� 안전성뿐만� 아니라� 각� 업체에� 특화된� 공정에� 적용이� 가능한지,� 장기� 신뢰성� 측면에

서�문제가�없는�지�등을�평가하기�위한�기간이�오래�걸림

▪ 그� 결과,� 기존� 업체를� 능가하는� 특징이나� 저가화� 전략,� 그리고� 장기� 평가에� 대응할� 수� 있는� 연구�

개발�능력이�중소/중견�업체가�확보할�수�있어야�시장�진입이�가능함

� 대기업� 중심의� 시장� 지배력이� 강하지만,� 이차전지� 품목이� 다양해지고� 시장이� 급속이� 성장됨에�

따라�다양한�분리막�업체가�등장하고�경쟁하고�있음

▪ 일본� Asahi� Kasei� E-Materials와� Toray� BSF,� 국내� SK� 이노베이션,� 그리고� 미국� Celgard� (일본�

Asahi� Kasei사가� 2015년� 2월� 인수)가� 시장을� 주도하고� 있으나,� 국내� W-Scope� Korea를� 필두로�

한중일� 3국의�분리막�업체들이�시장�진입에�성공,� 그�점유율을�높이고�있음

▪ 하지만,� 신규� 투자에� 의한� 생산� 라인� 증설이� 마무리� 되고� 제품에� 대한� 표준화가� 진행되면,� 가격�

경쟁력� 측면에서� 중소/중견� 기업이� 불리한� 입장에� 놓일� 수� 밖에� 없음.� 이� 부분에� 대한� 전략� 수립�

및�경쟁력�확보를�위한�노력이�지금부터�시작되어야�함

� 우리나라�분리막�업체의�경우�다양한�중국�분리막�업체와의�경쟁이�더욱�치열해�질�것임

▪ 일본� 분리막� 업체는� 첨단� 기술� 확보와� 규모의� 경제를� 모두� 달성한� 상황으로,� 향후� 우리나라� 분리

막�업체와�중국�분리막�업체�간의�시장�확보�및� 가격�경쟁이�본격적으로�진행될�것으로�예상됨

▪ 특히,� 중국� 정부의� 다양한� 무역� 장벽� 구축� 및� 자국� 업체� 보호� 정책� 시행이� 예상되는� 바,� 국내� 분

리막�업체의�대응�전략도�발� 빠르게�마련되어야�함

� 특히,� 중국� 중심이� 아닌� 고객의� 다변화와� 특화된� 제품� 개발은� 중소/중견� 업체라도� 미룰� 수� 없

는�생존�방정식으로�판단되고�있음

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

179

구분 경쟁환경

기술분류 건식�분리막 습식�분리막 부직포�분리막

주요 품목 및 기술

셧다운�특성이�강화된�다공성�

코팅�막

무기�입자� 함유�

폴리올레핀미다공막,� 미세�

다공성�세라믹�코팅�분리막,�

유무기�입자�코팅�분리막

셀룰로오스�나노섬유를�

포함하는�이차전지용�다공성�

분리막,� 방사를�통한�고온�

용융�완전형�배터리�분리막

해외기업

Celgard� (미국,� 일본� Asahi�

Kasei� 자회사),� UBE(일본),�

Shenzhen� Senior�

Technology� Materials�

(중국),� Cangzhou� Mingzhu�

Plastic� (중국)�

Asahi� Kasei� E-Materials�

(일본),� Toray� BSF� (일본),�

Entek� (미국),� Xinxiang�

Green� (중국),� Shenzhen�

Senior� Technology�

Materials� (중국),� Cangzhou�

Mingzhu� Plastic� (중국)�

Litarion� (독일),� Nippon�

Kohdoshi� (일본),� Hirose�

Seishi� (일본),� Nippon�

Vilence� (일본)

국내기업씨에스텍,� SKC,� 엘지화학,�

삼성SDI

SK� 이노베이션,�

W-Scope� Korea,� 엘지화학,�

삼성SDI

웰크론,� SK� 이노베이션,�

엘지화학,� 삼성SDI

[� 제품분류별�경쟁자� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�분리막�▣�▣

180

다.� 전후방산업�환경

� 중국발�이차전지�수요의�급증,� 그리고�세계�각국의�환경�규제와� EV� 및� ESS� 보급정책에�힘입어�

2016년� 이차전지�및� 관련�산업�환경은�긍정적이었음

� 특히,� 2015년까지의� 모든� 전기자동차(xEV)용� 이차전지� 생산� 및� 판매� 용량의� 증가� 추이를� 보

면,� 향후�이차전지�및� 관련�산업�환경을�예측할�수� 있음

*�자료:�한국생산기술연구원�설문조사�결과(2012년� 9월)

[� xEV용�리튬이온전지�생산�및�판매� 데이터� ]�

� 이차전지�분리막과�같은� 소재� 산업의� 경우� 1)� 내열성� 확보를� 위한� 내열� 코팅� 등의� 기술적�향상� 요

구와� 2)�이차전지�단가�하락�압력에�대응하기�위한�저가화를�동시에�달성해야�하는�가혹한�상황임

� 특히,� 원료를� 공급하는� 후방� 업체의� 가격� 하락에는� 한계가� 있는� 만큼,� 공정� 기술� 고도화와� 수

율�증대를�통한�수익성�확보가�절실한�시점임

� 또한,� 특정�이차전지�업체에�최적화�된� 제품�개발을�통한,� 안정적인�시장�확보가�필수적임

� 동시에� 이차전지� 고객� 다변화를� 통한,� 각국� 정책� 변화나� 무역� 규제� 등에� 대응할� 수� 있는� 전략�

수립이�필요한�상황임

� 한편,� 중국에� 존재하는� 다양한� 분리막� 업체와의� 경쟁에서� 살아남기� 위해서는,� 분리막� 품질이�

확보되어야� 함.� 특히,� 특정� 이차전지� 업체에� 특화된� 제품� 개발도� 안정적인� 매출을� 올리기� 위해�

필수적임

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

181

3.� 시장환경분석

가.� 세계시장

� 2014년� 전세계�이차전지분리막�시장은�금액으로� 12.2억불,� 수량으로는� 2.47억m2에�해당함.� 시

장�규모는�꾸준히�상승하고�있으며,� 2015년� 14.34억불,� 2016년� 16.02억불이�예상되고�있음

� 이차전지� 분리막� 소재의� 국가별� 시장� 점유율은� 아래� 표와� 같으며,� 2014년� 기준으로� 한국은�

18,8%의�시장�점유율을�달성하고�있으며�전년�대비�소폭�상승했음

구분 2010년 2011년 2012년 2013년 2014년

한� � 국 13.3% 16.5% 16.5% 16.6% 18.8%

중� � 국 13.1% 9.5% 13.8% 18.7% 22.8%

일� � 본 56.7% 55.0% 54.2% 51.2% 46.5%

기� � 타 16.9% 19.0% 15.5% 13.4% 11.9%

*�자료:� B3� 2014sus� 3분기�재료시장�보고서,�한국수출입은행(2014)

[ 이차전지 분리막 소재 국가별 시장점유율 ]

(단위 : 백만달러, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

세계시장 113 122 152 191 238 298 25

*�자료:� B3� 2014sus� 3분기�재료시장�보고서,�한국수출입은행(2014)

[ 리튬이차전지 분리막의 세계 시장규모 및 전망 ]

� 이차전지� 분리막� 세계� 시장은� 4~5개의� 업체가� 주도하고�있으며,� 다수의� 업체가� 추격하고�있는�

양상임

▪ 시장� 점유율� 1위� 업체는� 일본의� Asahi� Kasei� E-Materials로� 2014년� 기준으로� 금액은� 2.85억불,�

수량은� 1.72억m2� 수준임.� 특히,� 2015년� 미국� Celgard사를� 인수하면서,� 건식� 분리막� 시장까지�

영역을�넓히고�있음

▪ 세계� 2위는� 우리나라� SK이노베이션으로� 2014년� 기준으로� 금액은� 1.83억불,� 수량은� 1.20억m2를�

달성함.� 3,� 4위� 업체로는� 일본의� Toray� BSF사와� 미국의� Celgard사로� 각각� 1.52억불/0.90억m2

와� 1.25억불/0.90억m2� 수준임

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�분리막�▣�▣

182

▪ 특히,� 중국� 분리막� 업체의� 약진이� 눈에� 띄는데,� 대표적으로� Xinxiang� Green과� Shenzhen� Senior

의� 물량이� 2012년� 대비� 2014년에� 크게� 증가한� 것으로� 확인됨.� 하지만,� 물량� 대비� 매출액이� 상대

적으로�낮아�저가�제품�중심의�시장�점유율을�높이고�있는�것으로�판단됨

(단위 : 억 달러)

구분 2012년 2013년 2014년

Asahi� Kasei�

E-Materials3.46 3.02 2.85

SK�

이노베이션1.71 1.60 1.83

Toray� BSF 1.81 1.59 1.52

Celgard 1.67 1.30 1.25

Sumitomo�

Chemical0.52 0.53 0.71

Xinxiang�

Green0.48 0.67 0.62

UBE 0.77 0.62 0.58

Shenzhen�

Senior0.38 0.45 0.57

W-SCOPE�

Korea0.29 0.28 0.45

기타 1.03 1.22 1.81

Total 12.12 11.28 12.19

*�자료:� Yano�경제�리서치�자료,� 2015

[ 이차전지 분리막 소재 업체별 금액기준 시장 점유율 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

183

(단위 : 억 m2)

구분 2012년 2013년 2014년

Asahi� Kasei�

E-Materials1.43 1.58 1.72

SK�

이노베이션0.95 1.00 1.20

Toray� BSF 0.78 0.86 0.90

Celgard 1.00 0.90 0.90

Sumitomo�

Chemical0.50 0.78 0.90

Xinxiang�

Green0.40 0.48 0.62

UBE 0.23 0.34 0.42

Shenzhen�

Senior0.40 0.40 0.41

W-SCOPE�

Korea0.13 0.18 0.39

기타 1.03 1.47 2.47

Total 6.85 7.99 9.93

*�자료:� Yano�경제�리서치�자료,� 2015

[ 이차전지 분리막 소재 업체별 수량기준 시장 점유율 ]

� Asahi� Kasei� E-Materials는� 습식� 분리막� 및� 세라믹� 코팅� 분리막을� 주로� 취급하고� 있음.� 동사

는� 일본의� 시가현� 모리야마시와� 미야자키현� 휴가시에� 공장이� 있으며,� 총� 생산능력은� 연간� 2억

5,500만m2� 수준임

▪ 한국과� 중국에� 슬릿가공� 거점을� 마련하여� 다양한� 셀� 사이즈에� 신속하게� 대응� 가능한� 체제를� 구축

했으며,� 2015년� 2월� 약� 2600억엔을�투자하여�미국� Polypore사의�인수를�결정하였음

▪ Polypore사의� 건식� 분리막� 기술을� 토대로� 향후� EV용� 이차전지� 시장에서� 경쟁력을� 강화하는� 것을�

목표로� 하고� 있으며,� 동사는� 세라믹� 코팅� 분리막� 사업을� 진행하고� 있으며� 유계� 슬러리� 베이스� 코

팅�분리막을�양산하고�있다고�알려져�있음

� Toray� BSF사의� 생산거점은�나스본사,� 공장(도치기현)은� 주� 공장의� 역할을� 담당하고� 있으며,� 한

국� 구미� 공장은� 2012년에� 생산능력을� 증강하여� 2014년� 연간� 4,000만m2의� 생산능력을� 보유

하고�있음

▪ 주력�제품은� PE� 단층�분리막이며,� 동사는�고객�니즈에�대응하기�위해�박막화도�추진하고�있음

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� Ube� Industry사는� 생산의� 메인� 거점� 야마구치현� 외에� 사카이공장을� 2013년� 5월부터� 새롭게�

가동하고�있음

▪ 2014년� 동사의� 분리막� 생산능력은� 연간� 2억m2� 수준이며,� 교토부� 오토쿠니군에� 있는� 우베�

막셀공장은�건식3층�분리막에�무기물�코팅층을�형성하는�공정을�담당하고�있음

▪ 향후,� 우베� 막셀공장에� 추가� 투자할� 계획이며,� 연간� 5,000만m2� 수준의� 생산체제를� 구축할� 계획

임.� 또한,� 동사의� 코팅� 분리막에는� 코팅층� 및� 원단의� 구조에� 특수처리를� 실시하여� 저항이� 높아지

지� 않는� 것이� 특징이며,� 코팅층� 형성에는� 히타치� 막셀사가� 자기� 테이프� 등의� 사업� 분야에서� 쌓아

온�분산도포기술이�적용되고�있음

� 중국� Xinxiang� Green사는� 건식� PP� 및� 습식� PE� 단층� 분리막을� 취급하고� 있으며,� 중국� 신샹시

에�기존공장과�신공장을�보유하고�있음

▪ 14개의� 건식� 분리막� 라인을� 보유하고� 있으며,� 생산능력은� 1억� 2000만m2임.� 2014년부터� 건식,�

습식,� 세라믹� 코팅� 라인을� 증설했으며,� 중국� 메이저� 이차전지� 업체의� 하이엔드� 고용량� 전지를� 목

표로�하고�있음

� Shenzen� Senior사는� 건식� PP와� 습식� PE� 단층� 분리막을� 취급하고� 있으며,� 2014년� LG화학에�

대한�공급량�증가에�힘입어�해외�이차전지�업체로의�출하비율이� 40%로�확대된�것으로�파악됨

▪ 동사는�안정성�강화를�도모하는�고객을�대상으로�건식�분리막�코팅제품을�일부�출하하고�있음

� Foshan� Yingbai사는� 건식� 분리박에� 주력하고�있고� 2013년에� 설립되어� 2014년� 2300만m2를�

출하하면서� 주목받고� 있음.� 중국� 포산에� 두� 개의� 공장을� 보유하고� 있으며,� 한� 곳은� 분리막� 공

장,� 다른� 한� 곳은� 코팅� 공장임.� 독자적으로� 개발한� 세라믹� 코팅� 분리막과� 4층� 복합� 분리막�

(Al2O3/Shut-down� Layer/PP/Al2O3의� 4층� 구조)가� 특징적임.� PP� 단층� 분리막은� 단면� 및� 양

면�코팅이�가능함

� 이와� 같이,� 기존� 분리막� 업체뿐만� 아니라� 다양한� 신규� 업체가� 진입하면서,� 업체간� 경쟁이� 매우�

치열해� 지고� 있음.� 특히,� 중국� 업체는� 저가화를� 기본� 장착하고,� 타� 분리막� 업체와는� 차별화된�

제품� 개발에도� 매진하고� 있음.� 따라서,� 우리나라� 분리막� 업체도� 차별화� 전략과� 저가과� 전략을�

동시에�구축해야�되는�상황임

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나.� 국내시장

� 이차전지� 업체의� 세계화에� 따라,� 분리막� 국내시장을� 명확히� 규정하기가� 쉽지� 않음.� 특히,� 국내�

이차전지� 업체도� 중국이나� 말레이시아� 같은� 현지� 생산� 공장을� 보유하고� 있고,� Tonen� BSF와�

Teijin� 같은� 외국� 분리막� 업체의� 공장도� 국내에서� 운영되어� 생산된� 분리막� 제품을� 국내� 이차전

지�업체에�공급하고�있는�상황임

▪ 2014년� 기준으로� SK이노베이션과� W-Scope� Korea의� 시장� 점유율을� 금액과� 수량으로� 환산하면,�

각각� 2.28억불과� 1.62억m2에�해당됨

(단위 : 억원, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

국내시장 4,358 5,448 6,810 8,512 10,640 13,300 25

*�자료:� B3� 2014sus� 3분기�재료시장�보고서,�한국수출입은행(2014)

[ 이차전지 분리막의 국내 시장규모 및 전망 ]

� SK� 이노베이션에서는� PE� 단층�분리막과�세라믹�코팅�분리막을�취급하고�있음

▪ 2014년에는� 주요�고객을�중심으로�수요가�증가하면서�전년대비� 120%,� 1억� 2000만m2의�출하를�

기록한�것으로�알려져�있음

▪ 최근� 이차전지의� 안정성을� 강화하기� 위해� 세라믹� 코팅� 분리막에� 대한� 수요에� 대응하여� 세라믹� 코

팅�분리막�출하�비율도� 10%정도�상승한�경향을�보이는�것으로�보고됨

� W-Scope� Korea는� 충북� 오창에� 6개의� PE� 단층� 분리막� 생산라인과� 2개의� 세라믹� 코팅� 분리막�

생산라인을�보유하고�있음

▪ 2014년� 생산능력은�연간� 1억m2을�보유하고� 있으며,� 세라믹� 코팅에� 관해서는� 수계� 슬러리를� 바탕

으로�하는�세라믹�코팅�분리막을�생산,� 국내외�리튬이차전지�제조업체에�납품하고�있음

� 기타�국내� 분리막� 업체로는� 건식� 분리막을� 제조하는� 씨에스텍과� SKC,� 습식� 분리막을� 제조하는�

Celgard� Korea,� 그리고�부직포를�생산하는�웰크론�등이�있으나�생산량이�많지�않음

▪ 반면,� 국내�이차전지�업체를�겨냥해서,� 일본의� Tonen� BSF와� Teijin사의�생산라인이�국내에�위치하

고�있음

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다.� 무역현황

� 이차전지� 분리막� 기술� 관련� 품목의� 무역현황을� 살펴보았으며,� 수출량에� 비하여� 수입량이� 감소

하는�추세

▪ 이차전지� 분리막� 기술의� 수출현황은� ‘11년� 1억� 8,116만� 달러에서� ’15년� 3억� 1,516만� 달러� 수준

으로� 증가하였으며,� 수입현황은� ‘11년� 1억� 6,030만� 달러에서� ’15년� 1억� 3,820만� 달러� 수준으로�

감소하여�무역수지�흑자폭이�대폭�증가

▪ 최근� 5년(‘11~’15년)간� 연평균� 성장률을� 살펴보면� 수출금액은� 13.8%로� 증가하였으며,� 수입금액

은� ­3.6%로�감소하여�전체�무역수지는� 58.8%�증가한�것으로�나타남�

� 무역특화지수는� ‘11년(0.08)부터� ’15년(0.39)까지� 증가한� 것으로� 나타나� 점차� 수출특화상태로�

국내�기업의�수출량이�증가하고�있는�것으로�나타났으며,� 국내의�이차전지�분리막�제품의�해외

시장진출이�활발하게�이루어지고�있는�것으로�분석

(단위 : 천$)

구분 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15CAGR

('11~'15)

수출금액 188,116 262,152 283,314 300,550 315,161 13.8%

수입금액 160,306 158,589 177,413 157,381 138,203 -3.6%

무역수지 27,810 103,563 105,901 143,169 176,958 58.8%

무역특화지수* 0.08 0.25 0.23 0.31 0.39  

� *� 무역특화지수� =� (상품의�총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로�산출되며,� 지수가� 0인�경우�비교우위는�중간정도이며,� 1

이면�완전�수출특화상태를�말함.�지수가� -1이면�완전�수입특화�상태로�수출물량이�전혀�없을�뿐만�아니라�수입만�한다는�뜻

� *�자료� :� 관세청�수출입무역통계�HS-Code(6자리�기준)�활용

[ 이차전지 분리막 관련 무역현황 ]

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4.� 기술환경분석

가.� 기술개발�트렌드

◳ 중대형�이차전지용�분리막�개발�중요성�

� 중대형�리튬이차전지는�전지구동�중� 과충전,� 고온노출,� 외부단락,� 외부충격으로�인해�과열�발화

가능성이�존재하기�때문에�이러한�위험성을�개선하기�위한�노력으로�고내열�분리막�개발�및�적

용을�중심으로�진행되고�있음

� 또한� 장기� 구동으로� 인한� 전지의� 지속적인� 부피변화� 및� 불균일한� 열화에� 의한� 전극/분리막� 계

면의� 물리적인� 탈리� 현상이� 발생할� 수� 있어,� 물리적� 접착을� 부여할� 수� 있는� 고분자� 코팅을� 분

리막에�적용하여�전극과�일체화�시키는�연구도�진행되고�있음

◳ 내열성�확보를�위한�세라믹�코팅�

� 내열�유무기� 소재를� 폴리올레핀�분리막에�도입하는�기술은� 현재� LG화학이� 원천� 기술을� 보유하

고�있으며,� 현재는�대부분의�경쟁사가�유사�기술을�보유하고�있음

▪ 세라믹� 코팅은� 분리막� 표면에� 무기물(Al2O3,� SiO2� 등)/바인더(PVdF,� PVdF-HFP� 등)/유기용매�

(Acetone,� Ethanol� 등)로� 구성된�슬러리를�코팅한�후�건조하여�도입됨.

▪ 그러나,� 상기의� 세라믹� 층이� 도입되면,� 전지� 저항이� 증가하거나� 세라믹� 입자에� 흡착된� 수분에� 의

한� 장기� 신뢰성� 저하� 문제가� 존재함.� 따라서,� 이를� 최소화할� 수� 있는� 세라믹� 슬러리� 조성� 및� 제조�

공정�개발이�필수적임.

▪ 또한,� 추가� 코팅� 공정에� 따른� 분리막� 단가� 상승이� 수반되기� 때문에,� 비수계� 보다는� 수계� 공정을�

기반으로�한� 세라믹�코팅�분리막�개발이�요구되고�있음.

