모빌리티 및 소비자 가전용 배터리 열 관리 시스템 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 애플리케이션(모빌리티, 소비자 가전), 유형(능동형, 수동형, 하이브리드), 배터리 유형(일반 배터리, 고체 배터리), 기술(공랭식 및 가열식, 수랭식 및 가열식, 냉매식 및 가열식, 기타 기술) 및 지역(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카)별 예측, 2025-2033년

모빌리티 및 소비자 가전 제품용 배터리 열 관리 시스템 시장 성장 요인

전기 자동차(EV) 수요 증가

리튬 이온 배터리는 우수한 기술 사양으로 인해 전기 자동차(EV)의 에너지 저장 장치로 선호됩니다. 시판되는 리튬 이온 배터리는 낮은 방전율과 긴 수명 주기를 제공하지만, 제한된 에너지 밀도로 인해 효율이 낮습니다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해 배터리 열 관리 시스템이 사용되어 최적의 온도를 유지합니다. 주요 요인은 다음과 같습니다.전기차 수요도시화, 교통 체증 및 오염 규제, 충전소 보급 확대, 배터리 기술의 발전 등이 포함됩니다.

리튬 이온 배터리의 성능 향상을 위해서는 리튬 이온 배터리 전극 개질 및 열 관리 시스템이 필수적입니다. 차량 운행 중 발생하는 열을 발산하기 위해 배터리 열 관리 시스템에 사용되는 냉각수는 배터리와 직접 또는 간접적으로 접촉합니다. 전기차 보급이 증가함에 따라 열 방출 제어를 위한 배터리 열 관리 시스템의 필요성이 점점 더 커지고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 2020년에는 배터리 전기 모델을 탑재한 전기 승용차가 1천만 대 이상 운행되었습니다. 신모델 개발 및 수요 증가로 전기차 시장이 성장하고 있으며, 이에 따라 모빌리티 및 가전제품 분야의 배터리 열 관리 시스템 시장도 성장하고 있습니다.

정부의 규제 강화

온실가스 배출량 증가와 지역 대기 오염은 개발을 위협하며, 이로 인한 환경 및 건강 악영향에 대한 증거가 점점 늘어나고 있습니다. 아시아개발은행(ADB)은 새로운 정책을 통해 아시아 태평양 지역 전반에 걸쳐 지속 가능하고 저탄소 성장을 지원하고 있습니다. 경제협력개발기구(OECD)에 따르면, 경제 발전을 위해서는 에너지 사용 증가, 자동차 교통량 증가 및 기타 관련 활동으로 인한 온실가스 배출량을 줄여야 합니다. 따라서 온실가스 배출량을 줄이고 지구 온난화를 완화하기 위해 각국 정부는 온실가스 배출 연료 사용을 금지하고 리튬 이온 배터리를 포함한 친환경 에너지 기술을 지원하고 있습니다.

동시에 배터리 열 관리 시스템은 배터리의 안정성과 수명 주기를 향상시키는 데 필수적인 역할을 합니다. 전 세계 여러 정부의 적극적인 규제 강화로 인해 소비자의 선호도가 내연기관 차량에서 배터리 전기차로 이동하고 있습니다.

시장 제한

고가의 배터리 열 관리 시스템 기술

배터리 열 관리 시스템은 성능, 안전성 및 수명 연장을 달성하기 위해 배터리 전원 공급 시스템의 필수적인 부분으로 중요성이 점점 커지고 있습니다. 배터리 셀에서 발생하는 주요 열 발생원은 전기화학적 작동과 셀 내부의 전자 이동입니다. 급속 충전과 고성능 주행의 보급으로 셀에 흐르는 높은 전류로 인해 셀 내부의 열 손실이 증가하고 있습니다.

에너지 밀도가 높은 배터리 팩 설계에는 강력한 냉각 시스템이 필수적이며, 수백 개의 채널을 갖춘 액체 냉각 루프가 자주 사용됩니다. 따라서 전기차 배터리 팩의 열 관리는 매우 중요합니다. 업계 관계자에 따르면 이러한 시스템의 복잡성으로 인해 배터리 팩 전체 비용이 10~20% 증가합니다. 즉, 차량에 탑재되는 배터리 팩의 수가 많을수록 배터리 열 관리 시스템의 효율성이 더욱 높아져야 하므로 시스템 비용이 상승하고, 이는 시장 성장을 저해하는 요인이 됩니다.

