차세대 첨단 배터리 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 기술별(고체 전해질 배터리, 마그네슘 이온 배터리, 차세대 흐름형 배터리, 금속 공기 배터리, 리튬-황 배터리, 기타 기술), 최종 사용자별(소비자 가전, 운송, 산업, 에너지 저장, 기타 최종 사용자) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2025-2033년

차세대 첨단 배터리 시장 성장 요인

전기 자동차 보급 확대

배터리 기술은 전 세계적으로 증가하는 전기 자동차 수요를 충족하기 위해 자동차 제조업체에 매우 중요한 요소로 입증되었습니다. 전기 자동차 제조업체들은 차량 성능을 향상시키고 수익을 증대시키기 위해 효율적이고 저렴하며 가볍고 밀도가 높은 배터리 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다.고체 배터리리튬 이온 배터리와 같은 충전식 축전지이며 작동 방식도 유사합니다. 하지만 액체를 사용하는 리튬 이온 배터리와 달리 고체 배터리를 사용하기 때문에 밀도가 높고 주행 거리가 길며 충전 속도가 빠릅니다.

또한, 고체 배터리는 일반 배터리보다 화재 위험이 낮습니다.리튬 이온 배터리이러한 장점은 전기차용 고체 배터리 수요를 견인할 것으로 예상됩니다. 도요타 자동차는 2022년 시장에 첫 고체 배터리를 출시했으며, 고체 배터리 기반 하이브리드 자동차 개발에도 박차를 가하고 있습니다. 국제 에너지 기구(IEA)에 따르면 플러그인 전기차는 2015년 58만 대에서 2021년 약 670만 대로 급증했으며, 이는 차세대 첨단 배터리 시장 성장에 직접적인 영향을 미칠 것으로 전망됩니다.

재생에너지 시스템 및 관련 에너지 저장 시스템의 도입 증가

리튬 이온 배터리나 납축전지 같은 기존 배터리에 비해 여러 장점을 지닌 차세대 배터리는 향후 몇 년 동안 신재생 에너지 저장 시스템에서 필수적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 국제재생에너지기구(IRENA)에 따르면 신재생 에너지 용량은 2012년 1,444기가와트(GW)에서 2021년 약 3,064GW로 급격히 증가했으며, 이 중 태양광과 풍력 에너지가 가장 큰 비중을 차지했습니다.

국제에너지기구(IEA)에 따르면, 2050년 지구 순배출량 목표 달성을 위해 향후 몇 년 동안 재생에너지 도입이 증가할 것으로 예상됩니다. 또한 IEA는 2030년까지 전 세계 전력 생산량에서 재생에너지가 차지하는 비중이 약 30%에 달할 것으로 전망하고 있습니다. 이러한 시나리오에서는 재생에너지 프로젝트에 대한 수요가 크게 증가할 것이며, 이는 예측 기간 동안 고체 배터리와 같은 고에너지 배터리 저장 시스템의 도입 가능성을 높일 것입니다. 결과적으로 차세대 첨단 배터리 시장의 성장을 촉진할 것으로 예상됩니다.

시장 제한

높은 제조 및 연구 개발 비용

차세대 첨단 배터리는 대부분 대량 생산 비용이 높아 대규모 생산이 어려워 아직 개발 초기 단계에 머물러 있습니다. 지난 수십 년간 다양한 차세대 흐름형 배터리에 대한 연구 개발이 진행되어 왔지만, 2022년 기준으로 상용화가 가능한 배터리는 바나듐 레독스 흐름형 배터리와 아연-브롬 배터리뿐입니다. 바나듐 레독스 흐름형 배터리는 바나듐 추출 비용이 높고 가격 변동이 심하여 상용화에 어려움을 겪고 있습니다. 전반적으로 높은 제조 비용과 연구 개발 비용은 차세대 첨단 배터리 시장의 주요 제약 요인입니다.

시장 기회

연구 개발 증대

다양한 연구기관과 연구센터에서 새로운 배터리 기술 개발을 위한 연구가 활발히 진행되면서 시장 성장이 가속화되고 있습니다. 예를 들어, 2022년 5월, 미국 에너지부(DOE) 산하 혁신 허브인 아르곤 국립연구소(Argonne National Laboratory)가 주도하는 에너지 저장 연구 공동센터(JCESR)는 재생 에너지 기반 전력망 구축과 장거리 트럭 운송, 해상 운송, 항공 운송과 같은 중장비 운송 수단의 탈탄소화에 필요한 새로운 배터리 기술 개발을 선도하고 있습니다. JCESR의 연구원들은 흐름 전지, 리튬-황 전지, 다가 전지, 고체 전지 등 "리튬 이온을 뛰어넘는" 배터리 분야에서 30개 이상의 특허를 출원했습니다.