▪ 한편,� 제조된� 세라믹� 코팅� 분리막은� 보관시에도� 수분� 흡착을� 적절히� 제어해야� 하는� 문제점이� 존재

하므로,� 기존�플라스틱�외장재가�아닌�금속�다층�구조�외장재가�필요하다는�문제점도�존재함

� 따라서,� 가격� 상승을� 최소화� 하면서도,� 기존� 폴리올레핀� 분리막의� 내열성을� 크게� 향상시킬� 수�

있는�세라믹�코팅층이�도입된�분리막�개발이�활발히�진행되고�있음

◳ 전극/분리막�밀착용�고분자�코팅층

� 중대형� 이차전지는� 고용량화� 되고� 10년� 이상의� 장수명을� 요구됨에� 따라,� 전지� 설계� 및� 제조�

단계부터�신뢰성�확보가�매우�중요함

▪ 특히,� 대면적인� 전극과� 분리막을� 다층� 구조로� 중대형� 전지를� 제조하게� 되면,� 전극/분리막� 계면을�

일정하게� 유지시키기� 어려움.� 그� 결과,� 장기� 구동� 시� 전지의� 지속적인� 부피변화와� 불균일한� 열화

에�의한�전극/분리막�계면의�물리적인�탈리가�발생할�수� 있음

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188

▪ 이러한�전극/분리막� 계면의� 물리적� 밀착을� 위하여� 분리막� 표면에� 접착성을� 부여할� 수� 있는� 고분자�

코팅�제품에�대한�요구가�시급함

[� 이차전지�장기�구동에�따른� 전극/분리막�간� 탈리� 현상� ]

◳ 가격�경쟁력�확보를�위한�내열층�도입�기술

� 수계� 슬러리� 제조� 및� 코팅은� 유기용매� 기반� 슬러리보다� 경제적이며,� 친환경적이어서� 추가적인�

용매�회수�장치�및� 방폭�설비가�불필요하므로�원가를�크게�절감시킬�수� 있는�장점이�있음

▪ 수계� 슬러리� 코팅을� 위해� 수계� 슬러리에� 소량의� 계면활성제를� 첨가하거나,� 플라즈마� 또는� 친수성

을�띄는�고분자를�분리막에�도입하여�그� 표면을�친수성으로�개질시킴

▪ 수계� 바인더로는� SBR(Styrene� Butadiene� Rubber),� CMC(Carboxy� Methyl� Cellulose),� PAA(Polyacrylic�Acid)�등과�같은�바인더들이�사용되고�있음

� 내열�고분자�코팅은�내열성을�확보하면서도�세라믹�사용을� 배제함으로써�코팅�공정을�단순화할�

수� 있고�단가�상승을�어려움을�해소할�수� 있음

▪ 대표적인� 상용화된� 제품은� Teijin의� LIELSORT™� A가� 있으며� 분리막� 표면에� Meta-Aramide를� 코

팅하여�제조됨

▪ 또한� 수~수십� 나노미터� 두께의� 친수성� 폴리도파민(Polydopamine)과� 구형� 입자형태를� 갖는� 폴리

이미드(Polyimide)가�내열성�고분자로서�연구되고�있음

� 증착법을� 이용한� 세라믹� 코팅� 분리막은� 바인더와� 용매를� 사용하지� 않으며� 나노미터� 수준의� 세

라믹�층을�도입할�수� 있는�장점이�있음

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

189

나.� 주요업체별�기술개발동향

(1)� 해외업체동향

� 세계� 1위� 분리막� 업체인� Asahi� Kasei� E-Materials는� 2015년� 2월� 건식� 분리막� 세계� 1위� 업체

인� Celgard를� 인수함으로써,� 습식,� 건식,� 그리고� 세라믹� 코팅� 분리막의� 모든� 종류의� 분리막을�

생산할�수�있는�기업으로�변모함

▪ 이를� 통한� 시장� 지배력이� 더욱� 강화될� 것으로� 예상되며� 특히,� 세라믹� 코팅� 분리막을� 유계� 슬러리�

베이스�코팅�분리막을�양산하고�있다고�알려져�있음

� Toray� BSF는� 습식� 다층�분리막은� 특수� 폴리올레핀계�수지를� 기본� 재료로�사용하는�다층구조이

며,� 이외에� 세라믹� 코팅� 분리막,� 고내열� 수지� 코팅� 분리막,� 건식� 분리막,� 다공질� 아라미드�필름

은�개발�중에�있음

� 중국�분리막�업체의� 경우�건식� 분리막�중심으로�제품� 개발� 및� 생산을� 시작하였으나,� 습식�분리

막뿐만�아니라�세라믹�코팅�분리막도�생산할�수� 있는�역량을�갖추고�있음

▪ 중국� Xinxiang� Green사는� 신제품으로� 12㎛� 두께의� 세라믹� 코팅� 분리막(원단� 9㎛� +세라믹� 코팅�

3㎛)를� 개발하고�있음.� 코팅은�자사에서�하고�있으며�단면,� 양면�코팅�모두�대응�가능함

▪ Shenzen� Senior사의� 주력제품은� SD시리즈와� SH2시리즈로서,� SH2� 시리즈는� SD시리즈� 분리막�

표면에�세라믹� 코팅을� 하여� 180℃� 고내열성을�갖춘� 전기자동차용�분리막임.� 단면,� 양면�모두� 대응�

가능하며�코팅층의�두께는� ±2.5㎛임.� 향후에는�습식�분리막�고분자�코팅�제품�등의�개발을�추진할�

계획으로�알려져�있음

� 건식분리막은� 미국의� Celgard사,� 일본의� UBE사,� 중국의� Shenzhen� Senior� Technology�

Materials,� Cangzhou� Mingzhu� Plastic사� 등에서� 생산하고� 있음.� 단층� 제품도� 있지만,� 다층�

구조의�제품이�주력을�이루고�있음

� 습식법은� 세계� 1위� 분리막� 업체인� 일본� Asahi� Kasei� E-materials사,� 일본� Toray� Tonen사,� 다

수의�중국�분리막�업체에서�채용하고�있음

� Evonik사의� Separion� 분리막(현재� Litarion이라는� 기업으로� 이전)과� 이� 대표적으로,� 부직포나�

폴리올레핀�분리막�원단에�세라믹�층이�추가로�도입된�분리막�생산

[� 세라믹층이�도입된� Evonik사의� Separion� 내열� 분리막� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�분리막�▣�▣

190

(2)� 국내업체동향

� SK� 이노베이션은� 시장� 지배력� 강화를� 위한� 증설을� 진행하고� 있으며,� 세라믹� 코팅� 제품에� 대한�

기술개발도�지속적으로�진행하고�있음

▪ 세라믹�코팅�분리막은� 14㎛까지�제품�생산라인을�갖추고�있으며,� 독자적인�세라믹�코팅�분리막�기

술의�향상과�차세대�분리막�연구개발에�주력하고�있음

▪ 특히,� SK� 이노베이션�내� 전지사업부와�공동연구를�통한�중대형�이차전지에�적합한�제품�개발에�유

리한�측면이�있다고�알려져�있음

� W-Scope� Korea는� 습식� 분리막� 생산에� 집중하면서도,� 박막화와� 세라믹� 코팅� 분리막에� 특화된�

기술을�보유하고�있음

▪ 특히,� 세라믹� 코팅을� 주력으로� 하고� 있고� 코팅층의� 두께는� 2~6㎛까지� 다양하며,� 현재는� 3㎛두께

에�대한�수요가�가장�많음

▪ 또한,� 전극� 접착� 코팅에� 대해서도� 국내외� 고객의� 수요가� 높다는� 점을� 파악하고� 이에� 대한� 기술� 개

발을�검토하고�있음

� 고급�공정�장비의�해외�의존도가�높은�편이고,� 장비제작의�경우�특정업체에서�개발�및� 제작하여�설

치하는�수준으로�매우�산발적이고�지엽적인�개발에�의해�오랜�투자�기간에�비교하여�장비기반�낙후

다.� 기술인프라�현황

� 국내� 분리막� 강소기업인� W-Scope� Korea는� 1)� 미국� A123,� 중국� 중소/중견� 전지업체,� 국내�

중소/중견� 업체� 등� 다양한� 고객을� 확보하고� 있으며,� 2)� 빠른� 기술� 개발과� 설비� 투자로� 특화된�

제품을�보유함으로써�세계�분리막�시장에서� 10위권�내에�위치하고�있음

▪ 특히,� 정부기술개발과제나� 국내� 이차전지� 업체와의� 공동연구를� 통해,� 차세대� 분리막� 개발� 및� 양산

화를�신속히�진행하여�시장�확대가�가능했음

� 따라서,� 분리막� 시장이� 중소업체가� 경쟁력을� 갖추기� 쉬운� 분야는� 아니지만,� 특정� 이차전지� 업

체에� 특화된� 제품� 개발과� 빠른� 공급이� 이뤄질� 수� 있다면� 경쟁력� 확보가� 가능할� 것임.� 하지만,�

일정�규모�이상의�생산�규모를�갖추기�위해서,� 적절한�시기에�설비�투자를�유치하는�것이�필요

� 이차전지�소재부품�관련�핵심�연구인력�확보�및�특허�전략�수립�시급

▪ 세계� 최고� 기술보유국� 대비� 4~7년의� 기술� 격차로� 전반적으로� 논문과� 특허의� 양적� 성과를� 제외하

고는�기술�수준이�낮은�실정임

▪ 최근� 이차전지가� 미래� 신성장동력으로� 각광을� 받고� 있으나,� 핵심� 기술� 개발을� 위한� 석·박사급�

R&D�전문인력은�부족한�상황

▪ 이차전지의� 초기� 시장을� 창출할� 수� 있도록� 보조금,� 세제혜택� 등의� 인센티브� 제공에� 대한� 정부� 차

원의�적극적�의지�필요

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191

라.� 특허동향�분석

(1)� 연도별�출원동향

� 이차전지� 분리막� 기술의� 지난� 7년(‘10~’16)� 간� 출원동향17)을� 살펴보면� 연도별로� 출원경향이�

증가,� 감소하고�있음

▪ 각� 국가별로� 살펴보면� 일본과� 한국은� 출원경향은� ‘13년� 이후고� 감소하는� 경향을� 보이고� 있으며,�

미국은�증가와�감소를�반복하다�감소하는�추세,� 유럽은�유지하는�경향을�보이고�있음

� 국가별� 출원비중을� 살펴보면� 일본이� 35.7%로� 최대� 출원국으로� 이차전지� 분리막� 기술을� 리드

하고�있는�것으로�나타났으며,� 한국이� 25.3%,� 미국이� 29.5%의�출원비중을�보이고�있음

[� 이차전지�분리막�분야�연도별�출원동향� ]

17) 특허출원 후 1년 6개월이 경과하여야 공개되는 특허제도의 특성상 실제 출원이 이루어졌으나 아직 공개되지 않은 미

공개데이터가 존재하여 2015, 2016년 데이터가 적게 나타나는 것에 대하여 유의해야 함

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192

(2)� 국가별�출원현황

� 한국의� 출원현황을� 살펴보면� ‘13년� 이후� 출원이� 감소하는� 경향을� 보이고� 있으며,� 외국인의� 출

원이�점차�감소

▪ 외국인의�출원�감소현상이�두드러지는�이유를� 살펴보면�이차전지� 분리막� 기술의� 국내�시장에� 대한�

외국인의�선호도가�감소하고�있는�것으로�추정

� 일본의� 출원현황은� ‘13년을� 기점으로� 감소추세에서� 증가추세로� 변화하였으며,� 출원인� 대부분이�

자국�출원으로�일본�내의�기술력이�우수한�것으로�추정

� 미국의� 출원현황은� 지속적으로� 증가하다� 감소하고� 있는� 추세를� 보이고� 있으며,� 출원인� 대부분

이�외국인이며,� 유럽은�자국인의�출원이�미미

[ 국가별 출원현황 ]

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193

(3)� 투입기술�및� 융합성�분석

� 이차전지�분리막�분야의�투입기술을�확인하기�위하여�특허분류코드인� IPC� Code18)를�통하여�살

펴본� 결과� 이차전지� 분리막� 분야의� 가장� 높은� IPC는� H01M� 기술분야가� 5950건으로� 가장� 많이�

차지하고�있으며,� 이어서� C08J가� 67건,� B32B가� 65건으로�다수를�차지

▪ 이외에� G01R,� H02J,� D04H,� H01G,� D01D� 순으로� 기술이� 투입되어� 있어� 이차전지� 분리막� 분야

에�다양한�기술이�융합되어�존재

▪ 더불어� 해당� IPC의� 특허인용수명을� 살펴보면� B21D� 기술분야의� 수명이� 10년으로� 가장� 긴� 것으로�

나타났으며,� C23C� 기술분야는� 7년으로�가장�짧은�것으로�분석

IPC 기술내용 특허인용수명(TCT)19)

H01M 화학적�에너지�전기적�에너지�직접� 변환하기�위한�방법�또는� 수단 8년

C08J마무리;� 일반적� 혼합� 방법;� 서브클래스� C08B,� C08C,� C08F,� C08G� 또는�

C08H에�포함�되지� 않는�후�처리7년

B32B 적층체,� 즉� 평평하거나�평평하지�않은�형상 8년

G01R 전기변량의�측정;� 자기변량의�측정 7년

H02J 전력급전�또는�전력배전을�위한� 방식;� 전기에너지�축적하기�위한�방식 7년

D04H 직물의�제조 9년

H01G 콘덴서;� 전해용�콘덴서,� 정류기,� 검파기,� 개폐장치�감광장치�또는� 감온장치 7년

D01D

방적용� 섬유나� 필라멘트를� 채취하기� 위한� 천연의� 섬유상� 또는� 필라멘트상�

물질의� 화학적� 또는� 생물학적� 처리;� 동물섬유� 재생을� 위한� 넝마털� 부스러기

의�탄화

9년

C08F 탄소-탄소�불포화결합만이�관여하는�반응으로�얻어지는�고분자�화합물 9년

C08L 고분자�화합물의�조성물 8년

[ 이차전지 분리막 분야 상위 투입기술 ]

18) 전세계적으로 통용되고 있는 국제특허분류(IPC: International Patent Classification)를 통해 특허정보 기술분야에서 공지기술을 조사할 수 있으며, 기술 및 권리정보에 용이하게 접근 가능

19) 특허인용수명 지수는 후방인용(Backward Citation)에 기반한 특허인용수명의 평균, Q1, Q2(중앙값), Q3에 대한 통계값을 제시함. 특히 이와 같이 산출된 Q2는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기 또는 기술수명주기)라고 부름

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� 투입기술이� 가능� 많은� H01M� 분야와� 융합이� 높게� 이루어진� 기술은� B32B� 분야로� 나타났으며,�

C08J,� D04H� 분야와도�나타남

▪ 이외에� C08J� 분야와�융합된�기술은� C08G,� B21B,� C08L� 분야와�융합된�기술이� 많은�것으로�나타

났으며,� B32B� 분야와�융합된�기술은� H01M,� C08J,� C08L� 기술로�분석

[ 이차전지 분리막 분야 IPC 기술 및 융합성 ]

(4)� 주요출원인�분석

� 세계� 주요출원인을� 살펴보면� 주로� 일본의� 출원인이� 다수의� 특허를� 보유하고� 있는� 것으로� 나타

났으며,� 소재,� 자동차�분야의�출원인이�대부분

▪ 주요� 일본� 출원인을� 살펴보면� MITSUBISHI� PAPER� MILLS,� TEIJIN,� SUMITOMO� CHEMICAL,� TORAY�

BATTERYPARATOR� FILM,� HITACHI�MAXELL�등�소재�기업이�다수�출원을�하고�있는�것으로�나타났으

며,� TOYOTA�MOTOR,� NISSAN�MOTOR는�자동차�분야�기업도�다수�출원하고�있었음.�이들�일본�출원

인은�주로�일본�본국에�출원건수가�높은�것으로�나타남

▪ 한국� 출원인으로는� 엘지화학과� 삼성SDI� 2개� 기업이� 상위출원인으로� 나타나� 이차전지� 분리막� 관련�

기술을�다수�보유

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� 가장� 많은� 특허를� 보유하고� 있는� 엘지화학의� 3극� 패밀리수가� 203건으로� 다국적으로� 시장을� 확

보하며�출원을�하고�있는�것으로�보이며,� 삼성SDI도� 117건으로�다국적�시장을�확보

� 엘지화학이� 확보한� 특허의� 피인용지수가� 1.34로� 가장� 높게� 나타나� 기술의� 파급성이�높은� 원천

기술을�다수�보유하고�있는�것으로�분석됨

주요출원인 국가

주요� IP시장국� (건수�%) 3극

패밀

리수

(건)

피인용

지수주력기술�분야

한국 미국 일본 유럽

IP시

장국

종합

엘지화학 한국

250 74 61 41

한국 203 1.34유기/무기�복합�

분리막59% 17% 14% 10%

삼성SDI 한국

87 101 30 49

일본 117 1.05다공성�무기�

코팅�분리막33% 38% 11% 18%

MITSUBISHI� PAPER�

MILLS일본

0 3 167 3

일본 3 0.00

리튬�이온�

이차전지�

세퍼레이터0% 2% 97% 2%

TEIJIN 일본

27 34 76 6

일본 31 0.54

비수계�

이차전지용�

세퍼레이터19% 24% 53% 4%

SUMITOMO�

CHEMICAL일본

37 26 46 2

일본 10 0

비수전해액�

이차전지용�

적층�

세퍼레이터33% 23% 41% 2%

TOYOTA�MOTOR 일본

18 22 57 2

일본 30 0.13

비수전해질�

이차전지용�

세퍼레이터18% 22% 58% 2%

SONY 일본

10 33 35 2

일본 4 0.50

비수전해질�

이차전지용�

세퍼레이터13% 41% 44% 3%

NISSAN� MOTOR 일본

14 16 29 10

일본 43 0.63

내열�절연층�

형성�

세퍼레이터20% 23% 42% 14%

TORAY�

BATTERYPARATOR�

FILM

일본

0 34 24 11

미국 45 0.64

복합�다공질�

전지용�

세퍼레이터0% 49% 35% 16%

HITACHI� MAXELL 일본

5 7 53 2

일본 8 2.00전지용�

세퍼레이터7% 10% 79% 3%

[ 주요 출원인의 출원현황 ]

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(5)� 국내�출원인�동향

� 국내� 출원인� 동향을� 살펴보면� 대기업은� 엘지화학의� 출원건수가� 가장� 높게� 나타났으며,� 중소기

업에서는�톱텍의�출원건수가�높게�나타남

▪ 대기업의� 주요� 출원인은� 엘지화학,� 삼성SDI,� SK이노베이션,� 한화토탈� 등이� 있으며,� 중소기업의� 주

요� 출원인은� 톱텍,� 아모그린텍,� 에프티이앤이,� 비츠로셀,� 더블유스코프코리아,� 뉴로엘리싯� 등이� 주

요�출원인인�것으로�나타남

� 기업� 이외의� 주요출원인을� 살펴보면� 한국생산기술연구원,� 전자부품연구원,� 한국과학기술연구원,�

국립산림과학원�등� 연구소/공공기관의�출원이� 다수� 나타났으며,� 대학은� 성균관대학교,� 한양대학

교,� 울산과학기술원의�출원이�높은�것으로�분석됨

[�국내�주요출원인의�출원�현황� ]

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5.� 중소기업�환경

가.� 중소기업�경쟁력

� 이차전지�분리막� 분야의�중소기업�경쟁력은�기술분류별로�차이가�있으나�이차전지�분리막�기술은�

중소기업이� 다수� 참여하여� 시장에서의� 역할이� 큰� 분야로� 나타났음.� 대기업의� 이차전지� 수요의� 증

가로� 이차전지� 분리막의� 중소기업에� 대한� 기술수요가� 증가함에� 따라� 중소기업의� 경쟁력이� 높은�

것으로�분석됨

기술�분류 주요�기술 대기업 중소기업중소기업�

참여영역

중소기업�

참여정도

건식분리막

압축필름을�저온에서�

연신,라멜라�결정�계면에�

미세� 균열을�발생시켜�

다공화

SKC,�

엘지화학,�

삼성SDI,�

SK이노베이션,�

한화토탈,�

현대자동차

씨에스텍,� 톱텍,�

아모그린텍,� 비츠로셀

셧다운�특성이�

강화된�다공성�

코팅�막

습식�분리막

가소제나�세라믹� Filler를�

혼합하여�고온에서�압출�

필름을�제조,� 상분리를�

유도,� 가소제와�세라믹을�

유기용매로�추출/제거�

후�기공�생성

SK�

이노베이션,

엘지화학,�

삼성SDI,�

한화토탈,�

현대자동차

W-Scope� Korea,�

씨에스텍,� 톱텍,�

아모그린텍,� 비츠로셀

무기�입자�함유�

폴리올레핀미다공

막,� 미세�다공성�

세라믹�코팅�

분리막,� 유무기�

입자�코팅�분리막

부직포�

분리막

리튬이차전지에�적용이�

가능한�수준으로�두께와�

기공�제어

SK�

이노베이션,�

엘지화학,�

삼성SDI,�

한화토탈,�

현대자동차

웰크론,� 씨에스텍,�

톱텍,� 아모그린텍,�

비츠로셀

셀룰로오스�

나노섬유를�

포함하는�

이차전지용�

다공성�분리막,�

방사를�통한� 고온�

용융� 완전형�

배터리�분리막

*� 중소기업�참여정도와� 점유율은� 주요제품� 시장에� 참여하는� 중소기업의�참여규모와� 정도(업체수,� 비율� 등)를� 고려하여� 5단계로� 구

분� (낮은�단계:�○,�중간�단계(◔,� ◑,�◕)� 높은�단계:�●)�

[ 이차전지 분리막 분야 중소기업 현황 ]

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나.� 중소기업�기술수요

� 이차전지� 분리막�분야의�중소기업의�기술수요를�파악하기�위하여�중소기업�기술수요조사�및�중소

기업청� R&D신청과제(2013~2015년)를� 분석한� 결과� 아래� 표의� 내용과� 같은� 수요들이� 다수� 있는�

것으로�분석

▪ 이차전지� 분리막� 분야� 중소기업은� 최근에� 전기자동차용� 이차전지� 분리막� 개발� 및� 응용� 기술과� 관

련된� 기술개발에� 수요가� 있는� 것으로� 나타났음.� 이는� 전기자동차� 개발의� 응용� 기술부분에서� 고안

전성� 분리막의� 수요가� 증가하고� 있으며,� 중소기업이� 접근하기에� 기술� 장벽이� 낮으므로� 분리막을�

개발하는�기업이�증가하고�있는�추세인�것으로�분석됨

전략제품 기술�분류 관심기술

이차전지�

분리막

건식분리막 전기자동차용�고출력�차세대�리튬�설퍼� 배터리�분리막�개발�

습식�분리막

전기자동차용�고출력�차세대�리튬�설퍼� 배터리�분리막�개발�

고내열성� PTFE를� 이용한�중대형� 2차전지용�분리막�국산화�개발

차세대�리튬�이온� 2차전지용� 10-3� S/cm급� 고체전해질�소재�개발

리튬이차전지용�고내열성�코팅분리막의�개발

부직포�분리막전기자동차용�고출력�차세대�리튬�설퍼� 배터리�분리막�개발�

리튬이차전지용�고내열성�코팅분리막의�개발

[ 이차전지 분리막 분야 과제신청현황 및 수요조사결과 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

199

다.� 중소기업�핵심기술

(1)� 데이터�기반�요소기술�발굴

� 이차전지� 분리막� 기술의� 특허� 및� 논문데이터� 검색을� 통해� 도출된� 유효데이터를� 대상으로� 데이

터마이닝� 기법(Scientometrics� 기법)을� 통해� 클러스터링된� 키워드의� 연관성을� 바탕으로� 요소기

술�후보군을�도출

▪ 이차전지� 분리막� 기술의� 특허� 및� 논문� 유효데이터를� 기반으로� 키워드� 클러스터링을� 통하여� 12개

의�요소기술�후보군을�도출

▪ 제품별� dataset� 구축� :� 이차전지� 분리막� 기술� 관련� 특허/논문� 데이터를� 추출하여� 노이즈� 제거� 후�

제품별� dataset� 구축

▪ 1차� 클러스터링� :� 키워드� 맵을� 통한� 고빈도� 키워드� 확인-빈도수(tf-idf)20)가� 상위� 30%에� 해당하

는�키워드를�대상으로� 1차�추출

▪ 2차� 클러스터링� :� 1차� 클러스터링에서� 추출된� 고빈도� 키워드� 사이에서� 고연관도� 키워드를� 2차� 추

출� (고연관도�기준은�연관도수치21)가� 2이상인�클러스터로�제한)�

� 다음� 그림은� 키워드� 간� 연관네트워크를� 시각화한� 것으로,� 각� 키워드를� 나타내는� 원과� 키워드�

간의�연관도를�나타내는�직선으로�구성

▪ 각� 키워드가� 특허와� 논문� 중� 어느� 데이터에서� 도출되었는지� 원의� 색으로� 구분하였으며,� 키워드로�

도출된�클러스터는�황색음영으로�표시

▪ 키워드를� 나타내는� 원은� 고빈도의� 키워드일수록� 원의� 크기가� 크게� 표현되며,� 연관도를� 나타내는�

선은�키워드�사이의�연관도수치가�높을수록�굵게�표현

� 이차전지� 분리막� 기술� 전략제품의� 특허․논문� 유효데이터에� 대하여� 키워드� 클러스터링� 결과를�

기반으로�요소기술�도출

� 데이터�기반의�요소기술�도출은�키워드� 클러스터링을�통해� 도출된�요소기술에�대하여�전문가의�

검증�및�조정을�통하여�요소기술을�도출

20)� 빈도수(tf-idf)� :� 각� 키워드가�출현되는�특허�또는�논문수를�의미

21)� 연관도수치:� 두�개�이상의�키워드�사이의�특허�또는� 논문수를�의미

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200

[� 이차전지�분리막�분야�키워드�클러스터링� ]