시장 기회

리튬 이온 배터리 수요 증가

리튬 이온 배터리는 휴대폰, 노트북, 전기 자동차, 전력망 저장 장치 등 거의 모든 곳에 사용됩니다. 이 배터리는 온도에 민감하여 극심한 추위나 더위에는 성능이 저하될 가능성이 높습니다. 배터리 열 관리 시스템은 배터리 온도를 20~55°C의 이상적인 범위로 유지하도록 설계되었습니다. 환경보호기금(EDF)에 따르면 리튬 이온 배터리 셀 가격은 1990년에서 2020년 사이에 97% 하락했으며, 2021년에도 이러한 추세가 지속될 것으로 예상됩니다. 배터리 기술의 발전은 비용 절감뿐 아니라 셀 에너지 밀도 증가를 가져왔고, 이는 필요한 전력을 생산하는 데 필요한 배터리 팩 가격 상승으로 이어졌습니다. 자동차, 가전제품, 에너지 저장 장치 등 다양한 산업 분야가 이러한 시장 확장의 주요 동력입니다.리튬 이온 배터리 수요이는 해당 산업이 확장될 수 있는 잠재력을 열어줍니다.

지역별 분석

지역별로 보면, 전 세계 모빌리티 및 소비자 가전용 배터리 열 관리 시스템 시장은 북미, 유럽, 아시아 태평양 및 기타 지역으로 나뉩니다.

아시아 태평양 지역은 모빌리티 및 소비자 가전용 배터리 열 관리 시스템(BTM) 시장에서 가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있으며, 예측 기간 동안 연평균 23.54%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 중국은 전기 자동차, 스마트폰, 노트북, 태블릿 등의 주요 생산국이자 소비국 중 하나입니다. 중국인터넷정보센터(CICC)에 따르면, 중국은 전기차 시장 확대를 위해 혁신적인 정책 구조를 구축했습니다. 이 구조에는 시범 사업, 중앙 및 지방 정부의 전기차 구매 보조금, 세금 감면, 전기차 생산 의무화 등이 포함됩니다. CICC는 또한 2021년 중국이 컴퓨터, 휴대폰, 디지털 카메라 등 배터리 열 관리 시스템의 주요 최종 사용 산업 분야의 소비자 전자 기기 수출에서 미국을 제치고 세계 최대 수출국이 되었다고 밝혔습니다.

유럽 ​​시장은 예측 기간 동안 연평균 22.21%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 이 지역은 독일, 프랑스, ​​이탈리아, 스페인 및 기타 유럽 국가들을 포함한 여러 선진 경제국으로 구성되어 있습니다. 이들 국가는 자동차, 가전제품, 의료기기, 통신 등 다양한 산업을 보유하고 있습니다. 특히, 전기 자동차, 가전제품, 에너지 저장 시스템 분야에서 배터리 열 관리 시스템 제품에 대한 수요가 높습니다. 국제청정교통위원회(ICCT)에 따르면, 유럽 자동차 시장에서 배터리 전기 자동차의 비중은 2020년에 6% 이상, 2021년 1월부터 11월까지는 9% 이상 증가했습니다. 유럽의 엄격한 자동차 배출가스 규제로 인해 리튬 이온 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이는 유럽 내 가전제품 및 모빌리티 분야의 배터리 열 관리 시스템 시장 확대를 견인하고 있습니다.

북미 시장 동향

북미 지역은 미국, 캐나다, 멕시코를 포함한 국가들로 구성됩니다. 이 지역의 상당한 성장은 전기 자동차, 스마트폰, 노트북 등 최종 사용자 산업의 성장에 힘입은 것입니다. 전기 자동차에 대한 수요 증가는 무공해, 높은 충전 효율에 대한 요구 증가, 배터리 팩 가격 하락 등으로 인해 배터리 열 관리 시스템의 도입을 촉진하고 있습니다. 가격 하락, 충전 속도 향상, 주행 거리 연장은 효율적인 배터리 열 관리 시스템에 대한 수요를 증가시키고 있습니다. 배터리 열 관리 공급망의 모든 단계에 걸쳐 주요 기업들이 존재하고 있는 것이 이 지역 시장 성장에 기여하고 있습니다.