마찬가지로, 2022년 3월 호주 모나쉬 대학교 연구진은 리튬 이온 이동 속도를 획기적으로 높여 배터리 성능과 수명을 향상시키는 새로운 리튬-황 배터리 중간층을 개발했습니다. 리튬-황 배터리는 기존 배터리보다 저렴하고 친환경적이며 충전 및 방전 속도가 빠릅니다. 이러한 발전은 시장 참여자들에게 새로운 기회를 창출할 것으로 예상됩니다.

세그먼트 분석

기술에 의해

금속-공기 배터리 부문은 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 상당한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 금속-공기 배터리는 1차 전지와 2차 전지의 한 종류입니다. 금속-공기 배터리에서 양극은 일반적으로 산소 및 기타 기체와 반응하기 위해 귀금속이 첨가된 탄소 기반 물질로 만들어집니다. 다른 전극은 아연, 알루미늄, 마그네슘, 리튬과 같은 금속으로 만들어집니다. 이러한 배터리는 전지 내부에 공기가 흐르기 때문에 연료 전지라고도 불립니다. 금속-공기 배터리의 한 종류로는 철-공기 배터리가 있습니다.보조 배터리이는 전기 자동차(EV)의 에너지원으로 사용될 수 있는 유력한 후보 물질로 연구되어 왔습니다. 또한, 마쓰시타, 웨스팅하우스, 스웨덴 국립 개발(Swedish National Development) 등의 배터리 공급업체들은 1980년대에 대규모 시범 전지를 제작했습니다. 이 전지의 비에너지 밀도는 75 Wh/kg에 달했지만, 실제 상용 전지에 사용하기에는 너무 낮습니다. 이는 양극 촉매와 전해질을 필요로 하는데, 이론적인 시스템에서는 이러한 요소들이 고려되지 않았기 때문입니다.

수만 가구에 수 시간 동안 전력을 공급할 수 있는 충분한 에너지를 저장할 수 있는 전해액 탱크를 사용하는 흐름 전지는 재생 에너지 시장 확대를 가속화하는 해법이 될 수 있습니다. 그러나 대부분의 흐름 전지는 희귀하고 값비싼 금속인 바나듐에 의존하며, 그 대체재는 일반적으로 수명이 짧고 독성이 있습니다. 차세대 흐름 전지는 이러한 문제들을 해결할 것으로 기대됩니다. 이 전지는 액체 전해액 탱크에 전하를 저장하고, 전해액을 전극으로 순환시켜 전자를 추출합니다. 사용된 전해액은 다시 탱크로 돌아갑니다. 전력이 공급될 때마다 펌프를 통해 전해액이 전극을 거쳐 저장 탱크로 재순환됩니다. 하지만 이 공정을 위해서는 더 많은 전력을 저장할 수 있도록 전지의 규모를 확장해야 하며, 이를 위해서는 더 큰 전해액 탱크가 필요합니다.

최종 사용자 기준

운송 부문은 세계 시장을 주도하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 8.44%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 교통 시스템의 전동화가 점차 보편화되고 있으며, 여러 정부 정책으로 전기차 보급이 가속화되면서 차세대 첨단 배터리 시장의 성장이 가속화되고 있습니다. 닛산 자동차는 2022년 4월 시제품 생산 시설 건설을 시작으로 2028년까지 적층형 고체 배터리(LSB)를 시장에 출시할 계획입니다. 이는 닛산의 '앰비션 2030' 전략의 일환으로, 4가지 신형 전기차 콘셉트 개발에 170억 달러를 투자하는 계획에 포함되어 있습니다. 이처럼 자동차 제조업체들은 고체 배터리와 금속 공기 배터리 개발에 막대한 투자를 하고 있으며, 자동차 산업은 차세대 첨단 배터리 시장에서 가장 중요한 분야 중 하나로 자리매김하고 있습니다.

국제전기통신연합(ITU)에 따르면 이동통신 가입자 수는 2010년 52억 9천만 명에서 2021년 86억 5천만 명으로 급증했으며, 이는 차세대 첨단 배터리 시장의 수요와 발전을 직접적으로 촉진했습니다. 기업들은 스마트폰의 높은 전력 소비량을 충족하기 위해 고밀도 에너지 배터리 개발에 박차를 가하고 있습니다. 예를 들어, 삼성전자는 2021년 소비자 가전용 고에너지 밀도 및 낮은 인화성을 갖춘 고체 배터리 시제품을 개발했습니다. 또한, 호주 모나쉬 대학교는 2020년 한 번 충전으로 스마트폰을 5일 동안 사용할 수 있는 효율적인 리튬-황 스마트폰 배터리를 개발했다고 발표했습니다. 리튬-황 배터리는 황이 풍부하게 매장되어 있어 제조 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다.