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

01

ceramic�

coating,�

porous�

separator

4~7

1.� Use� of� a� ceramic� separator� in� lithium� ion� batteries,� comprising�

an� electrolyte� containing� ionic� fluids

2.� A� rechargeable� lithium­air� battery� using� a� lithium� ion-conducting�

lanthanum� lithium� titanate� ceramics� as� an� electrolyte� separator

3.� Thin,� flexible� and� thermally� stable� ceramic� membranes� as� separator�

for� lithium-ion� batteries

클러스터

02

organic/

inorganic�

coating

5~7

1.� An� inorganic� membrane� as� a� separator� for� lithium-ion� battery

2.� An� advanced� lithium� ion� battery� based� on� high� performance�

electrode� materials

3.� An� advanced� lithium� ion� battery� based� on� high� performance�

electrode� materials

[� 이차전지�분리막�분야� 주요�키워드�및� 관련문헌� ]�

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201

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

03

high� stability,�

porous�

separator

4~8

1.� Enhanced� wetting� properties� of� a� polypropylene� separator� for� a�

lithium-ion� battery� by� hyperthermal� hydrogen� induced�

cross-linking� of� poly� (ethylene� oxide)

클러스터

04

electrospinning,�

separator4~8

1.� A� novel� polyethylene� terephthalate� nonwoven� separator� based�

on� electrospinning� technique� for� lithium� ion� battery

2.� Electrospun� polyimide� nanofiber-based� nonwoven� separators�

for� lithium-ion� batteries

클러스터

05

fine� porous�

film,�

extruding

4

1.� PVDF-HFP/ether-modified� polysiloxane� membranes� obtained� via�

airbrush� spraying� as� active� separators� for� application� in� lithium�

ion� batteries

2.� Thermomechanical� analysis� and� durability� of� commercial� micro-porous�

polymer� Li-ion� battery� separators

클러스터

06

Nanometer,�

deposition4~7

1.� Improved� Functionality� of� Lithium‐Ion� Batteries� Enabled� by�

Atomic� Layer� Deposition� on� the� Porous� Microstructure� of�

Polymer� Separators� and� Coating� Electrodes

2.� Nano� SiO2� particle� formation� and� deposition� on� polypropylene�

separators� for� lithium-ion� batteries

클러스터

07

Complex�

nonwoven�

fabric�

separator

4

1.� Composite� nonwoven� separator� for� lithium-ion� battery:�

Development� and� characterization

2.� A� novel� polyethylene� terephthalate� nonwoven� separator� based�

on� electrospinning� technique� for� lithium� ion� battery

클러스터

08

cellulose�

nanofiber4~7

1.� Renewable� and� superior� thermal-resistant� cellulose-based� composite�

nonwoven� as� lithium-ion� battery� separator

2.� Colloidal� silica� nanoparticle-assisted� structural� control� of�

cellulose� nanofiber� paper� separators� for� lithium-ion� batteries

클러스터

09

Nano-structure�

control�4

1.� Recent� developments� in� nanostructured� anode� materials� for�

rechargeable� lithium-ion� batteries

2.� Nitrogen‐doped� porous� carbon� nanofiber� webs� as� anodes� for�

lithium� ion� batteries� with� a� superhigh� capacity� and� rate�

capability

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202

No 요소기술명 키워드

요소기술01 리튬이차전지�세라믹�코팅�분리막용�무기�나노�입자�및�고접착�바인더�개발

Ceramic� Coating,�

Inorganic� nano�

particle

요소기술02 증착법을�이용한�나노미터�수준의�세라믹�코팅� 분리막�제조기술Nanometer,�

deposition

요소기술03유기계�전해질의�젖음� 특성�향상을�위한�폴리올레핀�분리막�

표면처리기술

polyolefin-based�

porous� polymer,�

wettability

요소기술04 리튬이차전지용�무기산화물�코팅� 유/무기�복합� 분리막�제조기술�개발Organic/inorganic�

composite� coating

요소기술05 리튬�금속�전극의�덴드라이트�형성�억제를�위한�분리막�개발� dendrite,� separation

요소기술06 전기방사법을�이용하여�나노섬유�부직포�복합� 분리막�제조기술�개발

electrospinning,�

ultrafine� fibrous�

separation

요소기술07 용융압출�및�연신공정의�최적화를�통한� 분리막�제조fine� porous� film,�

extruding

요소기술08 분리막�다공구조�제어기술 porous� film,� control

[� 이차전지�분리막�분야� 데이터�기반� 요소기술� ]

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203

(2)� 요소기술�도출

� 산업․시장� 분석,� 기술(특허)분석,� 전문가� 의견,� 타부처로드맵,� 중소기업� 기술수요를� 바탕으로� 로

드맵�기획을�위하여�요소기술�도출

� 요소기술을�대상으로�전문가를�통해�기술의�범위,� 요소기술�간� 중복성�등을�조정‧검토하여�최종�

요소기술명�확정

분류 요소기술 출처

유/무기�복합코팅�

다공성�분리막

리튬이차전지�세라믹�코팅�분리막용�무기� 나노�입자�및�

고접착�바인더�개발특허/논문�클러스터링

증착법을�이용한�나노미터�수준의�세라믹�코팅�분리막�

제조기술

기술/시장�분석,� 기술수요,�

특허/논문� 클러스터링,�

전문가추천

리튬이차전지용�무기산화물�코팅�유/무기� 복합�분리막�

제조기술�개발

기술/시장�분석,� 기술수요,�

전문가추천

폴리올레핀계�분리막

유기계�전해질의�젖음�특성� 향상을�위한� 폴리올레핀�분리막�

표면처리기술

기술수요,� 특허/논문�

클러스터링

용융압출�및� 연신공정의�최적화를�통한�분리막�제조기술/시장�분석,� 전문가�

추천,� 특허/논문� 클러스터링

부직포�형태�분리막

분리막�다공구조�제어기술전문가추천,� 특허/논문�

클러스터링

전기방사법을�이용하여�나노섬유�부직포�복합�분리막�

제조기술�개발

특허/논문�클러스터링,�

전문가추천

[� 이차전지�분리막�분야�요소기술�도출� ]

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204

(3)� 핵심기술�선정

� 확정된� 요소기술을�대상으로�산․학․연� 전문가로� 구성된� 핵심기술� 선정위원회를�통하여� 중소기업

에�적합한�핵심기술�선정

� 핵심기술�선정은� 기술개발시급성(10),� 기술개발파급성(10),� 단기개발가능성(10),� 중소기업� 적합

성� (10)을� 고려하여�평가

분류 핵심기술 개요

유/무기�

복합코팅�다공성�

분리막

리튬이차전지�세라믹�코팅�분리막용�

무기� 나노�입자�및�고접착�바인더�개발

다공성� 기재에� 유/무기� 복합� 코팅층을� 적용한� 다공성�

분리막과�그의�제조방법

증착법을�이용한�나노미터�수준의�

세라믹�코팅�분리막�제조기술

다공성� 기재� 위에� 균일하게� 코팅이� 될� 수� 있도록,�

코로나,� 플라즈마� 또는� 고에너지� 방사선� 처리� 등의�

표면�처리� 기술을�이용하여�표면처리�기술

폴리올레핀계�

분리막

유기계�전해질의�젖음�특성�향상을�위한�

폴리올레핀�분리막�표면처리기술

전해액에� 대해� 친화성을� 높이고� 전해액의� 누액� 가능

성을�낮추는�기술

용융압출�및�연신공정의�최적화를�통한�

분리막�제조

압출기� 내에서� 혼련용융압출을� 하여� 제조한� 시트를�

연신� 공정을� 통하여� 박막� 필름을� 제막하여� 다공성�

분리막�제조기술

부직포�형태�

분리막

분리막�다공구조�제어기술

초극세�섬유,� 내열성�고분자�소재로�구성된�부직포의�

강도,� 기공� 크기� 및� 열적� 특성� 등을� 조절하는� 부직

포�분리막�가공�기술

전기방사법을�이용하여�나노섬유�부직포�

복합�분리막�제조기술�개발

전기방사법을� 이용한� 기능성� 고분자� 나노섬유� 표면

에� 우수한� 전도성을� 갖는� 금속� 박막을� 코팅한� 복합�

분리막�제조기술

[� 이차전지�분리막�분야� 핵심기술� ]

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205

6.� 기술로드맵�기획

가.� 이차전지�분리막�기술로드맵

� 최종� 중소·중견기업� 기술로드맵은�기술/시장� 니즈,� 연차별� 개발계획,� 최종목표� 등을� 제시함으로

써�중소기업의�기술개발�방향성을�제시

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206

나.� 연구개발�목표�설정

분류 핵심기술 기술요구사항연차별�개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

유/무기�

복합코팅�

다공성�

분리막

리튬이차전지�세라믹�

코팅�분리막용�무기�

나노� 입자�및�고접착�

바인더�개발

열수축율�

<5%�@T180� ℃ 180� ℃ 200� ℃

고안정성/장수명화�

인자� 최적화

증착법을�이용한�

나노미터�수준의�

세라믹�코팅� 분리막�

제조기술

표면�처리�

설계� 및�

공정기술개발

분리막�

표면처리�

기초설계

표면처리를�

통한�

전해질과의�

반응성�

제어

고안정성/장

수명화�

인자�

최적화

고안정성/장수명화�

인자� 최적화

폴리올레핀

계�분리막

유기계�전해질의�젖음�

특성� 향상을�위한�

폴리올레핀�분리막�

표면처리기술

표면�처리�

설계� 및�

공정기술개발

분리막�

표면처리�

기초설계

표면처리를�

통한�

전해질과의�

반응성�

제어

고안정성/장

수명화�

인자�

최적화

고안정성/장수명화�

인자� 최적화

용융압출�및�

연신공정의�최적화를�

통한� 분리막�제조

무기물질�및�

소재개발�기술�

확보

바인더�

설계

용융압출�

및�

연신공정기

술개발

양산제조기

술�확보양산�기술�확보

부직포�

형태�

분리막

분리막�다공구조�

제어기술나노섬유�직경 1000� ㎚ 900� ㎚ 900� ㎚

균일한�나노섬유�

직경�

전기방사법을�이용한�

나노섬유�부직포�복합�

분리막�제조기술�개발

투기도

(sec/100ml)

2.5�

sec/100ml

4.0

sec/100ml

4.0

sec/100ml균일한�투기특성

[� 이차전지�분리막�분야�핵심기술�연구목표� ]

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전략제품�현황분석

이차전지�양극재

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

209

이차전지�양극재

정의�및�범위

▪ 리튬이온이차전지에서� 양극� 전극에� 사용되는� 활물질을� 뜻하며,� 양극은� 이차전지의� 방전� 중� 환원되는� 전

극을�의미

▪ 이차전지의� 종류에� 따라� 양극활물질로는� 니켈계,� 리튬계,� 납계� 등이� 있으나,� 리튬이온이차전지에서는� 리

튬계�양극�활물질을�뜻하며,�전구체,�도전재,�바인더,�집전체,�전극�및�이를�구성하는�소재를�포함

정부지원�정책

▪이차전지�산업�발전�전략을�수립하여�국가적인�차원의�기술�개발을�선도

▪전기자동차�및�전력저장장치의�보급을�확대하려는�정책과�부합

▪에너지효율화를�통한� COP21�대응�가능

중소기업�시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

•리튬이차전지�세계�시장�점유율� 1위

•최고�수준의�리튬이차전지�생산�기술�보유

•LiB�분야에서�세계�탑�수준의�경쟁력�확보됨�

•글로벌�규모의�국내�수요기업이�확보됨�

•LiB� 분야의� 연구개발,� 소재� 핵심부품에� 대한� 주요� 기술�

인프라가�확보됨

•기초연구�기반�취약

•일본,�미국�정부의�적극적�지원�정책과�규제의�장벽�존재

•국내� 자동차� H사� 집중에� 따른� 불안정한� 시장과� 과당�

경쟁�촉발�가능

•국내�시장�미성숙�및�소재/BMS�관련�원천기술�부재

기회(Opportunity) 위협(Threat)

•이차전지�시장의�폭발적�증가

•세계적으로�핵심�소재�관련�원천특허�시효만료�임박

•지구� 온난화� 방지를� 위한� 온실가스� 배출� 저감� 기기에�

대한�관심�고조

•환경오염과� 고유가� 시대의� 고착화에� 따른� 친환경� 전기

자동차�시대의�도래

•일본을� 제외한� 미국,� 유럽� 등의� 자동차� 회사들과� 전략

적�협력�가능

•세계�최대�시장으로�예상되는�중국�시장에�대한�진입장벽

•중국의�저가를�무기로�한�추격

•일본의�선진기술�보호�장벽�큼

•중대형�전지의�열적�안정성�및�충돌시�폭발�위험�존재

•양적,� 질적으로� 급팽창하고�있는� 중국의�성장세와�산업�

경쟁력

중소기업의�시장대응전략

➜ 중소기업이�제조하는�양극재의�품질향상�및� 가격� 경쟁력�확보를�통한� 글로벌�진출� 가능➜ 고가�원료인�코발트의�사용량을�줄이며�성능을�향상시켜�다양하�국가의�전지제조업체로�접근

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210

핵심기술�로드맵

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211

1.� 개요

가.� 정의�및� 필요성

� 양극재란� 리튬이온이차전지에서� 양극� 전극에� 사용되는� 활물질을� 뜻하며,� 양극은� 이차전지의� 방

전�중� 환원되는�전극을�의미

� 이차전지는� 기존� 휴대전자기기용� Wh급� 소형� 이차전지로부터� 전기자동차(Electric� Vehicle,� EV)

나� 에너지저장시스템(Energy� Storage� System,� ESS)에� 사용되는� kWh이상의� 고용량�이차전지로�

시장이�확장

� 이에� 따라� 이차전지의� 시장� 규모는� 막대하게� 성장할� 것으로� 예측이� 되고� 있으며,� 음극재,� 전해

액,� 분리막과� 더불어� 이차전지의� 4대� 핵심소재� 중� 하나인� 양극재의� 시장도� 막대하게� 확대� 될�

것으로�예측

� 이차전지의� 원가를� 산출할� 경우� 약� 절반� 정도를� 4대� 핵심소재가� 차지를� 하며,� 4대� 핵심소재�

중� 원가� 비중이� 가장� 높은� 것이� 양극재이며,� 실제� 이차전지의� 성능에� 매우� 큰� 영향을� 주는� 소

재이므로�양극재�관련�기술�개발은�매우�중요

나.� 범위

(1)� 제품분류�관점

양극재는� 이차전지� 관점에서� 양극재,� 음극재,� 전해질,� 분리막을� 포함하는� 4대� 핵심소재� 중� 하나

임.� 양극재� 자체의� 제품� 분류� 관점에서� 분류는� 소재의� 결정구조에�따른� 분류가� 일반적이며�아래

와�같음

▪ 층상계� (Layered-structured� cathode� material):� LiCoO2,� LiCoxNiyMnzO2� 등� 층상형� 결정� 구조

를�가지는�양극�소재

▪ 스페넬계� (Spinel-structured� cathode�material):� LiMn2O4� 등�스피넬�결정�구조를�가지는�양극�소재

▪ 올리빈계� (Olivine-structured� cathode� material):� LiFePO4� 등� 올리빈�결정�구조를�가지는�양극재

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

212

전략제품 제품분류�관점 세부기술

양극재

층상계LiCoO2,� LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,� LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2,�

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2� 등

스피넬계 LiMn2O4,� LiMxMn2-xO4,� LiNi0.5Mn1.5O4

올리빈계 LiFePO4

[� 제품분류�관점� 기술범위� ]�

(2)� 공급망�관점

양극재를� 공급망� 관점에서� 분류를� 하면,� 양극재를� 생산하기� 위한� 핵심� 원료물질� 및� 전구체,� 이

를� 이용하여� 합성된� 양극활물질,� 양극활물질을� 이용하여� 전극을� 제조하기� 위한� 부자재� 및� 제조

된�전극으로�분류

▪ 양극재를� 생산하기� 위한� 핵심� 원료물질은� 핵심이� 되는� 리튬전구체와� 더불어� 전이금속계열의� 전구

체를�포함함

▪ 양극� 활물질은� 양극재의� 핵심이� 되는� 제품으로� 실제� 전기화학� 반응에� 참여하는� 반응물이며,� 이의�

에너지밀도�향상,� 출력특성�향상,� 수명특성�증대,� 안전성�향상�등의�기술이�요구됨

▪ 부자재는�양극활물질과�같이�사용을�하여�전극을�제조하기�위한�필요�구성품�들을�뜻함

▪ 전극은� 양극활물질과� 부자재를� 활용하여� 극판의� 형태로� 제조가� 된� 것을� 지칭하며,� 양극활물질과�

도전재,� 바인더의�균일한�혼합�및� 집전체와� 양극재�간의�접착력�증대,� 집전체의�부반응�억제,� 전극�

밀도�향상�등의�기술이�요구됨

전략제품 제품분류�관점 세부기술

양극재

원료물질�및�전구체 LiOH,� Li2CO3,� Co3O4,� NCM전구체,� MnO2,� Mn3O4� 등

양극활�물질 층상계,� 스피넬계,� 올리빈계�양극재

부자재 도전재,� 바인더,� 알루미늄�집전체�등

전극 층상계,� 스피넬계,� 올리빈계�전극

[� 공급망�관점� 기술범위� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

213

2.� 산업환경분석

가.� 산업특징�및� 구조

(1)� 산업의�특징

이차전지� 산업은� 완성품인� 2차전지� 셀과� 이를� 구성하는� 4대� 핵심소재로� 분류되며� 이차전지� 셀

의�경우�대기업�중심,� 4대� 핵심�소재의�경우�중소∙중견기업�중심으로�형성

▪ 4대� 핵심소재는�양극재,� 음극재,� 전해질,� 분리막으로�구성

최근�스마트폰,� 전기자동차� 등� 다양한� 응용처에서� 이차전지의� 사용량이� 증가하고� 있으며� 각각의�

응용처에서�요구하는�성능에�맞추어�다양한�성능의�이차전지가�개발되고�있음

▪ 이차전지�성능의�큰�영향을�주는�양극재�또한�이러한�경향에�따라�다양한�소재,�결정구조가�개발�되고�있음 최근에는� 비용,� 성능� 등의� 개량을� 위해� 복잡한� 조성의� 양극재가� 다수� 개발� 되고� 있으며,� 복잡한�

조성의� 양극재의� 성능을� 효과적으로� 제어하기� 위해� 전구체� 산업의� 중요성� 또한� 부각되고� 있는�

상황

▪ 이에�따라�최근�양극재�업체가�전구체�산업까지�동시에�수행하는�경우가�다수�발생하고�있는�상황

양극재는� 이차전지� 산업의� 원가에서� 큰� 비중을� 차지하고� 있으며� 이를� 절감하기� 위한� 연구� 개발

이�진행되고�있음

▪ 소재�측면에서�고가의�금속�산화물�소재를�다른�저가의�금속�산화물로�대체함으로서�생산�원가를�절감 최근� 이차전지� 산업에서� 안정성이� 중요한� 요소로� 부각되고� 있는� 상황으로� 4대� 핵심소재� 중� 하

나인�양극재�또한�성능뿐만�아니라�안정성이�강조됨

이차전지�산업은�이차전지의�크기별로�응용처가�달라지며�요구되는�성능,� 가격이�달라짐

▪ 소형� 이차전지의� 경우� 주로� 스마트폰� 등� 휴대용� 전자기기에서� 사용되며� 중대형� 이차전지의� 경우�

전기자동차,� 대용량�에너지자장장치�등에�사용됨

▪ 소형� 이차전지� 시장은� 성숙기에� 진입하는� 시기이며� 가격적으로� 안정� 되었으나� 중대형� 이차전지의�

경우�시장의�도입기로�가격의�하락이�예상됨

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

214

구분 주응용처 특징

소형스마트폰�등의�휴대용�

전자기기

현재�이자천지�시장의�대표적인�사용처

� -� 장시간�연속�사용,� 고속�충전� 및� 소형∙경량화가�관건

중형 전기자동차�등�친환경차

하이브리드�자동차,� 전기자동차�등�친환경차에�탑재

� -� 고출력(노트북용�전지의� 50배),� 내구성(자동차의�경우� 15년�

이상� 사용),� 안정성(폭발위험�해소)가�필수�조건

대형전력�설비의�대용량�

에너지저장장치

심야전기�등�잉여전력을�저장하는�용도

고정형으로�소형∙중형�등과는�달리�엄격한�요구�조건�불필요

� *� 자료:�지식경제부/한국전지연구조합, 삼성 SDI, 삼성경제연구소, KISTI 의 내용을 재구성

[� 이차전지�크기별�응용처�및� 특징� ]

전기자동차(HEV,� PHEV,� EV,� LEV)로� 대표되는� 친환경차의� 본격적인� 시장� 확대를� 위해서는� 기

존�내연기관�대비�경쟁력�있는�수준의�성능을�구현하는�것이�필수적이며�이러한�성능은�이차전

지와�직결

▪ 이차전지의� 다양한� 특성� 중에서도� 에너지밀도가� 전기자동차의� 성능� 중에서� 가장� 중요한� 요소� 중�

하나인�일충전�주행거리� (한번�충전으로�주행�할� 수� 있는�거리)를� 결정하는�핵심�요소

▪ 에너지� 밀도는� 4대� 핵심� 소재와� 밀접한� 연관이� 있으며� 그� 중에서도� 특별히� 양극재� 및� 음극재에�

큰�영향을�받으므로�고에너지�양극재�개발이�중요한�상황�

현재� 이차전지� 시장에서� 가장� 대표적인� 기술은� 리튬이온전지이나� 리튬이온전지가� 가지고� 있는�

고비용,� 저출력� 등의� 문제를� 해결하기� 위해� 나트륨이온전지나�초고용량� 커패시터�등� 다양한� 이

차전기�기술이�개발되고�있으며�이러한�기술들을�위한�양극재�또한�개발되고�있음

▪ 다양한�기술이�개발되고�있는�이차전지� 산업의�특성�상� 각각의� 이차전지�기술의�장점을�극대화� 할�

수�있는�응용처에�최적화�된� 형태로�기술�개발이�이루어�질�것이라�예상�됨

대형�이차전지의�경우�주로�전력저장장치�등의� 대용량� ESS에� 사용되며� 휴대성이�강조되는�중․소형과는�달리�경제성이�가장�중요한�요소

▪ 따라서� 대형� 이차전지는� 경제성을� 갖춘� 장수명,� 고안전성을� 테마로� 개발이� 진행되고� 있으며� 한번�

설치로� 20년� 이상의�장기간�동안�사용�가능하여야�함

▪ 양극재는�이차전지의�원가에서� 차지하는� 비중이� 큰� 편이므로� 경제성을� 갖춘� 이차전지�제작을� 위해�

저비용�양극재의�개발이�필수적

▪ 이러한� 대형� 이차전지의� 특성은� 기존� 중․소형이� 요구하는� 특성과는� 다른� 것이므로� 대형� 이차전지

에�최적화�된� 맞춤형�양극재의�개발�필요

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

215

(2)� 산업의�구조

양극재의�경우�전방산업인�이차전지�산업의�경향을�매우�크게�받는�산업이며�동시에�후방산업인�원

료�및�전구체,�도전재,�바인더,�집전체�등과도�관련이�깊음으로�관련�산업들과�동반성장이�요구됨

후방산업 양극재 전방산업

원료물질�및�전구체,� 도전재,�

바인더,� 알루미늄�집전체�등양극활물질,� 양극전극 리튬이온이차전지

[� 양극재�분야� 산업구조� ]

전방산업은�응용처에�따라� 소형� 및� 중∙대형으로�분류,� 각� 응용처에서�산업파급효과가�큰� 수준이

며�국내�이차전지�전방산업은�세계적�수준으로�대기업이�중심이�되어�이자천지�완성품을�제조

후방산업은�원료물질,� 도전재�등의�소재�분야�위주로�구성

나.� 경쟁환경

2000년대� 중반까지는� 일본이� 양극재� 시장을� 독점하고� 있던� 상황� 이였으며� 양극재의� 국산화를�

위해� 많은� 지원이� 이루어� 짐.� 이를� 통해� 상당� 부분� 국산화가� 이루어졌으나� 이러한� 양극재는� 대

부분�소형�위주의�모바일� IT기기용�양극재인�것으로�분석

SNE� 리서치의� 조사� 결과에� 따르면� 리튬이자전치� 양극재� 수요는� 2014년� 12만톤� 규모에서�

2017년에는� 25만톤,� 2020년에는� 60만톤�규모로�폭발적으로�성장할�것으로�예상됨

▪ 이러한�성장의�핵심�동력은�중∙대형�이차전지� 시장의�성장으로�전기자동차�등의� 사용량�증대에�따

라�기존�소형�중심의�시장에서�중∙대형�중심으로�시장�재편이�예상�됨.