응용 프로그램 분석

글로벌 자동차 및 가전제품용 배터리 열 관리 시스템 시장은 자동차 부문과 가전제품 부문으로 나뉩니다.

모빌리티 부문은 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 22.48%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 모빌리티 부문은 승용차와 상용차로 세분화됩니다. 과거 승용차의 동력원은 내연기관이었지만, 온실가스 배출량 감소를 위해 배터리 구동 방식의 전기 자동차로의 전환이 가속화되고 있습니다. 리튬 이온 배터리는 주로 전기 승용차에 사용되며, 20°C에서 40°C 사이의 최적 온도에서 효율적인 성능을 발휘합니다. 이러한 전기 승용차에는 배터리 열 관리 시스템이 적용되어 최적 온도를 유지함으로써 높은 출력, 배터리 수명 연장 및 장시간 우수한 성능을 제공합니다.

상용차용으로 개발된 배터리 열 관리 시스템은 열전 냉각, 강제 공기 냉각 및 액체 냉각을 결합한 것입니다. 액체 냉각제는 배터리와 직접 접촉하며 작동 중 배터리에서 발생하는 열을 제거하는 매개체 역할을 합니다. 배터리 열 관리의 주요 목적은 온도 불균일화를 줄이는 것입니다. 예를 들어, -35°C에서 50°C에 이르는 작동 조건에서 배터리 팩 내부의 온도 균일도를 3°C에서 4°C 사이로 유지하기 위해서는 이러한 시스템이 필수적입니다.

소비자 가전 시장은 휴대폰, 노트북 및 태블릿, 웨어러블 기기 등으로 세분화됩니다. 스마트폰의 경우 내장 기능과 요구되는 전력 소모량이 증가함에 따라 발열 관리가 주요 병목 현상으로 작용합니다. 동시에 휴대폰 크기는 소형화되고 충전 속도에 대한 요구도 높아지고 있습니다. 배터리 열 관리 시스템이 미흡할 경우 기기 내부에서 과열이 발생하여 부품 성능이 저하될 수 있습니다. 노트북과 태블릿의 경우에도 고속 충전과 대용량 에너지 저장에 대한 요구가 증가하고 있습니다.

리튬 이온 배터리는 충전 시보다 방전 시 훨씬 더 많은 열을 발생시킵니다. 따라서 안전상의 이유로 원통형 리튬 이온 배터리에는 전류 차단 장치, 차단 분리막, 통풍 장치 등이 장착되어 기기의 안전을 확보합니다. 이러한 장치들은 리튬 이온 배터리에서 열 폭주가 발생한 후에만 효과를 발휘합니다. 웨어러블 소비자 전자 기기에는 심박 조율기, 신경 보철 장치, 스마트 반지, 스마트 배지, 스마트 손목시계, 스마트 안경, 스마트 액세서리, 스마트 신발, 스마트 의류 등이 포함될 수 있습니다. 배터리 열 관리 시스템을 사용하는 다른 소비자 전자 제품으로는 소형 휴대용 스피커, 카메라, 가상 현실 및 증강 현실 기기, 소형 배터리 지원 미용 기기 등이 있습니다.

유형별 인사이트

자동차 및 가전제품용 글로벌 배터리 열 관리 시스템 시장은 능동형, 수동형 및 하이브리드형으로 구분됩니다.

능동형 배터리 부문은 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 21.29%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 능동형 배터리 열 관리 시스템은 배터리 냉각 시스템 내부에 유체를 순환시켜 직접 냉각 또는 침지 냉각 방식으로 냉각합니다. 능동형 배터리 열 관리 시스템은 간단한 설계, 저렴한 비용, 접근성이 좋은 강제 공기 대류 기술, 높은 효율성 등의 장점을 가지고 있습니다. 더욱 발전된 능동형 배터리 열 관리 기술은 기체-액체 상변화를 이용하여 더욱 효율적인 온도 제어를 제공합니다. 저렴하고 효과적인 온도 제어를 제공하는 능동형 배터리 열 관리 시스템에 대한 수요가 증가하고 있으며, 시장 참여자들은 비용 효율적인 솔루션 개발에 집중하고 있습니다.