지역 분석

아시아 태평양: 지배적인 지역

아시아 태평양 지역은 차세대 첨단 배터리 시장에서 세계 최대의 점유율을 차지하고 있으며, 예측 기간 동안 상당한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 중국, 인도, 일본은 아시아 태평양 지역에서 차세대 첨단 배터리 기술의 잠재 시장입니다. 중국의 배터리 에너지 저장 용량은 2022년 3월 3GW에 달해 2019년 1.7GW 대비 76.5% 증가했습니다. 중국 정부는 2030년까지 배터리 저장 용량을 100GW로 확대할 계획입니다. 이러한 상황은 아시아 태평양 지역에서 차세대 첨단 배터리 개발을 위한 막대한 기회를 창출하고 있습니다.

또한, 2022년 3월 인도 정부는 생산연동제도(PLI)에 따라 첨단 화학 셀(ACC) 배터리 저장 장치 제조 인센티브를 받을 기업으로 4곳을 선정했습니다. 릴라이언스 뉴 에너지 솔라, 현대 글로벌 모터스, 올라 일렉트릭 모빌리티, 라제시 엑스포트는 인도 정부의 1,810억 루피 규모 배터리 셀 국내 생산 증대 프로그램에 대한 보조금을 지원받았습니다. 선정된 ACC 배터리 저장 장치 제조업체들은 2년 이내에 생산 시설을 설립해야 했습니다. 이러한 정부 지원 인센티브는 차세대 첨단 배터리 시장의 발전을 촉진할 것으로 기대됩니다.

북미: 성장 지역

북미는 최신 배터리 기술 도입 및 차세대 첨단 배터리 개발에 있어 가장 앞서가는 지역 중 하나입니다. 최근 몇 년 동안 이 지역의 배터리 시스템은 재생 에너지 인프라 투자 증가, 효율적이고 안전한 배터리 기술에 대한 수요 증가, 전기 자동차(EV) 보급 확대 등으로 인해 상당한 성장을 경험했습니다. 예를 들어, 미국의 전기 자동차 보유 대수는 2021년 약 206만 대에 달해 2020년 177만 대에서 약 16% 증가했으며, 지난 10년간 꾸준히 성장해 왔습니다.

마찬가지로 캐나다에서도 최근 풍력 발전 설비 설치가 크게 증가했으며, 이는 전력망 안정성과 신뢰성 확보를 위한 에너지 저장 수요를 충족시킬 것으로 예상됩니다. 캐나다 정부는 '풍력 비전 2025'를 통해 2025년까지 풍력 발전 용량을 55GW로 늘려 전체 에너지 수요의 20%를 충족하는 것을 목표로 하고 있습니다. 하지만 목표 달성을 위해서는 42GW 이상의 신규 용량을 추가해야 합니다. 이는 차세대 첨단 배터리 개발업체들에게 투자 기회를 제공할 것으로 기대됩니다.

유럽은 지난 세기 동안 신기술 도입에 있어 가장 빠른 지역으로 손꼽혀 왔습니다. 또한, 지난 수십 년간 배터리 연구 개발을 선도해 온 것으로도 유명합니다. 유럽 위원회는 신기술 연구 개발 및 상용화를 위한 다양한 프로젝트에 자금을 지원하는 주요 기관 중 하나입니다. 예를 들어, 2020년 유럽 위원회는 차세대 자동차용 코발트 프리 배터리(COBRA) 프로젝트에 1,180만 유로를 지원했습니다. COBRA는 차세대 코발트 프리 배터리에 대한 공동 연구 및 발명 프로젝트로, 유럽 위원회의 호라이즌 2020 프로그램의 지원을 받습니다. 이 프로젝트는 코발트 기반 리튬 이온 배터리의 높은 에너지/출력 밀도와 긴 수명 성능을 유지하면서 새로운 코발트 프리 리튬 이온 배터리 기술을 개발하는 것을 목표로 합니다. COBRA 프로젝트는 2024년에 성과를 낼 것으로 예상됩니다. 이러한 프로젝트들은 지역 시장 성장을 견인할 것으로 기대됩니다.

중동 및 아프리카 지역은 재생 에너지 발전 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 스마트 그리드 기술 투자 증가와 발전량 증가는 배터리 저장 시스템에 대한 수요를 촉진할 것으로 예상됩니다. 이 지역 정부의 다양한 정책 추진에 힘입어 재생 에너지 프로젝트가 크게 증가했습니다. 특히, 연중 일조량이 풍부한 이 지역은 태양광 에너지 프로젝트에 대한 투자와 지원에 주력하고 있습니다. 예를 들어, 아랍에미리트(UAE)는 2050년까지 탄소 순배출량 제로 목표를 달성하기 위해 2030년까지 재생 에너지에 약 1,600억 달러를 투자할 계획입니다. 이러한 투자는 지역 시장 확대를 가속화할 것으로 기대됩니다.