▪ 현재� 전기자동차� 시장은� 일본� 기업� 파나소닉이� 전체� 시장� 점유율� 35.9%로� 주도� 하고� 있으며� 그�

뒤를�중국의� BYD가�점유율� 11.2%로� 2위를�기록하고�있음.�

▪ 파나소닉의�약진은�세계� 최대의� 전기� 자동차�업체인� 테슬라와의�굳건한� 연계를�바탕으로� 만들어진�

결과이며�국내�업체의�전기�자동차�분야�이차전지�관련�경쟁력�확보가�필요한�상황

현재� 국내� 이차전지�양극의� 주력� 양극재는�리튬니켈코발트망간(NCM)으로� 기존� LCO� 대비� 우수

한�성능을�유지하면서�소재�비용을�절감하는�것이�가능

▪ 현재�국내에서� NCM�양극재�전구체를�생산하는�기업은� STM,� ENF테크,� JH화학,� GS이엠,� 에코프로

▪ 중국� 기업의� 경우� NCM이� 아닌� 인산철� 기반의� LFP� 양극재� 개발에� 주력,� 현재� LFP� 기반의� 전기자

동차�배터리�양산.� LFP의�경우�원료�비용이� NCM�대비�저렴하다는�장점

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216

▪ 현재의� 상황은� 한국,� 일본,� 중국이� 양극재� 생산의� 대부분을� 점유하고� 있으며� 일본은� 우수한� 품질,�

중국은�저렴한�가격으로�강점을�가지고�있어�한국의�양극재�시장을�위협하고�있음

이차전지� 양극재� 산업의� 가장� 큰� 리스크� 중에� 하나는� 원료수입� 의존도가� 중국에� 높다는� 점이며�

이는�이후�관련�시장�선점�측면에서�약점으로�작용할�가능성이�높음

▪ 원료를� 수입하여� 소재를� 제작,� 이를� 통해� 이차전지� 셀을� 제작하여� 수출하는� 산업� 구조로,� 비용� 절

감을�위해�중국�현지에�공장�건설�또한�진행

소형� 이차전지� 중심의� 시장에서� 중∙대형으로� 시장이� 확대되고� 있는� 상황에서� 이러한� 시장� 변화

에�따라�새로운�특성의�양극재�개발�필요성이�대두되고�있음

▪ 신규�시장이�창출되는� 상황에서� 시장선점을�위해�우선적인� 기술우위� 확보가� 필수적이며�이를� 바탕

으로�자동차용�및� 전력저장용�등� 각각의�응용처에�최적화된�맞춤형�양극재�개발이�필요

구분 경쟁환경

기술분류 양극재 소형�리튬이온전지 중대형�리튬이온전지

주요�품목� 및�

기술NCO,� NCM,� NCA,� LFP

스마트폰�배터리

노트북�배터리

전기자동차�배터리

대용량� ESS� 배터리

해외기업

니치아� (일본)

Shenshen� (중국)

Reshine� (중국)

Panasonic� (일본)

SONY� (일본)

Lishen� (중국)

ATL� (중국)

BYD� (중국)

Coslight� (중국)

BAK� (중국)

Maxwell� (미국)

Panasonic� (일본)

BYD� (중국)

PEVE� (일본)

AESC� (일본)

LEJ� (일본)

Lishen� (중국)

Wina� (중국)

GE에너지� (미국)

국내기업

니치아� (일본)

Shenshen� (중국)

Reshine� (중국)

Panasonic� (일본)

SONY� (일본)

Lishen� (중국)

ATL� (중국)

BYD� (중국)

Coslight� (중국)

BAK� (중국)

Maxwell� (미국)

Panasonic� (일본)

BYD� (중국)

PEVE� (일본)

AESC� (일본)

LEJ� (일본)

Lishen� (중국)

Wina� (중국)

GE에너지� (미국)

[� 제품분류별�경쟁자� ]�

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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다.� 전후방산업�환경

스마트폰에서�시작�된�휴대용�에너지�저장장치�사용량의�폭발적�증가는�이제�전기�자동차로�이어

져� 이차전지에� 대한� 관심은� 지속적으로� 증가� 중.� 이에� 따라� 이차전지� 수요는� 지속적으로� 증가하

고�있으며�단순�사용량의�증대뿐만�아니라�이차전지의�성능에�대한�요구치�또한�급증하고�있음

이차전지� 관련� 산업이� 소형� 중심에서� 중∙대형으로� 확대됨에� 따라� 관련� 산업환경� 또한� 급변하고�

있으며�이러한�시장�변화에�맞춰�관련�원천�기술을�선점하는�것이�중요

원료의�많은�부분을�수입하여야만�하는�상황�속에서�이차전지�시장에서의�경쟁력�확보를�위해서

는�결국�기술적�우위를�바탕으로�고성능의�이차전지를�개발하는�것이�필수적

▪ 이차전지의� 성능은� 4대� 핵심� 소재의� 큰� 영향을� 받음으로� 4대� 핵심� 소재� 전반에� 걸친� 기초� 기술�

확보가�필요함

▪ 4대� 핵심� 소재� 중에서도� 양극재� 및� 음극재가� 성능에� 미치는� 영향이� 가장� 크며� 따라서� 우수한� 성

능의�양극재�및� 음극재�개발이�필수적

▪ 양극재의� 경우� 원료� 물질,� 바인더,� 도전제� 등� 다양한� 부분으로� 구성되며� 각각의� 파트가� 양극재� 성

능에�큰� 영향을�미침

▪ 따라서� 양극재� 구성� 물질부터� 셀� 제조� 기술까지� 전,후방� 산업� 전반에� 걸쳐� 유기적인� 연계를� 통해�

우수한�성능의�이차전지를�개발하는�것이�중요함

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

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3.� 시장환경분석

가.� 세계시장

2016년� Yano� Research에� 따르면� 리튬이온전지� 양극재의� 시장� 규모는� 2016년에� 3,799백만�

달러,� 2018년에는� 4,681백만�달러에�이르는�세계시장을�형성할�것으로�전망

(단위 : 백만달러, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

세계시장 3,473 3,799 4,217 4,681 5,196 5,767 11

*�자료:� 2015 Yano Research Institue Ltd.

[ 양극재 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

리튬이온전지는� 전기� 자동차� 및� 스마트그리드로� 대변되는� 21세기� 에너지� 혁명의� 핵심역할을� 할

것으로�예상됨

▪� 21세기� 전력망�구현을� 위해서는� 전력의�생산과� 소비의�불일치� 문제를�해결하는데�완충적� 역할을�할�

수�있는�에너지�저장�기술이�필수적인�상황으로�리튬이온전지가�최선의�대안으로�떠오르고�있음

▪ 글로벌�선진국에서는�급격한�기후변화에�따른� 국제사회의�기후�변화�대응� 정책�강화�및� 화석� 원료

기반의�에너지�수급�불확실성�증대에�따른�에너지�효율화�정책을�적극�추진하고�있음

▪ 리튬이온전지는� 산요,� 소니� 등� 일본기업� 주도로� 개발되었으나,� 삼성SDI,� LG화학� 등� 한국� 기업과�

BYD� 등�중국기업이�급격히�성장하여�주도권�확보를�위해�치열하게�경쟁중임

국내� 기업인� 삼성SDI,� LG화학이� 리튬이온전지� 시장에서� 우위를� 점하고� 있지만,� 양극재� 분야에

서는�일본기업과�중국기업이�우위를�점유하고�있음

(단위 : %)

구분 한국 중국 일본 기타

세계시장 9.6� % 55.2�% 24.3�% 10.9�%

*�자료:� 2014 Yano Research Institue Ltd.자료를 근거로 재구성

[ 양극재 분야의 한중일 점유율 ]

리튬이온전지의�리튬� 소스는�양극� 활물질에서�나오므로�용량증가를�위해서는�고용량화가�필수적

이므로,� 고용량화�양극재료로�니켈리치계에�대한�연구가�활발히�진행

▪ 전통적으로� 사용해� 온� 리튬코발트� 계열(LCO)의� 비중이� 지속적으로� 줄고� 있으며,� 대신� 니켈망간코

발트(NMC)� 및� 니켈코발트알루미늄(NCA)� 계의�사용이�지속적으로�늘어나는�추세

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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▪ 주로� LCO를� 양극재로� 이용해� 왔으나,� 희유금속으로� 가격이� 비싼� 코발트(Co)� 사용량을� 줄이고� 셀�

원가를�낮추기�위해� Co� 대신�값싼�금속으로�대체하는�노력�진행�중

리튬이온전지� 시장은� 수요에� 비해� 공급이� 많아� 단위� 전지당� 마진이� 매우� 낮고,� 전지의� 가격� 경

쟁력�확보를�위해�원재료의�단가�인하�압력이�매우�심한�상황

양극재� 생산� 주요국가를� 살펴보면,� 중국이� 가장� 큰� 시장을� 형성하고� 있고,� 다음으로는� 일본� 등

의�순으로�시장을�형성

▪ 일본은� 2016년� 847백만� 달러,� 2018년에는� 950백만� 달러로� 점유하는� 시장규모� 자체는� 증가하나�

매해� 성장률은� ­1%를� 기록하여�점차� 전세계적으로�점유율은� 감소하는�추세며,� 이는� 고품질이기는�

하지만�중국에�비하여�가격�경쟁력에서�약한�것에�기인�한�것으로�판단�

▪ 중국은� 2016년� 2287백만� 달러,� 2018년에는� 3052백만� 달러의� 시장을� 형성하여� 전세계� 시장의�

60%�이상까지�차지할�것으로�예상

▪ 중국은� 저렴한� 인건비,� 재료비등을� 기반으로� 가격경쟁력이� 강하고,� 기술선진국과의� 기술격차를� 빠

르게� 줄여� 성능,� 안정성에서� 일본� 또는� 한국제품� 수준을� 따라잡고� 있어� 중국이� 한국과� 일본의� 시

장을�축소시키는�상황

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

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나.� 국내시장

� 국내�양극재�분야�시장현황은�점차�줄어들고�있는�상황임

▪ 국내�양극재�시장은� 2016년� 288백만�달러,� 2018년에는� 262백만�달러를�형성할�것으로�전망

▪ 중국과의� 기술격차가� 줄어들고� 가격경쟁력도� 약해� 중국에� 시장을� 내어주고� 있는� 상황으로,� 기술격

차�및� 재료비�절감등을�통해�다시�시장�확대를�위한�노력이�필요한�상황

(단위 : 억원, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

국내시장 298 288 278 262 236 212 -1.0

*�자료:� 2015� Yano� Research� Institue� Ltd.자료를�근거로�재구성

[ 양극재 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

� 현재� 리튬이온전지� 시장에서� 주로� 쓰이는� 양극재는� 리튬코발트(LCO)계,� 리튬니켈망간코발트

(NMC)계,� 리튬니켈코발트알루미늄(NCA)계,� 리튬망간(LMO)� 및� 리튬인산철(LFP)계이며� 국내�

시장에서는�리튬니켈망간코발트(NMC)계가�크게�성장하고�있음

*�자료:�솔라에너지(2013)

[� 국내� NMC계�양극재�수급�현황]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

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다.� 무역현황

� 이차전지�양극재�기술관련�무역현황을�살펴보았으며,�수출량에�비하여�수입량이�증가하는�추세

▪ 이차전지� 양극재� 기술의� 수출현황은� ‘11년� 1억� 7,500만� 달러에서� ’15년� 1억� 3,000만� 달러� 수준

으로� 감소하였으며,� 수입현황은� ‘11년� 46억� 3,219만� 달러에서� ’15년� 45억� 7,253만� 달러� 수준으

로�감소하여�무역수지�흑자폭이�대폭�증가

▪ 최근� 5년(‘11~’15년)간� 연평균� 성장률을� 살펴보면� 수출금액은� ­0.3%로� 감소하였으며,� 수입금액은�

1.9%로�증가하여�전체�무역수지는� ­0.9%�감소한�것으로�나타남�

� 무역특화지수는� ‘11년(0.67)부터� ’15년(0.64)까지� 감소한� 것으로� 나타나� 점차� 수출특화상태로�

나타난�것으로�분석

(단위 : 천$)

구분 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15CAGR

('11~'15)

수출금액 4,632,194 4,589,561 4,627,506 4,728,307 4,572,531 -0.3%

수입금액 930,706 1,002,323 1,094,894 1,057,259 1,002,557 1.9%

무역수지 3,701,488 3,587,238 3,532,612 3,671,048 3,569,974 -0.9%

무역특화지수* 0.67 0.64 0.62 0.63 0.64  

� *� 무역특화지수� =� (상품의�총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로�산출되며,� 지수가� 0인�경우�비교우위는�중간정도이며,� 1

이면�완전�수출특화상태를�말함.�지수가� -1이면�완전�수입특화�상태로�수출물량이�전혀�없을�뿐만�아니라�수입만�한다는�뜻

� *�자료� :� 관세청�수출입무역통계�HS-Code(6자리�기준)�활용

[ 이차전지 양극재 관련 무역현황 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

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4.� 기술환경분석

가.� 기술개발�트렌드

◳ 이차전지�기술�개발�동향�

� 이차전지� 산업은� 첨단융합산업과� 녹색기술산업의� 핵심인프라로� IT기기와� ⾮� IT기기분야로� 발전�

전망

▪ 모바일� IT분야는� 스마트폰,� 태블릿�등� 디지털융합기기의�보급증가로�인하여�고용량화기술과�신산업�

창출을�선도할�플렉서블�전지,� 초소형�박막전지,� 고체전해질전지�등의�기술이�요구될�것으로�전망

[� 이차전지�주요기업� ]

▪ 리튬이차전지는� 모바일� IT용으로는� 스마트웨어러블� 디바이스용� 전지가� 요구될� 것으로전망되며,� 향

후� 300mAh/g급� 양극� 소재,� 800mAh/g급� 복합� 음극� 소재,� 고안전성을� 확보하기� 위하여� 고기능�

전해액�및� 첨가제�기술,� 건식�고내열성�분리막�기술�등이�개발�될�것으로�예상됨

▪ ⾮� 리튬이온이차전지� 분야는� 리튬이온이차전지를� 능가하는� 에너지� � 밀도� 달성과� 저가화를� 위하여�

기술개발이�활발히�추진되고�있음

▪ 저가격�대형� 에너지저장� 장치로� 적합한� 나트륨� 전지는� Na을� 중심으로� 다양한� 전지시스템�및� 핵심�

소재에� 대한� 개발이� 진행� 중으로,� 나트륨이온전지,� 나트륨금속전지� 등에� 대한� 설계� 및� 제조기술�

개발이�요구됨

▪ 레독스� 흐름전지는� 그린� IDC용으로� 고용량� 수십� kW급� RFB� 모듈제작� 기술,� 저가격� 멤브레인,� 전

해질�등� 핵심소재�개발이�요구되고,� 추후� ESS� 적용을�위한� 200kWh급�시스템�개발이�요구됨

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▪ 상용화된� 아연공기� 1차� 전지와는� 달리,� 전기충전식� 2차� 공기전지는�개념설계� 단계이며,� 주로� 기계

적� 충전식� 아연공기전지� 기술� 개발이� 진행� 중으로,� 전기충전식� 아연공기전지� 기술과�

1,000Wh/Kg� 이상의�고에너지밀도�구현이�가능한�리튬공기전지�상용화�개발이�요구됨

▪ 출력특성이� 우수하지만� 에너지밀도가� 낮아� 현재� 메모리� 백업� 등� 제한적으로� 사용되는� 초고용량커

패시터는� 고밀도� 원료소재를� 활용한� 균일한� Pore� 설계/제작� 기술,� CDC� 기술,� 고출력,� 장수명� 등

의�특성�향상을�위한�기술이�요구됨

▪ 중대형전지� 분야는� 환경오염,� 에너지� 고갈이라는� 총체적� 위기� 극복,� 녹색기술산업� 분야인� 전기차

용,� 에너지저장�및� 효율향상분야에�적합한�고안전성�저단가�실현을�위한�기술�개발이�확대될�전망

◳ 고에너지�밀도�및�고출력�구현

� 휴대용�전자기기�및� 전기자동차에서�가장�중요한�요소는�저장�용량�및�에너지�밀도

▪ 오늘날� 이차전치� 사용량의� 폭발적인� 증대의� 시작은� 스마트폰� 사용량의� 증가에서� 비롯되었으며,� 현

재�최신�스마트폰의�성능의�중요한�요소�중� 하나는�전지의�용량으로�실제�스마트폰�사용자의�불만

의�상당�부분이�짧은�사용시간으로�이는�에너지�밀도와�밀접한�연관이�있음

▪ 전기� 자동차� 또한� 기술� 평가� 지표로서� 가장� 중요한� 것은� 일충전� 주행거리(한번� 충전으로� 주행할�

수�있는�거리)이며�이를�개선하기�위해서는�고에너지�밀도�전지�제작이�필수적

▪ 따라서�고에너지�밀도�이차전지�제작을�위해�고에너지�밀도�양극재�개발은�필수적인�상황

▪ 고에너지� 밀도� 양극재� 개발을� 위해� 기존� LCO를� 개량한� Li-rich� 양극재,� NCM� 등� 다양한� 구조의�

양극재가�연구되고�있으며�리튬-황�전지�등의�차세대�전지의�양극재�또한�개발되고�있음

▪ 현재�기술의�한계를�뛰어넘는�초고용량의�양극재가�개발�될�경우�기존�응용처들의�성능,�사용시간�등을�

획기적으로�증가시킬�수�있으며�기존에�휴대용�전자기기로�사용되지�못하던�새로운�시장�개척�가능

� 고출력�이차전지의�필요성�대두

▪ 전기자동차용� 배터리� 기반� 이차전지� 시장이� 확대됨에� 따라� 기존� 내연기관� 대비� 경쟁력� 있는� 성능�

확보를�위해�고출력�이차전지의�필요성이�대두되고�있음

▪ 전기자동차의� 경우� 가속시� 순간적으로� 높은� 출력을� 필요로� 함으로� 이를� 충족시키기� 위해서는� 고�

출력의� 양극재� 개발이� 필요함.� 리튬이온전지의� 낮은� 출력을� 보완하기� 위해� 초고용량� 커패시터� 등�

대체�기술의�양극재�또한�개발되고�있음

▪ 최근�이차전지�응용처는� 충전시간� 대비� 사용시간을�필수적으로�제시하고� 있을� 정도로�급속� 충전은�

핵심적.� 기술적� 한계로� 인해� 에너지밀도를� 크게� 증가시키기� 힘든� 상황에서� 충전시간을� 줄이는� 것

은�충전�시간�대비�사용�시간을�증가시킬�수� 있는�대안

▪ 출력� 특성� 또한� 에너지� 밀도와� 유사하게� 양극재의� 특성에� 큰� 영향을� 받으므로� 양극재� 구성� 요소�

연구를�바탕으로�고출력�양극재�개발이�필수적

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

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◳ 저비용�양극재�개발

� 전력저장용�대형�이차전지�시장에서�가장�중요한�요소는�가격�경쟁력�있는�이차전지�제작이�필

수적

▪ 양극재는� 재료비� 비중이� 높은� 이차� 전지� 원가� 중에서도� 큰� 비중을� 차지하는� 파트로서� 이차전지의�

재료비�절감을�위해서는�저비용�양극재�개발이�필수적

▪ 중소형�이차전지�또한� 가격� 경쟁력� 확보가�필수적으로�다수의� 중국업체가�가격�경쟁력을� 바탕으로�

성장하고�있는�상황에서�시장�확보를�위해서는�저비용�양극재�개발이�필요함

� 저비용�이차전지�개발을�위해�차세대�전지로서�나트륨�이온전지�등이�연구�개발되고�있으며�기

존� 리튬� 메탈� 대비�비용이� 낮은� 나트륨�메탈을� 사용함으로서�가격� 경쟁력� 확보가� 가능함.� 현재

로서는�리튬이온전지�대비�낮은�성능으로�인해�추가적인�개발이�필요한�상황�

◳ 유연전지�기술개발

� 최근� 디스플레이� 시장에서� 트렌드� 중� 하나는� 유연� 디스플레이로서� 이미� OLED� 기술을� 기반으

로� 휘어지는� 디스플레이� 개발이� 상당� 부분� 진행� 됨.� 유연� 디스플레이의� 장점을� 100%� 활용하

기� 위해서는�사용되는�전지� 또한� 유연성� 확보가� 필수적.� 따라서� 유연� 전지� 제작을�위한� 최적화

된�양극�소재�개발이�진행�중

▪ 유연�양극재�개발의�경우�새로운�양극�소재�개발�보다는�기존�물질에�코팅�등의�공정을�통해�유연

성�확보�등� 기존�물질을�바탕으로�연구�개발�수행�중

◳ 폭발�위험성�감소

� 최근�이어진�일련의�이차전지�폭발�사고로�인해�이차전지의�안정성�측면이�크게�부각되고�있는�

상황.� 따라서� 이차전지시장의� 확대� 및� 전기자동차의� 성공적� 보급을� 위해서는� 이차전지의� 폭발�

위험성을�줄일�수�있는�기술�개발이�필요함

▪ 리튬이차전지의�폭발에는�전해액이나�분리막� 등이� 큰� 영향을� 미치는� 것으로� 알려져�있으나� 양극재�

측면에서도�폭발위험성에�대한�검증이�필요

◳ 다양한�구조의�양극�소재�개발

� 최근� 리튬이온전지에� 사용되는� 양극소재의� 경우� LCO를� 비롯한� NCM,� LFP� 등� 다양한� 구조의�

양극소재가�있으며�각각의�장단점으로�인해�연구되고�있는�물질�대부분이�사용되고�있는�상황

▪ LCO의� 경우� 상업화� 초창기부터� 사용되어� 온� 물질로서� 우수한� 특성이� 장점� 이였으나� 주재료인� 코

발트가� 고가이기� 때문에� 가격경쟁력� 측면에서� 단점으로� 작용하여� 현재� 신규� 연구개발이� 줄어들고�

있는�상황

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▪ NCM의� 경우� 고가의� 코발트� 사용량을� 줄이고� 비교적� 저렴만� 망간� 및� 니켈을� 활용하여� LCO� 대비�

우수한� 성능은� 유지하면서� 비용은� 저렴한� 것이� 장점.� 현재� 국내� 기업들의� 주력� 양극재이며� NCM�

기반�전기차�배터리가�개발되고�있음

▪� LFP는� 올리빈� 구조의� 화학적� 특성을� 바탕으로� 안정성이� 뛰어나고� 수명� 특성이� 우수해� 중국� 기업을�

중심으로� 활발하게� 연구되고� 있음.� 주재료의� 원가는� NCM� 대비� 저렴하다는� 장점이� 있으나� 성능� 확

보를�위한�기타�공정비용등이�필요함으로�현재�가격경쟁력은� NCM과�유사한�수준

*�자료:� Argonne� � National� � Laboratory(2010),� KDB산업은행�재인용

[� 리튬이온전지�양극활물질�종류와�특징� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

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나.� 주요업체별�기술개발동향

(1)� 해외업체동향

� 이차전지의� 핵심� 소재� 중� 양극재는� 중국� Local� 업체,� 벨기에� 유미코아,� 일본의� 니치아가� 시장

의� 50%�이상을�점유하며�나머지�업체들이�분할하고�있는�실정

� 중국�업체의�경우� 가격� 경쟁력을� 갖추고� 있으며,� 품질이� 개선되고�있는� 경향에� 있어� 향후�사용

이�확대될�것으로�예측

� 양극재� 중� 모바일IT� 제품에� 주로� 사용되는� LiCoO2의� 경우� 중국� Local� 업체,� 벨기에� 유미코아,�

일본의�니치아가�세계�시장의� 70%�가량을�점유하고�있는�것으로�분석

� 주로� 자동차용� 등으로� 사용되는� NCM계열� 양극재의� 경우� 중국� Local� 업체,� 벨기에� 유미코아,�

일본의�니치아의�시장점유율은� LiCoO2� 대비�적기는�하나,� 약� 50%�정도�수준으로�파악

� 양극재� 중� 하나인� LiMn2O4� 및� NCA(Ni-rich)� 계열� 제품의� 경우� 대부분� 일본� 업체가� 시장을�

잠식하고�있는�실정

(2)� 국내업체동향

� 양극소재는� LG화학� 및� 삼성SDI가� in� house로� 생산을� 하고� 있으며,� 이외에도� 엘앤에프신소재,�

코스모신소재,� 일진머티리얼즈,� GS에너지�등이�생산하고�있는�것으로�파악

� 한국� 업체들의� 시장� 점유율이� 높은� 제품은� 자동차용으로� 사용이� 가능한� NCM� 계열� 소재이며,�

모바일IT에� 사용되는� LiCoO2는� 상대적으로� 시장점유율이� 낮고,� NCA� 소재의� 경우� 에코프로에

서�일부�생산하고�있는�것으로�파악�

� 또한� 양극재� 전구체의� 경우� 이앤드디,� 이앤티,� 포스코ESM� 등이� 생산을� 하고� 있으며,� 양극재�

제조�업체들이�자체적인�전구체�업체를�진입시키고�있는�것으로�파악

� 국내업체의�시장점유율�확대를�위해서는�우선적으로�가격�경쟁력�확보�중요

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다.� 기술인프라�현황

� 산업경쟁력�제고를�위한�부품소재�기술�개발�필요

▪ 우리나라의� 전지� 제조기술은� 세계� 최고수준이나,� 부품·소재� 및� 원천� 기술에서는� 일본의� 30~50%�

수준으로�미흡한�수준이며,� 특히�소재�국산화율이�미흡

▪ 최근�중국�업체의�급격한�발전으로� 가격�경쟁력�측면에서�고가와� 저가�시장�모두에서�일본과� 중국

에�샌드위치로�끼인�상태에�직면

▪ 이차전지는� 다른� 대규모� 조립산업에� 비해� 소재-완제품� 관계가� 훨씬� 밀접함에� 따라� 소재산업� 발전

에�전지업체� 역할이� 절대적이나,� 그� 간� 민간제조업체의�소재� 국산화� 노력과� 업체�간� 협력� 미흡� 등

으로�산업�생태계�조성�미흡

� 핵심�연구인력�확보�및� 특허�전략�수립�시급

▪ 전반적으로�논문과� 특허의� 양적� 성과를� 제외하고는�기술� 수준이� 낮은� 실정이며,� 세계� 최고� 기술보

유국�대비� 4~7년의�기술�격차

▪ 최근� 이차전지가� 미래� 신성장동력으로� 각광을� 받고� 있으나,� 핵심� 기술� 개발을� 위한� 석·박사급�

R&D�전문인력은�부족한�상황

▪ 이차전지의� 초기� 시장을� 창출할� 수� 있도록� 보조금,� 세제혜택� 등의� 인센티브� 제공에� 대한� 정부� 차

원의�적극적�의지�필요

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라.� 특허동향�분석

(1)� 연도별�출원동향

� 이차전지� 양극재� 기술의� 지난� 7년(‘10~’16)� 간� 출원동향22)을� 살펴보면� 연도별로� 출원경향이�

증가,� 감소를�반복하고�있어�지속적으로�이차전지�양극재�관련�기술개발�활발

▪ 각� 국가별로� 살펴보면� 한국� 출원경향은� ‘10� 이후에� 지속적으로� 증가추세이며,� 일본� 출원경향은�

‘13이후� 감소하다� 증가함.� 미국은� ‘11이후� 지속적으로� 출원하는� 경향을� 보이며� 유럽은� 유지하는�

경향을�보이고�있음

� 국가별� 출원비중을� 살펴보면� 한국이� 39.6%로� 최대� 출원국으로� 이차전지� 양극재� 기술을� 리드

하고�있는�것으로�나타났으며,� 일본이� 35.2%,� 미국이� 19.2%로�출원비중을�보이고�있음

[� 이차전지�양극재�분야�연도별�출원동향� ]

22) 특허출원 후 1년 6개월이 경과하여야 공개되는 특허제도의 특성상 실제 출원이 이루어졌으나 아직 공개되지 않은 미

공개데이터가 존재하여 2015, 2016년 데이터가 적게 나타나는 것에 대하여 유의해야 함

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

229

(2)� 국가별�출원현황

� 한국의� 출원현황을� 살펴보면� ‘10년� 이후� 출원이� 지속적으로� 증가하는� 경향을� 보이고� 있으며,�

외국인의�출원이�점차�감소

▪ 외국인의�출원�감소현상이�두드러지는�이유를� 살펴보면�이차전지� 양극재� 기술의� 국내�시장에� 대한�

외국인의�선호도가�감소하고�있는�것으로�추정

� 일본의� 출원현황은� ‘13년을� 기점으로� 감소추세에서� 증가추세로� 변화하였으며,� 출원인� 대부분이�

자국�출원으로�일본�내의�기술력이�우수한�것으로�추정

� 미국의� 출원현황은� 지속적으로� 증가되고� 있는� 추세를� 보이고� 있으며,� 출원인� 대부분이� 외국인

이며�유럽은�자국인의�출원이�미미

[ 국가별 출원현황 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

230

(3)� 투입기술�및� 융합성�분석

� 이차전지�양극재�분야의�투입기술을�확인하기�위하여�특허분류코드인� IPC� Code23)를�통하여�살

펴본� 결과� 이차전지� 양극재� 분야의� 가장� 높은� IPC는� H01M� 기술분야가� 2544건으로� 가장� 많이�

차지하고�있으며,� 이어서� C01G가� 87건,� C01B가� 41건으로�다수를�차지

▪ 이외에� B01J,� C01D,� H01B,� B01D등의� 기술이�투입되어� 있어�이차전지� 양극재�분야에� 다양한�기

술이�융합되어�존재

▪ 더불어� 해당� IPC의� 특허인용수명을� 살펴보면� C01D� 기술분야의� 수명이� 13년으로� 가장� 긴� 것으로�

나타났으며,� B82B� 기술�분야는� 3년으로�가장�짧은�것으로�분석

IPC 기술내용 특허인용수명(TCT)24)

H01M 화학적�에너지�전기적�에너지�직접� 변환하기�위한�방법�또는� 수단 8년

C01G 서브클래스� C01D� 또는� C01F에� 포함되지�않는�금속을�함유하는�화합물 8년

C01B 비금속�원소;� 그�화합물 8년

B01J 화학적�또는� 물리적�방법 9년

C01D 알칼리�금속,� 즉�리튬,� 나트륨,� 칼륨,� 루비듐,� 세슘� 또는�프란슘의�화합물 13년

H01B 케이블;� 도체;� 절연체;� 도전성,� 절연성�또는�유전성�특성에�대한�재료의�선택 8년

B01D 분리 10년

B82B개별단위로서의�분자,� 원자들의�제한된�집합�또는� 개별�원자,� 분자의�조작에�

의해�형성된�나노구조;� 그의�취급� 또는�제조�3년

C04B 석회;� 마그네시아;� 슬래그;� 시멘트;� 그�조성물 8년

C23C

금속재료의� 피복;� 금속� 피복재료;� 표면� 확산,� 화학적� 전환� 또는� 치환에� 의한�

금속재료의� 표면처리;� 진공증착,� 스퍼터링,� 이온주입� 또는� 화학증착에� 의한�

피복,� 일반

7년

[ 이차전지 양극재 분야 상위 투입기술 ]

23) 전세계적으로 통용되고 있는 국제특허분류(IPC: International Patent Classification)를 통해 특허정보 기술분야에서 공지기술을 조사할 수 있으며, 기술 및 권리정보에 용이하게 접근 가능

24) 특허인용수명 지수는 후방인용(Backward Citation)에 기반한 특허인용수명의 평균, Q1, Q2(중앙값), Q3에 대한 통계값을 제시함. 특히 이와 같이 산출된 Q2는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기 또는 기술수명주기)라고 부름

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

231

� 투입기술이� 가능� 많은� H01M� 분야와� 융합이� 높게� 이루어진� 기술은� C01B분야로� 나타났으며,�

C01D,� B60L� 분야와도�융합이�이루어�진�것으로�분석

▪ 이외에� C01G� 분야와� 융합된� 기술은� H01M,� C01D,� B01J� 분야와� 융합된� 기술이� 많은� 것으로� 나

타났으며,� C01B� 분야와�융합된�기술은� H01M,� C01C,� C04B� 기술로�분석

[ 이차전지 양극재 분야 IPC 기술 및 융합성 ]

(4)� 주요출원인�분석

� 세계� 주요출원인을� 살펴보면� 주로� 일본의� 출원인이� 다수의� 특허를� 보유하고� 있는� 것으로� 나타

났으며,� 금속소재�분야의�출원인이�대부분

▪ 주요� 일본� 출원인을� 살펴보면� SUMITOMO� METAL,� TOYOTA� MOTOR,� ASAHI� GLASS,� NISSAN�

MOTOR,� JX� NIPPON� MINING� METALS,� TAIHEIYO� CEMENT� 금속� 제련기업과� 자동차� 기업이� 다수�

출원을�하고�있는�것으로�나타났으며,�이들�일본�출원인은�주로�일본�본국에�출원건수가�높은�것으로�나

타남

▪ 한국� 출원인으로는� 엘지화학과� 삼성SDI� 등� 2개� 기업이� 상위출원인으로� 나타나� 이차전지� 양극재�

관련�기술을�다수�보유

� 가장�많은�특허를�보유하고�있는�엘지화학의� 3극� 패밀리수가� 157건으로�다국적으로�시장을�확

보하며�출원을�하고�있는�것으로�보이며,� 삼성SDI도� 85건으로�다국적�시장을�확보

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

232

� 엘지화학이� 확보한� 특허의� 피인용지수가� 1.32로� 가장� 높게� 나타나� 기술의� 파급성이�높은� 원천

기술을�다수�보유하고�있는�것으로�분석됨

주요출원인 국가

주요� IP시장국� (건수�%) 3극

패밀

리수

(건)

피인용

지수주력기술�분야

한국 미국 일본 유럽

IP시

장국

종합

엘지화학 한국

251 87 45 40

한국 157 1.32리튬이차전지양

극활물질59% 21% 11% 9%

삼성SDI 한국

138 23 41 6

한국 85 0.86리튬이차전지양

극활물질�66% 11% 20% 3%

SUMITOMO� METAL 일본

25 17 133 1

일본 47 0.50

비수계�전해질�

이차전지용�

양극활물질14% 10% 76% 1%

TOYOTA�MOTOR 일본

14 9 57 2

일본 22 0.00리튬이차전지양

극활물질17% 11% 70% 2%

삼성정밀화학� 한국

44 5 12 5

한국 31 0.00리튬이차전지양

극활물질�67% 8% 18% 8%

ASAHI� GLASS 일본

6 18 28 3

일본 14 0.25양극�활물질

제조�방법11% 33% 51% 5%

NISSAN� MOTOR 일본

18 4 23 5

일본 25 0.00

비수계�전해질�

이차전지용�

양극활물질36% 8% 46% 10%

JX� NIPPON� MINING�

METALS일본

0 3 46 1

일본 16 0.00리튬이차전지양

극활물질0% 6% 92% 2%

TAIHEIYO� CEMENT 일본

0 0 46 0

일본 0 0.00인산�망간� 리튬�

양극활물질0% 0% 100% 0%

포스코 한국

39 0 2 0

한국 1 0양극�활물질

제조�방법95% 0% 5% 0%

[ 주요 출원인의 출원현황 ]

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233

(5)� 국내�출원인�동향

� 국내� 출원인� 동향을� 살펴보면� 대기업은� 엘지화학의� 출원건수가� 가장� 높게� 나타났으며,� 중소기

업에서는�에코프로의�출원건수가�높게�나타남

▪ 대기업의� 주요� 출원인은� 엘지화학,� 삼성SDI,� 삼성정밀화학,� 포스코� 등이� 있으며,� 중소기업의� 주요�

출원인은�에코프로,� 엘앤에프,� 엘앤에프�신소재,� 오렌지파워�등이�주요�출원인인�것으로�나타남

� 기업� 이외의� 주요출원인을� 살펴보면� 한국과학기술연구원,� 전자부품연구원,� 한국화학연구원� 등�

연구소/공공기관의� 출원이� 다수� 나타났으며,� 대학은� 한양대학교,� 울산과학기술대학교,� 한국교통

대학교�등의�출원이�높은�것으로�분석됨

[�국내�주요출원인의�출원�현황� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

234

5.� 중소기업�환경

가.� 중소기업�경쟁력

� 이차전지� 양극재� 관련� 주요� 기술로는� 전구체,� 층상계� 양극재,� 기타� 양극재,� 집전체� 등이� 있으

며,� 이중� 전구체와� 집전체는� 주로� 중소기업의� 기술� 영역이며,� 층상계� 및� 기타� 양극재는� 대기업

과�중소기업이�같이�진출을�하고�있음

� 층상계� 양극재의� 경우� 엘앤에프신소재가� 상당한� 기술력을� 보유하고� 있으며,� 기타� 양극재의� 경

우�아직�여러�중소기업이�기술개발을�진행�중인�것으로�보임

기술�분류 주요�기술 대기업 중소기업중소기업�

참여영역

중소기업�

참여정도

전구체

LiOH,� Li2CO3,� Co3O4,�

NCM전구체,� MnO2,�

Mn3O4� 등

-

에코프로,�

엘앤에프신소재,�

이앤드디,� 이앤티,�

포스코ESM

리튬�및�전이금속�

전구체�제조◕

층상계�

양극재

LiCoO2,�

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,�

LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2,�

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2� 등

삼성SDI,�

LG화학

�엘앤에프신소재,�

코스모신소재,�

에코프로

양극재�제조 ◕

기타양극재

LiMn2O4,�

LiMxMn2-xO4,�

LiNi0.5Mn1.5O4,� LiFePO4�

포스코ESM일진머티리얼즈,�

에코프로양극재�제조 ◕

집전체 알루미늄�포일 -삼아알미늄,�

동일알미늄집전체�제조 ◕

*� 중소기업�참여정도와� 점유율은� 주요제품� 시장에� 참여하는� 중소기업의�참여규모와� 정도(업체수,� 비율� 등)를� 고려하여� 5단계로� 구

분� (낮은�단계:�○,�중간�단계(◔,� ◑,�◕)� 높은�단계:�●)�

[ 이차전지 양극재 분야 기업 현황 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

235

나.� 중소기업�기술수요

� 이차전지�양극재� 분야의�중소기업의�기술수요를�파악하기�위하여�중소기업�기술수요조사�및�중소

기업청� R&D신청과제(2013~2015년)를� 분석한� 결과� 아래� 표의� 내용과� 같은� 수요들이� 다수� 있는�

것으로�분석

▪ 이차전지�양극재�분야에서� 중소기업은�이차전지용�양극소재�분석� 기술� 및� 양극재료의�기능성� 표면

개질� 기술에� 대한� 수요가� 있는� 것으로� 나타났으며,� 이는� 최근� 기술트렌드인�전기자동차에� 대한� 수

요의� 증가로� 고용량,� 고신뢰성� 양극재에� 대응하는� 기술과� 표면처리� 등에� 관심이� 높아지고� 있는� 추

세를�반영한�것으로�분석됨

전략제품 기술�분류 관심기술

이차전지�

양극재

전구체이차전지용� 양극소재의� 분석기술개발� 및� 이를� 활용한� 품질� 모니터링�

시스템�구축

층상계�양극재

대기압플라즈마를�이용한�양극물질의�카본� 및� 금속불화물�코팅

리튬-황�이차전지용�양극�담지소재�기술개발

이차전지용� 양극소재의� 분석기술개발� 및� 이를� 활용한� 품질� 모니터링�

시스템�구축

리튬이차전지용�고용량�양극재료의�기능성�표면개질기술�개발

기타양극재

대기압플라즈마를�이용한�양극물질의�카본� 및� 금속불화물�코팅

리튬-황�이차전지용�양극�담지소재�기술개발

리튬이차전지용�고용량�양극재료의�기능성�표면개질기술�개발

이차�전지� 양극�소재�혼합� 공정�단축을�위한�일체형�혼합�믹서�개발

집전체이차전지용� 양극소재의� 분석기술개발� 및� 이를� 활용한� 품질� 모니터링�

시스템�구축

[ 이차전지 양극재 분야 과제신청현황 및 수요조사결과 ]

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236

다.� 중소기업�핵심기술

(1)� 데이터�기반�요소기술�발굴

� 이차전지� 양극재� 기술의� 특허� 및� 논문데이터� 검색을� 통해� 도출된� 유효데이터를� 대상으로� 데이

터마이닝� 기법(Scientometrics� 기법)을� 통해� 클러스터링된� 키워드의� 연관성을� 바탕으로� 요소기

술�후보군을�도출

▪ 이차전지� 양극재� 기술의� 특허� 및� 논문� 유효데이터를� 기반으로� 키워드� 클러스터링을� 통하여� 9개의�

요소기술�후보군을�도출

▪ 제품별� dataset� 구축� :� 이차전지� 양극재� 기술� 관련� 특허/논문� 데이터를� 추출하여� 노이즈� 제거� 후�

제품별� dataset� 구축

▪ 1차� 클러스터링� :� 키워드� 맵을� 통한� 고빈도� 키워드� 확인-빈도수(tf-idf)25)가� 상위� 30%에� 해당하

는�키워드를�대상으로� 1차�추출

▪ 2차� 클러스터링� :� 1차� 클러스터링에서� 추출된� 고빈도� 키워드� 사이에서� 고연관도� 키워드를� 2차� 추

출� (고연관도�기준은�연관도수치26)가� 2이상인�클러스터로�제한)�

� 다음� 그림은� 키워드� 간� 연관네트워크를� 시각화한� 것으로,� 각� 키워드를� 나타내는� 원과� 키워드�

간의�연관도를�나타내는�직선으로�구성

▪ 각� 키워드가� 특허와� 논문� 중� 어느� 데이터에서� 도출되었는지� 원의� 색으로� 구분하였으며,� 키워드로�

도출된�클러스터는�황색음영으로�표시

▪ 키워드를� 나타내는� 원은� 고빈도의� 키워드일수록� 원의� 크기가� 크게� 표현되며,� 연관도를� 나타내는�

선은�키워드�사이의�연관도수치가�높을수록�굵게�표현

� 이차전지� 양극재� 기술� 전략제품의� 특허․논문� 유효데이터에� 대하여� 키워드� 클러스터링� 결과를�

기반으로�요소기술�도출

� 데이터�기반의�요소기술�도출은�키워드� 클러스터링을�통해� 도출된�요소기술에�대하여�전문가의�

검증�및�조정을�통하여�요소기술을�도출

25)� 빈도수(tf-idf)� :� 각� 키워드가�출현되는�특허�또는�논문수를�의미

26)� 연관도수치:� 두�개�이상의�키워드�사이의�특허�또는� 논문수를�의미

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237

[� 이차전지�양극재�분야�키워드�클러스터링� ]

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

01

Recovering,�

Scrapping4~7

1.� Thermally� conductive� member,� and� battery� device� using� the�

same

2.� CONDUCTIVE�MEMBER,� ELECTRODE,� SECONDARY� BATTERY,� CAPACITOR,�

AND� MANUFACTURING� METHOD� OF� CONDUCTIVE� MEMBER�

AND� ELECTRODE

3.� POWER� STORAGE� ELEMENT� AND� CONDUCTIVE� MEMBER

클러스터

02

Ni/Mn,� high�

energy�

density

5~7

1.� LITHIUM-ION� BATTERY� PACK

2.� Cooling� plate� for� lithium-ion� battery� pack

3.� Development� of� cooling� strategy� for� an� air� cooled� lithium-ion�

battery� pack

클러스터

03

cathode�

active�

material,�

Low�

temperature

4~8

1.� ELECTRODE� TAB,� AND� LITHIUM�SECONDARY�BATTERY� INCLUDING� IT

2.� Secondary� battery� including� a� plurality� of� aligned� positive� and� negative�

electrode� tabs

3.� SYSTEMS� AND� METHODS� FOR� RECHARGEABLE� BATTERY� COLLECTOR�

TAB� CONFIGURATIONS� AND� FOIL� THICKNES

[� 이차전지�양극재�분야� 주요�키워드�및� 관련문헌� ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�양극재�▣�▣

238

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

04

composite�

metal� oxide4~8

1.� METHOD� FOR� REDUCTION� OF� TIME� IN� A� GAS� CARBURIZING�

PROCESS� AND� COOLING� APPARATUS

2.� The� Solubility� of� Specific� Metal� Oxides� in�Molten� Borate� Glass

3.� Synthesis� of� carbon� quantum� dots� and� zinc� oxide� nanosheets�

by� pyrolysis� of� novel� metal-organic� framework� compounds

클러스터

05

Porous,�

lamella�

structure

4

1.� Secondary� battery� including� a� lower� terminal� plate� and� an�

upper� terminal� plate

2.� SECONDARY� BATTERY�WITH� TERMINAL� PLATE

3.� CURRENT� COLLECTOR� TERMINAL� PLATE� FOR� SECONDARY� BATTERY,�

SECONDARY� BATTERY,� AND� METHOD� FOR� PRODUCING� SECONDARY�

BATTERY

클러스터

06Nano-structure 4~7

1.� Metal-dielectric� layered� structure� supporting� surface� plasmons:�

Numerical� modelling� by� the� method� of� single� expression

2.� Self-phase� modulation� of� surface� plasmons-polaritons� induced�

by� the� metal's� nonlinearity

클러스터

07

waste�

positive�

electrode�

material,�

regenerate

4

1.� Secondary� battery� with� protection� circuit� module

2.� Secondary� battery� with� a� protection� circuit� module� and� its� connecting�

members

3.� Secondary� battery� with� protection� circuit� module� and� method�

of� manufacturing� the� same

클러스터

08

Ion-doping,�

Stability,�

surface

4~7

1.� Current� collector� of� lead-acid� storage� battery,� and� lead-acid� storage�

battery

2.� Current� collector� for� nonaqueous� solvent� secondary� battery,�

and� electrode� and� battery,� which� use� the� current� collector

3.� Secondary� battery� with� non-aqueous� electrolyte� and� corrosion-�

resistant� collector

클러스터

09

Atom� level,�

synthesis,�

metal,�

rearrange�

4

1.� ELECTRODE� TAB,� AND� LITHIUM�SECONDARY�BATTERY� INCLUDING� IT

2.� Secondary� battery� including� a� plurality� of� aligned� positive� and� negative�

electrode� tabs

3.� SYSTEMS� AND� METHODS� FOR� RECHARGEABLE� BATTERY� COLLECTOR�

TAB� CONFIGURATIONS� AND� FOIL� THICKNES

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

239

No 요소기술명 키워드

요소기술01 회수된�양극재�재처리�공정기술 Recovering,� Scrapping

요소기술02 니켈/망간�비율,�이종원소�치환종�및�치환량�제어를�통한�고출력화�기술개발Ni/Mn,� high� energy�

density

요소기술03 저온�충전�특성이�우수한�양극�활물질�개발

cathode� active�

material,� Low�

temperature

요소기술04 니켈망간(Ni-Mn)계�및�이종원소�치환형�복합금속체�기술� 개발composite� metal�

oxide

요소기술05 고용량과�고출력�구현�위해�Ni�함량이�높은�층상구조�다공성�양극소재�개발Porous,� lamella�

structure

요소기술06 � 커패시터급�출력성능을�가지는�나노결정� LiFePO4의�개발 Nano-structure

요소기술07 폐전지�극판으로부터�양극활물질�직접�회수� 공정�기술

waste� positive�

electrode� material,�

regenerate

요소기술08 양극재�구조�및�표면안정화�위한� doping� 및� 후처리�기술Ion-doping,� Stability,�

surface

요소기술09 금속성분의�원자레벨�재배열�합성�기술�Atom� level,� synthesis,�

metal,� rearrange�

[� 이차전지�양극재�분야� 데이터�기반� 요소기술� ]