수동형 배터리 열 관리 시스템은 사용되는 재료에 따라 정의되며, 특히 냉각액이 없는 시스템을 의미합니다. 이러한 시스템은 능동형 시스템의 높은 운영 비용, 액체 냉각액 누출 등의 단점을 극복하기 위한 대안 기술로 사용됩니다. 수동형 시스템은 주로 상변화 물질(PCM)과 히트 파이프(HP) 등을 이용하여 배터리 셀의 최적 온도를 유지하는 데 사용됩니다. 낮은 운영 비용과 높은 열 균일성이라는 장점을 제공하는 수동형 배터리 열 관리 시스템은 주로 소비자 가전 제품에 적용됩니다.

배터리 유형 분석

글로벌 모빌리티 및 소비자 가전용 배터리 열 관리 시스템 시장은 기존 배터리와 고체 배터리로 구분됩니다.

기존 배터리 부문은 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 22.48%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 납축전지, 니켈 기반 배터리, 리튬 이온 배터리를 포함한 기존 배터리는 모빌리티 및 소비자 가전 제품용 배터리 열 관리 시스템 시장을 주도하고 있습니다. 이러한 배터리는 열 관리 과정에서 액체 전해액을 사용하며, 저렴한 가격으로 상용화되어 있습니다. 현재 시판 중인 전기 자동차(EV)와 하이브리드 전기 자동차(HEV)는 파워트레인 및 동력 보조, 회생 제동, 전기 보조 장치 등의 추가 기능을 위해 배터리 기술에 대한 높은 요구 사항을 갖고 있습니다.

고체 전지는 액체 전해액 대신 고체 전해액을 사용합니다. 이 고체 전해액은 음극과 양극 사이의 분리막 역할도 합니다. 리튬 이온 전지를 비롯한 기존 전지의 가장 큰 문제점은 전해액이 손상되더라도 형태를 유지하기 때문에 안전성과 안정성이 떨어진다는 것입니다. 또한, 현재의 리튬 이온 전지는 액체 전해액을 사용하기 때문에 온도 변화에 따른 팽창이나 외부 충격으로 인한 누액 등 전지 손상 위험이 있습니다. 그러나 고체 전지는 고체 구조의 전해액을 사용하기 때문에 안정성이 향상되고, 손상되더라도 형태를 유지하기 때문에 안전성이 높아집니다.

기술 인사이트

글로벌 모빌리티 및 소비자 가전용 배터리 열 관리 시스템 시장은 공랭식 및 가열식, 액체 냉각식 및 가열식, 냉매 냉각식 및 가열식, 그리고 기타 기술로 세분화됩니다.

액체 냉각 및 가열 부문은 가장 큰 시장 규모를 자랑하며 예측 기간 동안 연평균 22.30%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 직접 접촉식 액체 냉각 또는 유전체 액체 냉각은 미네랄 오일처럼 배터리 셀에 직접 접촉하는 방식입니다. 또 다른 유형의 액체는 직접 또는 간접 접촉식 액체로, 물과 에틸렌 글리콜 혼합물처럼 배터리 셀에 간접적으로 접촉합니다. 직접 접촉식 액체 냉각은 일반적으로 미네랄 오일이 적게 함유된 모듈에 사용됩니다. 간접 접촉식 액체 냉각의 경우, 배터리 모듈 주위에 코팅을 하거나, 각 모듈 주위에 개별 튜브를 설치하거나, ​​배터리 모듈을 냉각/가열판 위에 놓거나, 배터리 모듈을 냉각/가열 블레이드 및 플레이트와 결합하는 등의 다양한 설계 방식이 있습니다.

냉매 기반 냉각 및 난방 시스템은 일반적으로 냉방 또는 가열을 위한 열판을 사용합니다. 열판 내부에서 냉매가 상변화를 일으키면 높은 열전달 계수와 균일한 셀 온도를 얻을 수 있습니다. 압력 강하가 적기 때문에 상변화 과정 중 온도가 거의 일정하게 유지됩니다. 그러나 열판과 배관은 높은 시스템 압력과 고습 환경에서 열판에 발생할 수 있는 결로 현상을 견뎌야 합니다. 또한, 정지 상태의 차량에서 발생하는 많은 양의 열을 효과적으로 발산하려면 라디에이터 크기, 팬 성능 또는 온도 수준을 높여야 합니다. 더욱이, 냉매 냉각 및 난방 기술은 극한 환경에서 열을 순환시키고 장치를 보호하는 데 도움을 주며, 이는 향후 배터리 관련 응용 분야에 대한 수요 증가를 예상하게 합니다.