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240

(2)� 요소기술�도출

� 산업․시장� 분석,� 기술(특허)분석,� 전문가� 의견,� 타부처로드맵,� 중소기업� 기술수요를� 바탕으로� 로

드맵�기획을�위하여�요소기술�도출

� 요소기술을�대상으로�전문가를�통해�기술의�범위,� 요소기술�간� 중복성�등을�조정‧검토하여�최종�

요소기술명�확정

분류 요소기술 출처

양극활물질

전구체제조기술 특허분석,� 전문가

양극활물질�개질� 기술 특허분석,� 전문가

양극재�표면� 개질�기술 특허분석,� 전문가

고전압�망간계�양극소재� 특허분석,� 전문가,� 기업니즈

양극활물질� �

적용기술

고순도�망간�양극재개발 특허분석,� 전문가

양극활물질�형상�제어기술 특허분석,� 전문가

고용량� Ni-rich계� 양극소재 특허분석,� 전문가,� 기업니즈

열안정성�향상�기술 특허분석,� 전문가

활물질,� 바인더�및� 도전재�혼합제조기술 특허분석,� 전문가

집전체�제조기술 특허분석,� 전문가

[� 이차전지�양극재�분야�요소기술�도출� ]�

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241

(3)� 핵심기술�선정

� 확정된� 요소기술을�대상으로�산․학․연� 전문가로� 구성된� 핵심기술� 선정위원회를�통하여� 중소기업

에�적합한�핵심기술�선정

� 핵심기술�선정은� 기술개발시급성(10),� 기술개발파급성(10),� 단기개발가능성(10),� 중소기업� 적합

성� (10)을� 고려하여�평가

분류 핵심기술 개요

양극활물질

전구체제조기술

양극활물질이�되기�전�단계의�물질로,� 니켈,� 코발트,�

망간� 또는�니켈,� 코발트,� 알루미늄�등을�함유한�

다성분계�금속산화물�제조기술

양극재�표면�개질� 기술양극소재�표면에�산화물계를�적용�및�개질하여�성능�

및�열안정성을�향상시키는�기술

고전압�망간계�양극소재� LiMnO2� 또는� LiMn2O4� 등의�리튬-망간계�산화물

양극활물질� �

적용기술

집전체�제조기술

전지를�구성하는�물질로써�양극과�음극� 활물질에서�

전자를�내고�받을�수�있도록�전자를�이송해주는�

역할을�하는�집전체의�제조방법

활물질,� 바인더�및�도전재�혼합제조기술양극활물질을�성형을�용이하게�하기위한�바인더와�

성능향상을�위한�도전제의�혼합제조에�관한�기술

열안정성�향상� 기술폭발성이�있는�리튬계열�양극활물질에�대하여�

물리적‧화학적으로�안정성을�향상시키는�기술

[� 이차전지�양극재�분야� 핵심기술� ]

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242

6.� 기술로드맵�기획

가.� 이차전지�양극재�기술로드맵

� 최종� 중소·중견기업� 기술로드맵은�기술/시장� 니즈,� 연차별� 개발계획,� 최종목표� 등을� 제시함으로

써�중소기업의�기술개발�방향성을�제시

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243

나.� 연구개발�목표�설정

� 로드맵�기획� 절차는� 산‧학‧연�전문가로�구성된� 로드맵� 기획위원회를�통해� 선정된�핵심기술을�대

상으로�기술요구사항,� 연차별�개발목표,� 최종�목표를�도출

분류 핵심기술 기술요구사항연차별�개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

양극활물질

전구체제조기술

양극소재�

전구체�생산�

기술�확보

전구제�

제조�기초�

기술�확보�

전구제�

제조� 기술�

확보

전구체�

양산�기술�

확보

전구체�양산� 기술�

확보

양극재�표면�개질�

기술

표면�개질�

제어�설계�및�

공정�기술�

확보

양극재�

표면개질�

기초설계

표면개질을�

통한�

전해액과의�

반응성�

제어

고안정성/장

수명화�

인자�

최적화

고안정성/장수명화�

인자� 최적화

고전압�망간계�

양극소재�

고전압�망간계�

양극소재�제조�

기술�확보

고전압�

망간계�

양극소재�

설계

고전압�

망간계�

양극� 소재�

합성�

(용량:�

>100mAh/

g)�

고전압�

망간계�

양극�소재�

최적화�

(용량:�

>110mAh/

g)

고전압�망간계�

양극�소재�최적화�

(용량:�

>110mAh/g)

양극활물질�

적용

열안정성�향상�기술

고온�안정성�

양극�소재�

기술�확보

고온�

안정성�

양극�소재�

설계

고온�

안정성�

양극� 소재�

합성�

(고온안정성�

>200℃)

고온�

안정성�

양극�소재�

제조�기술�

확보�

(고온안정성�

>250℃)

고온�안정성�양극�

소재� 제조�기술�

확보�

(고온안정성�

>250℃)

활물질,� 바인더�및�

도전재�혼합제조기술

활물질,� 바인더�

및� 도전재�

혼함�비율�

최적화�및�

혼함�기술�

개발

활물질,�

바인더,�

도전재�

혼합비율�

설계

활물질,�

바인더,�

도전재�

혼합기술�

개발

활물질,�

바인더,�

도전재�

혼합기술�

최적화

활물질,� 바인더,�

도전재�혼합기술�

최적화

집전체�제조기술

고강도/고연신/�

고접착성�박막�

얼루미늄�

집전체

고강도/고연

신�박막�

집전체�

제조

표면�

몰폴로지�

제어를�

통한�

고접착성�

확보

양산�기술�

개발� 및�

수요�기업�

적용�평가

표면�몰폴로지가�

제어된�

고강도/고연신�

박막�알루미늄�

집전체�개발

[� 이차전지�양극재�분야�핵심기술�연구목표� ]

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전략제품�현황분석

이차전지�전해질

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

247

이차전지�전해질

정의�및�범위

▪ 이차전지의�양극�및�음극에서�이온의�삽입/탈리에�필요한�이온을�운송하는�매질의�역할을�하는�물질을�의미▪ 성상에� 따라� 액체� 전해질,� 고체� 고분자� 전해질,� 겔� 고분자� 전해질,� 이온성� 액체� 전해질,� 무기물계� 고체�

전해질�등을�포함

정부지원�정책

▪ 이차전지�경쟁력�강화�전략을�수립하여�국가적인�차원의�기술�개발을�선도

▪ 이차전지�인재양성,�이차전지산업�인프라�구축�및�운영

▪ 범정부적으로�중대형�전지제조�및�소재산업�지원�추진(2011~2020년)

중소기업�시장대응전략

강점(Strength) 약점(Weakness)

•� LiPF6�국내�합성�기술�및�국내�첨가제�제조�기술�확보

•�산업계의�적극적인�투자�의지

•�우수한�연구인력�및�연구�성과�증가

•�국내�기업의�리튬이차전지�시장의�높은�점유율

•�특정�첨가제�소재의�해외�특허�및�원천소재�수입�의존

•�후발주자로서�기존�시장�개척의�어려움

•� 이차전지� 전해질� 소재� 및� 핵심기술� 경쟁력� 선진국� 대

비�미흡

•� 신규� 소재� 개발� 및� 적용� 평가� 기간에� 따른� 중소� 소재�

기업의�부담

기회(Opportunity) 위협(Threat)

•�소형전지�분야에의�지속적�성장

•�전후방�산업에�대한�정부의�강력한�지원정책

•� 신재생에너지� 분야의� 성장으로� ESS용� 리튬전지� 수요�

증대

•�자동차�업계들의�전기자동차에�대한�투자�확대

•�일본의�견제�심화�및�중국�등�후발주자의�저가공세

•�리튬이차전지의�점진적�가격�하락

•� 이차전지� 관련� 발화사고로� 인한� 대중의� 안정성에� 대

한�신뢰�저하

•�중대형�전지소재기술개발의�가속화

중소기업의�시장대응전략

➜ 중소기업이�제조하는�전해질과�첨가제의�품질�향상에�따라�가격경쟁력을�통한�글로벌�시장�점유율�확보�가능➜ 높은� 해외� 소재� 가격을� 극복하기� 위해� 이차전지� 전해질� 소재� 국산화를� 통한� 이차전지� 원가� 절감을�통해� 시장� 접근

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핵심기술�로드맵

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249

1.� 개요

가.� 정의�및� 필요성

� 액체�전해질은�양극과�음극에�리튬이온�전달�매개체로�유기용매에�리튬�염을�용해하여�사용

▪ LiBF4,� LiPF6,� LiClO4등의� 리튬� 염을� 에틸렌� 카보네이트,� 디메틸� 카보네이트� 등의� 유기용매에� 용해

하여�전해액으로�사용

▪ 유전율,� 점도가� 높은� 고리형� 카보네이트계와� 유전율,� 점도가� 낮은� 사슬형� 카보네이트� 계의� 혼합물

에�리튬�염을�일정�농도로�용해하여�제조

▪ 전해액에�전지의�수명�향상과�안정성�확보를�위해�다양한�종류의�유기�첨가제가�사용

▪ 액체� 전해질� 중� 상온에서� 이온만으로� 구성되는� 액체� 상태의� 염을� 이온성� 액체라� 하며,� EMI계,�

TFSI계� 등의�이온성�액체�전해질�등을�포함

� 고체� 전해질은� 음극,� 양극을� 전기적으로� 분리하는� 분리막의� 역할과� 리튬이온의� 이동통로인� 전

해질의�역할을�동시에�수행

▪ 고체�전해질은�액체�전해질에�비해�안정성,�구조�최적화�및�이론적인�고�에너지밀도,�고�출력�등에서�장점▪ 고분자� 전해질은� 리튬이온� 탈리와� 삽입에� 의한� 적은� 부피변화로� 안정성이� 좋지만,� 액체� 전해질에�

비해�이온전도도가�낮고,� 저온에서�특히�낮은�이온전도도를�보임

▪ 겔� 고분자� 전해질은� 액체� 전해질을� 고분자� 매트릭스에� 혼합시켜� 상온에서도� 높은� 이온� 전도도를�

나타내지만�분리막에�비해�낮은�기계적�강도와�전해액�용량의�한계로�인해�성능의�문제

▪ 무기�고체� 전해질에서� 이온전도는�황화물,� 산화물� 및� 인산염화물� 등의� 무기� 세라믹� 가운데� 비교적�

양호한�이온전도도의�무기물이�연구�대상

▪ 유기용매는� 발화성이� 높고� 액체� 상태이므로� 누설� 문제가� 존재.� 에너지� 저장장치의� 스케일이� 커짐

에�따라�안정성�문제로�고체�전해질�사용�확대�예상

액체�전해질고체�고분자�

전해질

겔�고분자�

전해질

이온성�액체�

전해질

무기물계�

고체�전해질

구성 유기용매+리튬염 고분자+리튬염고분자+유기용매+

리튬염

상온용융염

+리튬염리튬�세라믹

이온

전도도

높음

(10-2S/cm)

낮음

(10-5S/cm)

비교적�높음

(10-3S/cm)

비교적�높음

(10-3S/cm)

비교적�높음

(10-4~10-3S/cm)

저온특성 � 비교적�양호 열악함 비교적�양호열악함

(구조에�의존)비교적�양호

고온�

안정성열악함 우수함 비교적�양호 우수함 우수함

대표�예 LiPF6-EC/DEC LiBF4+PEOLIPF6-EC/DCMC�

+� PVdF-HFPLiTFSI-EMITFSI Li2S-P2S5

*�출처� :� NICE,� 제28권�제2호,� 2010

[� 이차전지�전해질�종류� ]�

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

250

나.� 범위

(1)� 제품분류�관점

� 이차전지�전해질은�전해질�제조�기술에�따라�세부기술을�분류할�수�있음

▪ Adiponitrile,� Succinonitrile은� 에너지밀도,� 수명,� 휘발성,� 안전성의� 특성이� 우수하여� 이차전지� 용

량증대에�용이하기�위한�첨가제�합성�기술�필요

▪ 전극별�최적조건�전해질�생산�기술�및� 첨가제�기술임

전략제품 제품분류�관점 세부기술

이차전지�

전해질전해질�제조기술

•Succinonitrile,� Adiponitrile,� Acrylonitrile� 등� 첨가제�합성�기술

•전극별�최적조건�전해질�생산�기술

•난연성,�고출력성,�장기보관성�등의�특성에�맞는�주문자�생산�시스템

•첨가제�중합

•농축�및�정제�제조기술

[� 제품분류�관점�기술범위� ]

(2)� 공급망�관점

� 이차전지� 전해질은� 전해질의� 종류에� 따라� 액체전해질,� 고체전해질,� 고분자� 고체전해질,� 무기계�

고체�전해질로�분류�할� 수� 있음

▪ 액체�전해질에서�전해액은�카보네이트�계열의�용매가�주로�쓰이며,�고순도�제품�개발�기술이�요구됨

▪ 전해액을�고분자에�함침시켜�구동시키는�겔형�고분자�고체전해질�개발�및�내구성을�향상시킨�고분자�

고체�전해질�제조�기술이�필요함.� 높은�이온전도도를�위해�무기계�고체�전해질�개발�기술이�요구

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251

전략제품 공급망�관점 세부기술

이차전지 전해질

액체�전해질

전해액은� 카보네이트� 계열의� 용매가� 주로� 쓰이고� 있으며,� 고순도� 제

품의�개발기술

리튬이온의�높은� 이온전도도를�위해� 음이온의�크기가�큰�제품의�개발

고용량화,� 고안전성화,� 고출력화를�위한� 전해질�첨가제�기술�

고체�전해질 전해액을�고분자에�함침시켜�구동시키는�겔형�고분자�고체전해질�개발

고분자�고체전해질높은� 이온전도도를� 갖는� 무기계� 고체전해질의� 개발,� 전기화학적� 안정

성,� 기계적�성질�등�다양한�측면을�고려한�연구

무기계�고체전해질높은� 이온전도도를� 갖는� 무기계� 고체전해질의� 개발,� 전기화학적� 안정

성,� 기계적�성질�등�다양한�측면을�고려한�연구

[� 공급망�관점� 기술범위� ]

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252

2.� 산업환경분석

가.� 산업특징�및� 구조

(1)� 산업의�특징

� 리튬�이차전지는�양극재,� 음극재,� 전해질,� 분리막을� 조립하여�만들어지며,� 양극재,� 음극재,� 전해

질,� 분리막�등의� 4대�소재가�전체�생산원가의� 50%를�차지

� 소재� 부분의� 원가� 구성은� 양극재가� 35%를� 차지하여� 가장� 높은� 비중을� 차지하며,� 음극재�

10%,� 분리막� 20%,� 전해질� 15%,� 기타� 20%�순으로�차지

� 현재� 생산� 판매되고� 있는� 리튬이온전지는� 음� 극에� 탄소,� 양극에� 전이금속� 산화물,� 전해질에� 유

기� 전해액을� 사용하여� 제조되며,� 특히� 유기� 전해액의� 성능에� 따라� 고에너지� 밀도와� 장수명,� 안

전성의�특징에�영향을�미치기�때문에�유기�전해질의�첨가제�개발은�매우�중요

▪ 다소�적은�투자로서�안전성을�향상�효과를�기대할�수�있는�분야가�첨가제임

� 이차전지� 시장� 예측자료에� 의하면,� 기존의� 소형� 리튬이차전지의� 역할이� 줄어들고� 전기자동차�

등� 중대형� 전지에� 의해� 시장규모가� 좌우되며,� 중대형� 중심으로� 시장구조가� 전환되면서� 성능이�

우수한�리튬전지�중심으로�재편될�것으로�예상

� 최근�리튬이차전지의�안전성�문제가�대두되면서�이차�전지의�수명을�비롯하여�고율�방전�및� 안

정성에�대한�전해액의�성능�개선을�요구하는�시장의�의견이�대두되고�있음

후방산업 이차전지�전해질 전방산업

전해질

첨가제

액체�전해질,� 겔고분자�전해질,� 고체�

고분자�전해질,� 이온성�액체�전해질,�

무기물계�고체�전해질�

Mobile� IT

전기전자제품

전기자동차

태양관전력저장,� 풍력발전저장

[� 이차전지�분야�산업구조� ]

� 국내외� 전해액� 제조업체들은� 전해질의� 안정적인� 확보와� 저� 가격화,� 고순도화를� 적극� 추진하고�

있으며,� 전해액� 제조기술은� 성숙단계에� 있기� 때문에� 양산하는� 것� 외에� 저가격화의� 길은� 없는�

것으로�알려져�있고,� 전해액의�저가격화를�위한�고성능의�저가�첨가제�확보가�중요한�과제

� 우리나라는� 일본에� 비해� 이차전지� 산업에� 뒤늦게� 뛰어� 들었지만� LG화학,� 삼성SDI� 등� 대기업�

중심의� 기술개발을� 통해� 생산� 기술과� 전해질� 소재� 기술에� 있어서� 어느� 정도� 성숙� 단� 계에� 접

어들었으며,� 새로운� 전해질� 첨가제� 기술� 개발을� 위한� 고용량화,� 고안전성화,� 고출력화를� 위한�

연구가�진행�중

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

253

� 이차전지� 전해질� 첨가제� 세계시장� 규모는� 2016년� 약� 75억� 달러에� 이르고,� 국내시장은� 2016

년까지�연평균� 7.7%의�성장률을�보이면서� 146.4억� 달러에�달할�것으로�전망

� 일반적으로� 리튬이온전지에� 사용하는� 전해액� 성분은� 1)� 넓은� 전기화학적� 창(0~5V)을� 가져야�

하며,� 2)� 전지의� 전극재와�상용성� (compatibility)을� 가져야하며� (전극과� 전해액� 사이에서�부반

응이� 없어야� 함),� 3)� 전지의� 동작� 시� 모든� 전지� 내� 부품과도� 화학적으로� 불활성이어야� 하며,�

4)� 높은� 이온전도도와� 특히� 저점도� 및� 고유전상수를� 가져야� 하고,� 5)� 넓은� 온도범위에서� 액상

으로� 존재하여야� 한다.� 특히� 용매의� 융점은� 가능한� 한� 낮아야� 하며� 비점은� 높을수록� 좋다.� 단

일� 용매는� 이� 요구들은� 모두� 동시에� 만족하기가� 어려우므로� 리튬염과� 다름� 함량의� 용매들을�

혼합하여�사용

� 고용량� 신규� 양극재로서� 최근� LiCuxMn2-xO4� (4.9V),� LiNi0.5Mn1.5O4� (4.7V),� LiNixCo1-xPO4�

(4.8~5.1V),� Li2CoPO4F� (5.1V)� 등이� 고전압용으로� 각광받고� 있다.� 이� 전극재들은� 그� 구조를�

안정하게�유지하면서�높은� 전압에서도�잘� 동작할� 수� 있지만,� 이� 소재들의�작동전압이�전통적이�

유기� 카보네이트계� 전해액의� 전기화학적� 창� (<4.3V� vs.� Li/Li+)을� 초과해버리는� 단점이� 있다.�

따라서� 고전압에서도� 안정한� 전해질의� 개발이� 고에너지밀도� 양극재의� 개발을� 한정하는� 요소가�

되므로,� 5V� 수준의�고전압�전해액의�연구가�필요함

나.� 경쟁환경

� 국내에서는� 파낙스이텍과� 솔브레인이� 전해액을� 공급� 중이고,� 후성은� 전해액용� 리튬염(LiPF6)을�

생산,� 리캠은�전해액�소재(첨가제)를�생산

▪ LG화학과� BYD는�전기차용�중대형�제품에�사용되는�전해액을�자체�생산�중

▪ 전해액은� 4대� 핵심소재� 중� 기술적인� 난이도가� 가장� 낮은� 품목으로� 원가� 경쟁력이� 우수한�

Zhangjiagang� Guotai-Huarong� 등� 중국�업체의�성장세가�뚜렷함

� 리캠은� 2차전지의�주요�소재인� 전해액�첨가제를�주력으로�생산하는�업체이며,� 전방산업의�주요�

전지업체들을�모두�고객으로�확보하고�있으며�특히� LG화학을�고객사로�보유

▪ 2014년� 기준� 고객사별� 매출� 구성과� 비중은� LG화학� 30%,� 파낙스이텍� 23%,� 솔브레인� 16%,� 기

타� 31%이며,� LG화학에는�참가제를�직접�납품

� 후성은�국내에서� 2차� 전지용�전해질(LiPF6)을�생산하는�유일한�기업이며,� 전해질�생산�업체로는�

Stella� Chemifa(일본),� KDK(일본),� Morita(일본)와� 중국업체� 등이� 있으며� 중대형� 전해질의� 경

우�후성을�포함해�일본업체� 3군데가�영위하고�있음

▪ 전해질은� 2차전지� 전해액의� 원재료,� 전해액� 원가의� 약� 30%를� 차지한다.� 전해질� 사업은� 2011년�

1,000T/년에서� 2,000T/년으로� 증설하였지만� 중국업체의� 진입으로� 가격이� 하락하였고,� 스마트폰�

성장둔화로� 2013년� 2차전지�사업부는�적자전환

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

254

▪ 전해액의� 공급� 능력은� 리튬염(LiPF6)� 생산능력에� 영향을� 받으며� 일본의� 칸토� 덴카,� 스텔라� 케미파�

모리타�화학사가�대부분을�공급하고�있음

▪ 후성도� LiPF6� 일부분을� 공급하고� 있으며,� LiPF6는� 소형전지� 뿐만� 아니라� 중대형전지도� 지속적으로�

이용될�것으로�보임�

구분 경쟁환경

기술분류 액체�전해질전고상�고분자�또는�

세라믹�전해질

주요 품목 및 기술

주로�쓰이는�용매로는� Ethylene� carbonate,�

Propylene� Carbonate,� Ethyl� methyl�

carbonate,� Dimethyl� carbonate,� Dimethyl�

carbonate� 등,� 전해질�첨가제,� 리튬염

전해액을�고분자에�함침시켜�구동시키는�겔형�

고분자�고체전해질,� 황화물계�고체전해질,�

산화물계�고체전해질

해외기업도요타자동차,� 이데미츠�홍산,� 오하라,�

미쓰비시화학,� Stella,� Kantodenka,�

센트럴초자,� 다이킨공업

도요타자동차,� 이데미츠�홍산,� 오하라,�

미쓰비시화학,� Stella,� Kantodenka,�

센트럴초자,� 다이킨공업

국내기업

LG화학,� 삼성SDI,� 에스케이이노베이션,

솔브레인

후성,� 엔켐,� 리켐,� 에스티팜

파낙스이텍,� 씨트리,� 에너텍

욱성화학,� 천보

LG화학,� 삼성SDI,� 에스케이이노베이션,

솔브레인

후성,� 엔켐,� 리켐,� 에스티팜

파낙스이텍,� 씨트리,� 에너텍

욱성화학,� 천보

[� 제품분류별�경쟁자� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

255

다.� 전후방산업�환경

� 시장조사� 전문기관인� Pike� Research� 에� 의하면,� 전기자동차용� 배터리시장� 규모는� 최근� 몇� 년

간� 유가� 급등,� 온실가스� 문제,� 친환경� 자동차에� 대한� 정부� 및� 자동차� 완성업체의� 관심증가로�

배기량�제로인�전기자동차�생산이�증가될�전망

� 리튬이차전지� 제조� 공정� 시,� 최적화된� 용매� 성분과� 첨가제의� 도입으로� 안전성이� 훨씬� 강화된�

중대형�리튬이차전지�기술�확보로�기술�경쟁력이�강화됨

� 신규�전해질의�적용으로�고전압�양극소재�적용이�가능하고,� 전해액의�분해에�따른�성능저하가�발

생하지� 않으므로,� 전지의� 장수명화가�가능하며,� 전기자동차�및� 신재생에너지�전력저장� 등� 중대형�

전지의�시스템과�수명을�거의�동일하게�유지�할�수�있어,� 전체�비용이�감소할�가능성이�높음

� 기존� 카보네이트계� 유기� 전해액을� 기반으로� 하는� 리튬이차전지에� 비해� � 훨씬� 높은� 작동� 및� 보

관�온도범위를�가진� 전해액의�개발이� 가능하며,� 이로� 인해� 기후� 또는�작동�조건에� 따라� 극심하

게�높은�온도에�노출될�수� 있는�이차전지에�있어서�획기적인�전환점을�제공�할� 수� 있음

� 저가화� 생산을� 통한� 고성능� 리튬이차전지� 제조기술� 개발로� 인해� 장비/설비회사� 및� 소재/부품�

분야의� 창업� 및� 기존기업의� 증설이� 예상되어� 기술개발� 파급효과에� 따른� 사업화� 전망은� 매우�

밝음

� 전지� 관련� 분야에서� 로열티� 및� 수입품에� 대한� 원가� 절감을� 통한� 국산� 제품의� 가격� 경쟁력� 강

화,� 국산�제품의�기술�경쟁력�강화를�통해�수풀이�용이해지고�국내�기업�활성화에�크게�기여함

� 고안정성�전해액을�사용한�통신기기�및� 전기자동차�이용에�의한�국민들의�편의성�증대�및�안정

성�확보를�통한�전지산업의�도약�가능성�증대됨

� 전�세계적으로�이산화탄소�배출량을�규제하는�움직임과�맞물려�온실가스에�의한�지구온난화�및�

기후면화에� 대한� 대책과� 화석연료� 고갈을� 극복하기� 위한� 대안책의� 하나로� 리튬이온이차전지는�

친환경�전원으로�확대되고�있음

▪ 고에너지밀도� 리튬이차전지를� 활용하여� 에너지� 소비� 효율� 5%이상� 향상� 및� 이산화탄소� 배출량�

850만톤이�감소되는�효과가�있음

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

256

3.� 시장환경분석

가.� 세계시장

� 시장동향으로�예측해보았을�때,� 2014년에� 금액기준� 6.21억� 달러에서� 2020년� 24.8억� 달러�규

모에�이를�것으로�예측됨

� 모바일� IT기기�리튬이온배터리용은�연평균� 7%�성장하는데�비해�중대형� LiB는� 연평균� 82%�성

장하며�차지하는�비율을�늘려나가고�있음

� 성장세가� 큰� xEV를� 비롯한� ESS� 등� 중대형� 리튬이온배터리용� 셀은� 단위� 용량� 당� 필요한� 전해

질량이� 2배�이상이기�때문에�연평균� 20%�이상�전해질�시장을�크게�성장시킬�전망

(단위 : 백만달러, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

세계시장 748.5 876.5 1054.6 1379.4 1789.6 2479.3 21.9

*�자료:� SNE� Research(2015)

[ 이차전지 전해질 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

� 리튬이차전지�산업� 전반은� 대기업� 위주로� 재편되었으나�전해액� 산업� 분야는� 인건비� 부담,� 고정

비�부담이�적은�중소기업에게�오히려�유리하며�현재�많은�중소기업이�전해액�메이커�역할을�하

고�있음

� 전해질은� 제품의� 특성상� 리튬이온� 이차전지� 제조업체와� 공동으로� 개발을� 진행� 하여� 강력한�

partnership을� 이루고� 있음.� 일본의� Sanyo� -� Ube,� Sony� -� Tomiyama,� 한국의� 삼성SDI� -�

Panax-Etec,� Soulbrain이� 서로�협력관계를�구축하여�상생을�위한�노력을�하고�있음

� 현재� 전� 세계� 전해질� 시장은� 중국� 메이커가� 점유율� 1위를� 유지하는� 가운데,� 일본� 메이커는� 안

정성이�중요한�자동차용� LiB용� 시장에서�입지를�강화하고�있음

� 국가별�전해액�시장점유율은� 2015년� 중국� 68.1%,� 일본� 22.5%�한국� 9.0%로�추산

� 열처리� 산업이� 적용되는� 주요� 산업별� 시장비중은� 자동차� 분야가� 33%로� 가장� 높은� 비중을� 차

지하고� 있으며,� 이어서� 항공(11%),� 기계(15%),� 건설(13%)� 등으로� 전� 산업분야에� 적용되고�

있는�것으로�분석

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

257

*�자료:� SNE� Research(2015)

[� 세계� 리튬이차전지�국가별�시장점유율� ]

� 중국의� 경우� 시장점유율� 1위를� 차지하고는� 있지만� 기존� 메이커의� 생산능력� 증강과� 더불어� 다

수의� 신규� 메이커가� 시장에� 참여함에� 따라� 공급과잉� 상태에� 있음.� 가격경쟁� 격화로� 인하여� 평

균단가의�급락을�초래하고�있지만�채산성�악화로� 시장에서�철수하는�플레이어가�늘어나면서�향

후�전해액�가격의�하락은�서서히�안정될�것으로�예측

� 전해질의� 성분인� 염(salts)은� LiPF6의� 사용이� 주를� 이루고� 있으며� 일본의� 3개� 업체가� 약� 80%�

가량을�공급하고�있음.� 국내의�경우�유일하게� Foosung이� LiPF6를�생산하고�있음

� 최근에는� 각사� 전해액의� 품질� 차이도� 평준화되고� 있어� 전해액� 메이커들은� 첨가제로� 차별화를�

도모하고� 있음.� 그러나� 첨가제를� 사용하게� 되면� trade-off가� 발생할� 수� 있고� 제품의� 가격� 인상

으로� 이어질� 수� 있기� 때문에� 사용하는� 첨가제의� 종류를� 줄이되� 요구되는� 셀� 특성에� 적합한� 첨

가제의�개발에�주목하고�있음

� 최근에� 주목� 받는� 첨가제로는� LiPO2F2나� LiFSi� 등이� 있음.� LiPO2F2는� 고출력이� 요구되는� 자동

차용� LIB용으로� 적합하다는� 평가를� 받고� 있음.� 또한� LiFSi(Nippon� Shokubai)는� 고전압에� 효율

적이고�불소계이지만�가스가� 잘� 발생하지�않아�셀의�팽창�문제가� 우려되는�파우치용� LiB용으로�

수요가� 증가할� 것이라는� 예측이� 있음.� 하지만� 가격이� 높은� 편이라� 당분간은� 모바일� IT기기용�

LiB용으로�사용될�전망

� 2015년� 이후� 스마트폰을� 비롯한� 모바일� IT기기� LiB용뿐� 아니라� 자동차� LiB용� 전해액에� 대한�

수요가�크게�신장

� 중국에서� 공해대책으로� EV판매를� 장려하고� 지원하고� 있으며� 이에� 따라� 자동차용� LiB� 시장의�

지속적인�확대가�예상되고�전해액�시장�성장을�견인할�것으로�예측

� 2014년� 출하수량� 기준으로� 모바일� IT기기� LiB용이� 4만� 6,060톤으로� 69.6%,� 중대형� LiB용이�

2만� 130톤으로� 30.4%를� 차지하고� 있으며� 앞으로� 중대형� LiB용의� 출하수량이� 증가할� 것으로�

예상되어�전해질�메이커들이�이에�발�맞춰�움직이고�있음

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

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� 자동차,� ESS� LiB용� 수요� 확대로� 중대형� LiB용� 전해액의� 구성비가� 상승할� 것으로� 예측되며,� 수

량� 기준으로� 2016년� 3만� 6,000톤,� 구성비� 39.3%에서� 2020년에는� 10만� 7,656톤,� 구성비�

59.9%로�증가할�것으로�예측

� 전해질의� 경우� 리튬이온배터리� 원가� 전체� 비중의� 15%� 정도를� 차지하고� 있음.� 따라서� 전해질

의�수출과�수입도�리튬이온배터리�전체와�비슷한�추세일�것으로�예상

� 전해질의� 측면에서� 살펴보았을� 때,� 중국의� 신흥� 전해질� 메이커의� 성장,� 시장� 점유와� 일본의� 품

질� 대비� 저가� 및� 중대형� LiB용� 전해질� 메이커의� 강세로� 국내� 시장이� 크게� 확대되지� 못하고� 점

유율을�빼앗기고�있는�것으로�분석�할� 수� 있음� �

나.� 국내시장

� 국내� 시장의� 경우� 전해질을� 양산� 공급하고� 있는� Panax� E-tec과� Soulbrain� 등이� 리튬이온� 이

차전지�세계�M/S� 1위에�도달한�삼성SDI와� 동반하여�전해질�공급업체로써�성장하고�있음

� 현재� 국내� 전해질� 수급은� 저가의� 중국산� 원재료� 수입� 및� 일부� 첨가제� 국내� 합성을� 통하여� 이

루어지고�있음

� 국내에서는� 유일하게� Foosung이� 리튬염� 중� 가장� 많이� 쓰이는� LiPF6를� 양산� 공급하고� 있으며�

나머지� 리튬염(LiBF4,� LiTFSi,� LiBOB)의� 경우� 일본과� 중국� 업체� 5곳으로� 부터� 완제품을� 수입해�

오고�있음

� 용매(Solvents)의� 경우� EC만이� 중국의� crude를� 받아와� 국내에서� 고순도로� 정제하여� 수급하고�

있으며� PC,� EMC,� DEC,� DMC의�경우�완제품을�수입해�오고�있음

� 첨가제(additives)의� 경우� PS,� FEC,� SN는� 국내� 합성이� 가능한� 상태이고� VC만� 중국의� 2개� 업

체로�부터�가격과�품질이�우수한�완제품을�수입�

� Panax-Etec� (한국)� 출하� 하회,� 고부가가치� 하이엔드� 제품에� 주력하기� 위해� 제품� 라인업을� 개

편,� 고수익을� 추구하고�있음.� 하지만�가격경쟁력에서�중국에,� 고부가가치�측면에서�일본에� 출하

를� 빼앗기는�실태임.� 현재는� 모바일� IT기기� LiB용� 판매가� 대부분임.� 현재�한국의� 메이저인�삼성

SDI와� 동반�성장하고�있으며�최종적으로�유럽의�자동차용� LiB시장�진출을�목표로�하고�있음

� Soulbrain� (한국)� 경쟁격화로� 인해� 출하가� 하회하고� 있음.� 출하의� 대부분이� 모바일� IT기기� LiB

용이며� 삼성SDI가� 주요� 고객임.� LiB의� 용도,� 타입,� 극재의� 재료에� 따라� 다른� 종류의� 첨가제를�

사용하고�있으며� 4.5~5.0V� 고전압용�제품�개발을�주목표로�잡고�있음

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(단위 : 억원, %)

구분 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20CAGR

('13~'15)

국내시장 4,358 4,680 5,027 5,398 5,798 6,227 7.4

*�자료:� SNE� Research

[ 이차전지 전해질 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

다.� 무역현황

� 이차전지� 전해질� 기술� 관련� 무역현황을� 살펴보았으며,� 수출량에� 비하여� 수입량이� 급격히� 감소

하는�추세

▪ 이차전지� 전해질� 기술의� 수출현황은� ‘11년� 46억� 3,307만� 달러에서� ’15년� 45억� 7,528만� 달러� 수

준으로� 감소하였으며,� 수입현황은� ‘11년� 9억� 1,742만� 달러에서� ’15년� 8억� 7,132만� 달러� 수준으

로�감소하여�무역수지�흑자폭이�증가

▪ 최근� 5년(‘11~’15년)간� 연평균� 성장률을� 살펴보면� 수출금액은� -0.3%로� 감소하였으며,� 수입금액은�

­1.3�%감소하여�전체�무역수지는� ­0.1%�감소한�것으로�나타남�

� 무역특화지수는� ‘11년(0.67)부터� ’15년(0.68)까지� 증가한� 것으로� 나타나� 점차� 수출특화상태로�

국내�기업의�수출량이�증가하고�있는�것으로�나타났음

(단위 : 천$)

구분 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15CAGR

('11~'15)

수출금액 4,633,070 4,584,385 4,628,796 4,729,590 4,575,278 -0.3%

수입금액 917,417 914,905 906,148 851,397 871,323 -1.3%

무역수지 3,715,653 3,669,480 3,722,648 3,878,193 3,703,955 -0.1%

무역특화지수* 0.67 0.67 0.67 0.69 0.68  

� *� 무역특화지수� =� (상품의�총수출액-총수입액)/(총수출액+총수입액)으로�산출되며,� 지수가� 0인�경우�비교우위는�중간정도이며,� 1

이면�완전�수출특화상태를�말함.�지수가� -1이면�완전�수입특화�상태로�수출물량이�전혀�없을�뿐만�아니라�수입만�한다는�뜻

� *�자료� :� 관세청�수출입무역통계�HS-Code(6자리�기준)�활용

[ 이차전지 전해질 관련 무역현황 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

260

4.� 기술환경분석

가.� 기술개발�트렌드

◳ 개발방향�

� 리튬이온전지의� 전해액은� 카보네이트� 계열의� 용매가� 주로� 쓰이고� 있으며,� 고순도� 제품의� 용매�

개발이�필요

▪ 주로� 쓰이는� 용매로는� Ethylene� carbonate,� Propylene� Carbonate,� Ethyl� methyl� carbonate,�

Dimethyl� carbonate,� Dimethyl� carbonate� 등이� 있으며,� 유전율과� 점도가� 높은� 것은� 리튬염의�

해리에�유리하나�이온전도도가�떨어지기에�낮은�제품과�섞어서�사용

� 리튬이온전지의� 전해질은� 용매에� 리튬염을� 적절한� 비율로� 섞어서� 만들게� 된다.� 리튬염으로� 사

용되는� 물질은� 용매에서의� 높은� 해리도� 가지며,� 리튬이온의� 높은� 이온전도도를� 위해� 음이온의�

크기가�큰� 제품의�개발이�필요

▪ 리튬염으로는� LiBF4,� LiPF6,� LiClO4� 등이�대표적으로�사용되며�이온전도도가�우수한� LiPF6를�대부분

의�업체에서�사용

▪ BASF� e-mobility� (독일)� NCM,� LMO용� 고전압,� 고온� 전해액� 개발을� 진행하고� 있으며고온� LFP� 등�

xEV� LiB용� 전해질을� 연구� 중이다.� 앞으로� BiPhasic� liquid� electrolytes,� � Lithium� Super� Ionic�

conductor� electrolytes에�대해�연구할�방침

� 전기차의� 개발로� 인해� 요구되는� 전지의� 수명,� 에너지� 밀도,� 안정성의� 향상을� 위해� 첨가제의� 개

발이�점차�중요해지고�있음

▪ LG화학,� 삼성SDI� 등� 대기업� 중심의� 기술개발을� 통해� 생산� 기술과� 전해질� 소재� 기술에� 있어서� 어

느� 정도� 성숙� 단계에� 접어들었으며,� 새로운� 전해질� 첨가제� 기술� 개발을� 위한� 고용량화,� 고안전성

화,� 고출력화를�위한�연구가�진행되고�있음

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

261

나.� 주요업체별�기술개발동향

(1)� 해외업체동향

� 전해액은� 이차전지의� 핵심소재� 중에� 가장� 기술적� 난이도가� 낮아서� 원가� 경쟁력이� 뛰어난� 중국

업체의�성장세가�뚜렷

� 일본에서는� Stella� Chemifa,� Kanto� Denka,� Morita� Chemical에서�리튬염(LiPF6)를�생산�중

� 일본의� 이차전지� 산업은� 소재,� 기술,� 장비등에서� 세계� 최고의� 기술력을� 가지고� 있으며� 해외시

장을�적극적으로�공략하고�해외에�생산거점을�마련하는�등의�노력을�하고�있음

� 미쓰비시�화학은�음극표면에� SEI층을�잘� 형성시키는� VC�첨가제�특허를�보유하고�있음

� 니혼화학공업은� 히시콜린이라는� Phosphazene� 화합물을� 이용하여� 난연� 및� 불연� 효과를� 갖는�

첨가제를�시장에�출시

� FEC와� PRS를� 합하면� VC의�특성이�나오는데�이는�미쓰이화학이�관련�특허를�보유

� FEC를� 첨가하게되면�사이클�특성,� 내산화성이�향상되며,� 전극�및� 전해액�계면에서�리튬�이온의�

이동속도를�향상시키는�것으로�알려져�있음

� 중국의� 경우� BYD를� 필두로� 자국� 업체를� 적극적으로� 지원,� 육성하고� 있어� 많은� 성과를� 거두고�

있으며�소재로�쓰이는�자원이�풍부하여�기술�발전�능력이�우수

(2)� 국내업체동향

� 이차전지�생산�기술과�전해질�소재�기술의�성숙에�따라�새로운�전해질�첨가제�기술개발을�위해�

고용량,� 안전성,� 고출력을�위한�연구가�진행되고�있음

� Adiponitrile,� Succinonitrile은� 에너지밀도,� 수명,� 휘발성,� 안전성의� 특성이� 우수하여� 이차전지�

용량증대에�용이함.� 파낙스�이텍이�관련제품을�삼성SDI,� LG화학등에�납품하고�있음

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

262

다.� 기술인프라�현황

� 한국전기연구원의� 창의원천연구본부에서� 전지연구센터는� 전기에너지의� 저장,� 변환� 및� 발전기술�

분야의�전문�연구그룹임

▪ 핵심소재�개발� :� 리튬이차전지,� 슈퍼캐패시터�및� 하이브리드�금속공기전지�용�소재

▪ 리튬전지시스템�개발� :� 전고상�이차전지

▪ 비(⾮)리튬계� 전지시스템� 개발� :� 나트륨이차전지,� 슈퍼캐패시터,� 하이브리드� 금속공기전지,� 강유전

체�세라믹�커패시터

▪ 이차전지�활용기술�개발� :� 평가기반,� 국제표준

▪ 전기에너지� 변환� 소재� 및� 시스템� 개발� :� 압전소재� 및� 소자,� 에너지� 하베스팅� 소재/디바이스,� 압전�

액추에이터

� 한국과학기술연구원의� 에너지융합연구단은� 전기화학� 기술을� 바탕으로,� 21세기� 친환경� 에너지�

자립형� 녹색도시� 구현을� 위한� 에너지� 저장� 및� 변환� 등� 에너지� 융합� 기술� 분야의� 수요에� 대처

하기�위해�설립

▪ 저탄소� 고효율� 건물용� 에너지� 분야:� 리튬이차전지� 및� 마그네슘이차전지,� 나트륨이온전지� 및� 리튬-

황전지,� Redox� Flow� 전지,� 발전용�태양광전지

▪� Zero-emission� 자동차용� 및� 휴대용� 에너지� 분야:� 고용량/고안전성/장수명� 리튬이차전지,� 초고용량� 커

패시터,�자동차용�이차전지�자원재순환�기술,�전고체형�이차전지,�자동차용�연료전지,�휴대용�연료전지

▪ 통합형� 신개념� 전지� 분야� :� 금속­공기� 전지소재,� 광에너지� 변환·저장소재,� 화학에너지� 변환·저장소

재,� 전기화학�촉매�및� 탄소�재료

▪ 에너지�융복합화�및�활용�분야� :�하이브리드�전지,�토탈�에너지�솔루션,�전기화학적�이산화탄소�전환�기술

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

263

라.� 특허동향�분석

(1)� 연도별�출원동향

� 이차전지� 전해질� 기술의� 지난� 7년(‘10~’16)� 간� 출원동향27)을� 살펴보면� 연도별로� 출원경향이�

증가,� 감소를�반복하고�있어�지속적으로�이차전지�전해질�관련�기술개발�활발

▪ 각� 국가별로� 살펴보면� 일본과� 미국의� 출원경향은� 감소하는� 추세를� 보이며,� 한국과� 유럽은� 유지하

는�경향을�보이고�있음

� 국가별� 출원비중을� 살펴보면� 일본이� 41.3%로� 최대� 출원국으로� 이차전지� 전해질� 기술을� 리드

하고� 있는� 것으로� 나타났으며,� 미국이� 23.8%,� 한국이� 19.6%로� 비슷한� 수준의� 출원� 비중을�

보이고�있으나�최근�미국과�일본의�출원�감소추세가�두드러짐

[� 이차전지�전해질�분야�연도별�출원동향� ]

27) 특허출원 후 1년 6개월이 경과하여야 공개되는 특허제도의 특성상 실제 출원이 이루어졌으나 아직 공개되지 않은 미

공개데이터가 존재하여 2015, 2016년 데이터가 적게 나타나는 것에 대하여 유의해야 함

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

264

(2)� 국가별�출원현황

� 한국의� 출원현황을� 살펴보면� ‘13년에� 출원이� 소폭� 감소하는� 경향을� 보이고� 있으며,� 외국인의�

출원이�점차�증가

▪ 외국인의�출원�증가현상이�두드러지는�이유를� 살펴보면�이차전지� 전해질� 기술의� 국내�시장에� 대한�

외국인의�선호도가�증가하고�있는�것으로�추정

� 일본의� 출원현황은� ‘11년을� 기점으로� 감소추세에서� 증가추세로� 변화하였으며,� 출원인� 대부분이�

자국�출원으로�일본�내의�기술력이�우수한�것으로�추정

� 미국의� 출원현황은� 지속적으로� 감소되고� 있는� 추세를� 보이고� 있으며,� 출원인� 대부분이� 외국인

으로�유럽은�자국인의�출원이�미미

[ 국가별 출원현황 ]

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265

(3)� 투입기술�및� 융합성�분석

� 이차전지�전해질�분야의�투입기술을�확인하기�위하여�특허분류코드인� IPC� Code28)를�통하여�살

펴본� 결과� 이차전지� 전해질� 분야의� 가장� 높은� IPC는� H01M� 기술분야가� 3265건으로� 가장� 많이�

차지하고�있으며,� 이어서� H01G가� 272건,� C08G가� 143건으로�다수를�차지

▪ 이외에� H01B,� C08F,� C08J,� C07C,� C08L건� 순으로� 기술이� 투입되어� 있어� 이차전지� 전해질� 분야

에�다양한�기술이�융합되어�존재

▪ 더불어� 해당� IPC의� 특허인용수명을� 살펴보면� C08F,� C07C� 기술분야의� 수명이� 9년으로� 가장� 긴�

것으로�나타났음

IPC 기술내용 특허인용수명(TCT)29)

H01M 화학적�에너지�전기적�에너지�직접� 변환하기�위한�방법�또는� 수단 8년

H01G 콘덴서;� 전해용�콘덴서,� 정류기,� 검파기,� 개폐장치�감광장치�또는� 감온장치 7년

C08G 탄소-탄소�불포화결합만이�관여하는�반응�이외의�반응으로�얻는�고분자�화합물 8년

H01B 케이블;� 도체;� 절연체;� 도전성,� 절연성�또는�유전성�특성에�대한�재료의�선택 8년

C08F 탄소-탄소�불포화결합만이�관여하는�반응으로�얻어지는�고분자�화합물 9년

C08J마무리;� 일반적� 혼합� 방법;� 서브클래스� C08B,� C08C,� C08F,� C08G� 또는�

C08H에�포함�되지� 않는�후�처리7년

C07C 비환�화합물�또는�탄소환�화합물 9년

C08L 고분자�화합물의�조성물 8년

C07F탄소,� 수소,� 할로겐,� 산소,� 질소,� 황,� 셀레늄� 또는� 텔루르� 이외의� 원소를� 함

유하는�비환식,� 탄소� 고리�또는�이종원자�고리� 화합물7년

C07D 이종원자�고리�화합물 7년

[ 이차전지 전해질 분야 상위 투입기술 ]

28) 전세계적으로 통용되고 있는 국제특허분류(IPC: International Patent Classification)를 통해 특허정보 기술분야에서 공지기술을 조사할 수 있으며, 기술 및 권리정보에 용이하게 접근 가능

29) 특허인용수명 지수는 후방인용(Backward Citation)에 기반한 특허인용수명의 평균, Q1, Q2(중앙값), Q3에 대한 통계값을 제시함. 특히 이와 같이 산출된 Q2는 TCT(Technology Cycle Time, 기술순환주기 또는 기술수명주기)라고 부름

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

266

� 투입기술이�가능� 많은� H01M� 분야와� 융합이� 높게� 이루어진� 기술은� H01G� 분야로� 나타났으며,�

C08J,� C08F� 분야와도�나타�융합된�기술의�건수가�높은�것으로�분석

▪ 이외에� H01G� 분야와�융합된� 기술은� H01M,� H01B,� H01L� 분야와� 융합된�기술이� 많은�것으로� 나

타났으며,� C08G� 분야와�융합된�기술은� H01M,� C08J,� C08L� 기술로�분석

[ 이차전지 전해질 분야 IPC 기술 및 융합성 ]

(4)� 주요출원인�분석

� 세계� 주요출원인을� 살펴보면� 주로� 일본의� 출원인이� 다수의� 특허를� 보유하고� 있는� 것으로� 나타

났으며,� 전기전자,� 자동차�분야의�출원인이�대부분

▪ 주요� 일본� 출원인을� 살펴보면� PANASONIC,� SANYO� ELECTRIC,� TOSHIBA,� SONY� 등� 전자분야기업과�

TOYOTA�MOTOR,� HONDA�MOTOR�등�자동차�기업이�다수�출원을�하고�있는�것으로�나타났으며,�이

들�일본�출원인은�주로�일본�본국에�출원건수가�높은�것으로�나타남

▪ 한국� 출원인으로는� 엘지화학와� 삼성SDI,� 삼성전자� 기업이� 상위출원인으로� 나타나� 이차전지� 전해질�

기술을�다수�보유

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267

� 가장� 많은� 특허를� 보유하고� 있는� TOYOTA� MOTOR의� 3극� 패밀리수가� 97건으로� 다국적으로�

시장을�확보하며�출원을�하고�있는�것으로�보이며,� 엘지화학도� 96건으로�다국적�시장을�확보

� 일본� 기업인� TOSHIBA가� 확보한� 특허의� 피인용지수가� 1.83로� 가장� 높게� 나타나� 기술의� 파급

성이�높은�원천기술을�다수�보유하고�있는�것으로�분석됨

주요출원인 국가

주요� IP시장국� (건수�%) 3극

패밀

리수

(건)

피인용

지수주력기술�분야

한국 미국 일본 유럽

IP시

장국

종합

TOYOTA�MOTOR 일본

48 42 245 13

일본 97 0.71비수전해질�

이차전지14% 12% 70% 4%

PANASONIC 일본

19 48 102 21

일본 69 0.56비수전해질�

이차전지10% 25% 54% 11%

엘지화학 한국

82 52 25 23

한국 96 0.97고분자�

전해질막45% 29% 14% 13%

SANYO� ELECTRIC 일본

24 60 60 6미국

일본25 0.81

비수전해질�

이차전지16% 40% 40% 4%

TOSHIBA 일본

20 58 37 6

일본 31 1.83

비수전해질�

이차전지�및�

전지팩17% 48% 31% 5%

SONY 일본

19 58 37 4

일본 23 1.33비수전해질�

이차전지16% 49% 31% 3%

DAINIPPON� PRINTING 일본

0 0 97 0

일본 1 0.00촉매층-전해질막�

적층체0% 0% 100% 0%

HONDA�MOTOR 일본

0 9 83 0

일본 7 0.17연료전지용�

전해질막0% 10% 90% 0%

삼성SDI 한국

14 45 17 12

미국 31 0.69비수전해질�

이차전지16% 51% 19% 14%

삼성전자 한국

29 45 6 5

미국 20 1.66연료전지용�

전해질막34% 53% 7% 6%

[ 주요 출원인의 출원현황 ]

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268

(5)� 국내�출원인�동향

� 국내� 출원인� 동향을� 살펴보면� 대기업은� 엘지화학의� 출원건수가� 가장� 높게� 나타났으며,� 중소기

업에서는�파낙스이텍의�출원건수가�높게�나타남

▪ 대기업의�주요�출원인은�엘지화학,� 삼성SDI,� 삼성전자,� 현대자동차�등이�있으며,� 중소기업의�주요� 출

원인은�파낙스이텍,� 엘켐텍,�솔브레인,� 삼화전기,� 대주전자재료�등이�주요�출원인인�것으로�나타남

� 기업� 이외의� 주요출원인을� 살펴보면� 한국과학기술연구원,� 한국에너지기술연구원,� 한국화학연구

원� 등� 연구소/공공기관의� 출원이� 다수� 나타났으며,� 대학은� 전남대학교,� 울산과학기술원,� 한양대

학교�등의�출원이�높은�것으로�분석됨

[�국내�주요출원인의�출원�현황� ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

269

5.� 중소기업�환경

가.� 중소기업�경쟁력

� 이차전해질용� 전해질� 세부품목에서� 주요기술로는� 첨가제� 합성,� 최적조건� 전해질� 생산기술� 등이�

있으며� 이러한� 기술은� LG화학,� 삼성SDI� 등� 대기업� 중심의� 기술개발을� 거쳐� 현재� 솔브레인,� 후

성,� 파나스이텍,� 리템�등의�중소기업에서도�첨가제�개발�및�합성,� 전해질�생산기술을�보유

기술�분류 주요�기술 대기업 중소기업중소기업�

참여영역

중소기업�

참여정도

이차전지�

전해질

Succinonitrile,�

Adiponitrile,�

Acrylonitrile� 등� 첨가제�

합성�기술

전극별�최적조건�전해질�

생산�기술

난연성,� 고출력성,�

장기보관성�등의�특성에�

맞는�주문자�생산�

시스템

첨가제�중합,� 농축� 및�

정제�제조공정

LG화학

삼성SDI

솔브레인

후성

엔켐

리켐

에스티팜

파낙스이텍

씨트리

에너텍

욱성화학

천보

신규�전해질�및�

용매�개발.� 신규�

첨가제�개발.�

합성기술�검토�및�

최적화

*� 중소기업�참여정도와� 점유율은� 주요제품� 시장에� 참여하는� 중소기업의�참여규모와� 정도(업체수,� 비율� 등)를� 고려하여� 5단계로� 구

분� (낮은�단계:�○,�중간�단계(◔,� ◑,�◕)� 높은�단계:�●)�

[ 이차전지 전해질 분야 중소기업 현황 ]

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▣�▣�에너지저장� ­� 이차전지�전해질�▣�▣

270

나.� 중소기업�기술수요

� 이차전지� 전해질�분야의�중소기업의�기술수요를�파악하기�위하여�중소기업�기술수요조사�및�중소

기업청� R&D신청과제(2013~2015년)를� 분석한� 결과� 아래� 표의� 내용과� 같은� 수요들이� 다수� 있는�

것으로�분석

▪ 이차전지� 전해질� 분야� 중소기업은� 차세대� 리튬이온이차전지와� 전기자동차,� 초대용량� ESS� 등과� 관

련된� 기술개발에� 다수� 수요가� 있는� 것으로� 나타났으며,� 이는� 그� 동안의� 연구소� 및� 대학에서� 연구

된�전해질�합성�기술을�활용한�응용기술을�통한�상용화�추세를�반영한�것으로�분석됨

전략제품 기술�분류 관심기술

이차전지�

전해질이차전지�전해질�제조기술

차세대�리튬�이온� 2차전지용� 10-3� S/cm급�고체전해질�소재� 개발

EV와�Micro-HEV� Lithium-ion� Battery용� 고출력/장수명�기능성�전해액�개발

리튬이차전지의� 핵심요소인� 유기전해질물질의� 안정화를� 위한� 첨가제로� 사용�

중인�환상� 술폰산에스테르의�제조기술(합성기술)� 개발

분산�독립형�전원을�위한� 초대용량� ESS용� 단일� Ni-MH� 축전지의�음양극판과�

전지�저장� 방출에�필요한�액상�전해액�개발�

이차전지의�장기�밀폐�신뢰성�확보� 및�유지보수�비용� 저감을�위한�전해질�모

니터링�시스템�개발

[ 이차전지 전해질 분야 과제신청현황 및 수요조사결과 ]

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▣�▣�전략제품�현황분석�▣�▣

271

다.� 중소기업�핵심기술

(1)� 데이터�기반�요소기술�발굴

� 이차전지�전해질의�특허�및� 논문데이터�검색을�통해� 도출된�유효데이터를�대상으로�데이터마이

닝� 기법(Scientometrics� 기법)을� 통해� 클러스터링된� 키워드의� 연관성을� 바탕으로� 요소기술� 후

보군을�도출

▪ 이차전지� 전해질� 기술의� 특허� 및� 논문� 유효데이터를� 기반으로� 키워드� 클러스터링을� 통하여� 9개의�

요소기술�후보군을�도출

▪ 제품별� dataset� 구축� :� 이차전지� 전해질� 기술� 관련� 특허/논문� 데이터를� 추출하여� 노이즈� 제거� 후�

제품별� dataset� 구축

▪ 1차� 클러스터링� :� 키워드� 맵을� 통한� 고빈도� 키워드� 확인-빈도수(tf-idf)30)가� 상위� 30%에� 해당하

는�키워드를�대상으로� 1차�추출

▪ 2차� 클러스터링� :� 1차� 클러스터링에서� 추출된� 고빈도� 키워드� 사이에서� 고연관도� 키워드를� 2차� 추

출� (고연관도�기준은�연관도수치31)가� 2이상인�클러스터로�제한)�

� 다음� 그림은� 키워드� 간� 연관네트워크를� 시각화한� 것으로,� 각� 키워드를� 나타내는� 원과� 키워드�

간의�연관도를�나타내는�직선으로�구성

▪ 각� 키워드가� 특허와� 논문� 중� 어느� 데이터에서� 도출되었는지� 원의� 색으로� 구분하였으며,� 키워드로�

도출된�클러스터는�황색음영으로�표시

▪ 키워드를� 나타내는� 원은� 고빈도의� 키워드일수록� 원의� 크기가� 크게� 표현되며,� 연관도를� 나타내는�

선은�키워드�사이의�연관도수치가�높을수록�굵게�표현

� 이차전지� 전해질� 기술� 전략제품의� 특허․논문� 유효데이터에� 대하여� 키워드� 클러스터링� 결과를�

기반으로�요소기술�도출

� 데이터�기반의�요소기술�도출은�키워드� 클러스터링을�통해� 도출된�요소기술에�대하여�전문가의�

검증�및�조정을�통하여�요소기술을�도출

30)� 빈도수(tf-idf)� :� 각� 키워드가�출현되는�특허�또는�논문수를�의미

31)� 연관도수치:� 두�개�이상의�키워드�사이의�특허�또는� 논문수를�의미

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272

[� 이차전지�전해질�분야�키워드�클러스터링� ]

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

01

nonaqueous�

electrolyte,�

secondary�

battery

4~7

1.� NEGATIVE� ELECTRODE� FOR� NONAQUEOUS� ELECTROLYTE�

SECONDARY� BATTERY,� AND� LITHIUM� ION� SECONDARY�

BATTERY

2.� NONAQUEOUS� ELECTROLYTE� SECONDARY� BATTERY� AND�

LITHIUM� ION� BATTERY

클러스터

02

lithium�

titanate,�

metal/Non-

Metal,�

material�

5~7

1.� LITHIUM� TITANATE� COMPOSITE� MATERIAL,� PREPARATION� METHOD�

THEREOF,� NEGATIVE� ACTIVE� SUBSTANCE� AND� LITHIUM� ION�

SECONDARY�BATTERY�CONTAINING� THE� SAME

2.� Template-free� synthesis� of� mesoporous� spinel� lithium� titanate�

microspheres� and� their� application� in� high-rate� lithium� ion�

batteries

클러스터

03

cathode�

electrode,�

anode�

electrode

4~8

1.� CATHODE� ELECTRODE� FOR� LITHIUM-ION� SECONDARY� BATTERY�

AND� LITHIUM-ION� SECONDARY� BATTERY� USING� THE� SAME

2.� Polyaniline� nanocoating� on� the� surface� of� layered� Li[� Li�

0.2Co0.1Mn0.7]O2� nanodisks� and� enhanced� cyclability� as� a� cathode�

electrode� for� rechargeable� lithium-ion� battery

3.� MANUFACTURING� METHOD� FOR� CATHODE� ELECTRODE� AND�

MANUFACTURING�METHOD� FOR� LITHIUM� SECONDARY� BATTERY

[� 이차전지�전해질�분야� 주요�키워드�및� 관련문헌� ]

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273

No 주요�키워드 연관도�수치 관련특허/논문�제목

클러스터

04

positive-elect

rode,� active�

material,�

lithium-ion

4~8

1.� Positive-electrode� active� material� for� lithium-ion� secondary�

battery,� positive� electrode,� manufacturing� method� thereof,� and�

lithium-ion� secondary� battery

2.� Container� for� heat� treatment� of� positive-electrode� active�

material� for� lithium-ion� battery� and� method� for� producing� the�

same

클러스터

05

lithium�

composite�

oxide

41.� LITHIUM� COMPOSITE� OXIDE,� MANUFACTURING� METHOD� FOR�

THE� SAME,� AND� LITHIUM� ION� SECONDARY� BATTERY

클러스터

06

solid�

electrolyte,�

layer,�

electrode

4~7

1.� SOLID� ELECTROLYTE,� COMPOSITE� ELECTROLYTE,� AND� LITHIUM� ION�

SECONDARY�BATTERY�HAVING�THE�SAME

2.� METHOD� FOR� THE� PRODUCTION� OF� THIN� FILMS� OF� SOLID�

ELECTROLYTE� FOR� LITHIUM-ION� BATTERIES

3.� SOLID� ELECTROLYTE� GLASS� AND� LITHIUM� ION� BATTERY� USING�

THE� SAME

클러스터

07

membrane,s

eparation,�

assembly,�

electrolyte�

4

1.� SEPARATION� MEMBRANE� FOR� LITHIUM� SECONDARY�

BATTERY,� HAVING� SHUTDOWN� PROPERTY

2.� METHOD� OF� MANUFACTURING� MULTILAYER� MEMBRANE�

ELECTRODE� ASSEMBLY,� METHOD� OF� MANUFACTURING�

LITHIUM� ION� SECONDARY� BATTERY� AND� LITHIUM� ION�

SECONDARY� BATTERY

3.� ELECTROLYTE,� ELECTROLYTE� MEMBRANE,� LITHIUM� ION�

SECONDARY� BATTERY� AND� PHOSPHAZENE� COMPOUND

클러스터

08

surface�

modification,�

fabrication,�

cathode�

materials

4~7

1.� Surface� modification� of� cathode� materials� for� lithium� ion�

batteries

2.� A� review� of� recent� developments� in� the� surface� modification�

of� LiMn2O4� as� cathode� material� of� power� lithium-ion� battery

3.� Surface� modification� and� fabrication� of� Li-ion� battery�

components� for� plug-in� hybrid� electric� vehicle

클러스터

09

positive-elect

rode,� active�

material,�

lithium-ion

4

1.� Positive-electrode� active� material� for� lithium-ion� secondary�

battery,� positive� electrode,� manufacturing� method� thereof,� and�

lithium-ion� secondary� battery

2.� Container� for� heat� treatment� of� positive-electrode� active�

material� for� lithium-ion� battery� and� method� for� producing� the�

same

3.� LITHIUM� SILICATE-BASED� COMPOUND� AND� PRODUCTION�

PROCESS� FOR� THE� SAME,� POSITIVE-ELECTRODE� ACTIVE�

MATERIAL� AND� POSITIVE� ELECTRODE� FOR� USE� IN�

LITHIUM-ION� SECONDARY� BATTERY� AS� WELL� AS� SECONDARY�

BATTERY

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274

No 요소기술명 키워드

요소기술01 겔�고분자�전해질�개발�기술gel� polymer�

electrolyte

요소기술02 전해액�첨가제�개발 electrolyte� additive�

요소기술03 전극/전해질�복합화�기술 nitride,� hot,� cabonize

요소기술04 안정성이�향상된�고체�고분자�전해질�소재�기술 electrolyte,� stability

요소기술05 분자구조�및�미세구조�조절을�통한�전고상�고분자�전해질

microstructure,�

polymer� electrolyte,�

control

요소기술06 전극/전해질�계면�안정화�및� 제조�기술membrane-electrode�

assembly

요소기술07 전해액�셀�적용� 기술 electrolyte,� cell

요소기술08 기존�액체전해질의�성능,� 안정성,� 또는�안전성을�향상시키는�기술 stability,� electrolyte

요소기술09 전고상�고분자�또는� 세라믹�전해질�소재�기술ceramic,� electrolyte,�

stability

[� 이차전지�전해질�분야� 데이터�기반� 요소기술� ]

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275

(2)� 요소기술�도출

� 산업․시장� 분석,� 기술(특허)분석,� 전문가� 의견,� 타부처로드맵,� 중소기업� 기술수요를� 바탕으로� 로

드맵�기획을�위하여�요소기술�도출

� 요소기술을�대상으로�전문가를�통해�기술의�범위,� 요소기술�간� 중복성�등을�조정‧검토하여�최종�

요소기술명�확정

분류 요소기술 출처

액체�전해질

대용량�전지에�대한�안정성�향상�및�발화성을�낮추는�

전해액�첨가제�개발특허/논문�클러스터링

저온�이온�전도도가�우수한�전해액�조성�개발

기술/시장�분석,� 기술수요,�

특허/논문� 클러스터링,�

전문가추천

상온에서�입계저항이�작은� 고이온전도성�소재� 개발�기술/시장�분석,� 전문가�

추천

전고상�고분자�또는�

세라믹�전해질

결정성�고체전해질과�실리카계통의�비정질�고체전해질�개발기술/시장�분석,� 기술수요,�

전문가추천

분자구조�및�미세구조�조절을�통한�전고상�고분자�전해질의�

이온전도성�및� 기계적�물성� 향상기술

기술수요,� 특허/논문�

클러스터링

리튬�덴드라이트�성장�억제와�안정성이�향상된�고체�고분자�

전해질�소재�기술

기술/시장�분석,� 전문가�

추천,� 특허/논문� 클러스터링

�활물질�고체와�고체전해질이�접촉하는�계면저항�감소기술전문가추천,� 특허/논문�

클러스터링

전고상�고분자�전해질의�셀�적용�기술� 및� 전기화학특성�

평가�기술

특허/논문�클러스터링,�

전문가추천

전극/전해질�계면�

안정화

전극과�전해질을�일체화�동시소결한�전고상�셀�제조�및�

대면적화�기술

기술수요,� 특허/논문�

클러스터링

균열과� bending없이�대면적화할�수� 있는�성형,� 저온소결�

기술

기술/시장�분석,� 기술수요,�

타부처로드맵

용량�향상� 및� 전극/전해질�계면�저항� 최소화를�위한�

전극/전해질�복합화�기술

기술/시장�분석,� 기술수요,�

특허/논문�클러스터링

[� 이차전지�전해질�분야�요소기술�도출� ]

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276

(3)� 핵심기술�선정

� 확정된� 요소기술을�대상으로�산․학․연� 전문가로� 구성된� 핵심기술� 선정위원회를�통하여� 중소기업

에�적합한�핵심기술�선정

� 핵심기술�선정은� 기술개발시급성(10),� 기술개발파급성(10),� 단기개발가능성(10),� 중소기업� 적합

성� (10)을� 고려하여�평가

분류 핵심기술 개요

액체�전해질

전해액�첨가제�개발대용량�전지에�대한�안정성�향상�및�발화성을�

낮추는�전해액�첨가제�개발

전해액�조성�개발 저온�이온�전도도가�우수한�전해액�조성�개발

전고상�고분자�

또는�세라믹�

전해질

고체�고분자�전해질�소재�기술리튬�덴드라이트�성장� 억제와�안정성이�향상된�고체�

고분자�전해질�소재� 기술

분자구조�및�미세구조�조절분자구조�및�미세구조�조절을�통한�전고상�고분자�

전해질의�이온전도성�및� 기계적�물성� 향상기술

전극/전해질�

계면�안정화

계면저항�감소기술활물질�고체와�고체전해질이�접촉하는�계면저항�

감소기술

대면적화�기술전극과�전해질을�일체화�동시소결한�전고상�셀�제조�

및�대면적화�기술

[� 이차전지�전해질�분야� 핵심기술� ]

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277

6.� 기술로드맵�기획

가.� 이차전지�전해질�기술로드맵

� 최종� 중소·중견기업� 기술로드맵은�기술/시장� 니즈,� 연차별� 개발계획,� 최종목표� 등을� 제시함으로

써�중소기업의�기술개발�방향성을�제시

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278

나.� 연구개발�목표�설정

분류 핵심기술 기술요구사항연차별�개발목표

최종목표1차년도 2차년도 3차년도

액체�

전해질

대용량�전지에�대한�

안정성�향상�및�

발화성을�낮추는�

전해액�첨가제�개발

수분PPM 50� PPM 25� PPM 25� PPM

발화성�낮추는�

전해액�첨가제�

설계� 기술�확보

저온�이온�전도도가�

우수한�전해액�조성�

개발

이온전도도

(mS/㎝)

18

mS/㎝

21

mS/㎝

23

mS/㎝

저온�이온전도도�

우수

전고상�

고분자�

또는�

세라믹�

전해질

리튬�덴드라이트�성장�

억제와�안정성이�

향상된�고체� 고분자�

전해질�소재�기술

이온전도도

(S/㎝)

10-4

S/㎝

10-4

S/㎝

10-4

S/㎝

고용량,�

고출력을�달성

분자구조�및�미세구조�

조절을�통한� 전고상�

고분자�전해질의�

이온전도성�및�기계적�

물성� 향상기술

이온전도도

(S/㎝)

10-4

S/㎝

10-4

S/㎝

10-4

S/㎝

고용량,�

고출력을�달성

전극/전해

질�계면�

안정화

�활물질�고체와�

고체전해질이�

접촉하는�계면저항�

감소기술

내산화전압

(V� vs� Li/Li+)5.5 5.5 6.0

대전류로�

충/방전이�가능

전극과�전해질을�

일체화�동시소결한�

전고상�셀� 제조�및�

대면적화�기술

에너지밀도

(Wh/Kg)

30

Wh/Kg

30

Wh/Kg

35

Wh/Kg대면적화�가능

[� 이차전지�전해질�분야�핵심기술�연구목표� ]