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2차전지산업 리튬이온전지의 질적 변화에 주목

스몰캡

Senior Analyst 김상구02) 3787-4764

[email protected]

국내 2차 전지 산업은 리튬이온전지 위주로 편성되어 있으며, 2008년 7억 4천만셀, 2009년 9억1천

만 셀로 23%YoY 성장할 전망이다. 지난해 양극활물질 수입 대체에 이어 양극활물질 전구체 국산화

가 임박해 있으며 LIB 보호회로 역시 국내업체의 선전이 예상된다. 특히 HEV 및 LIB 증산에 따른

코발트 수요 증가로 다성분계 양극활물질 채택 비중은 더욱 확대될 것으로 전망된다.

노트북 PC, 전동공구, 모바일 기기용 LIB 시장이 09년 성장 견인할 것

글로벌 경기침체로 인해 전체 휴대폰 시장이 역성장하고 있음에도 불구하고 국내 리튬이온전

지 업체는 1)글로벌 시장점유율 증가, 2) 전동공구 및 모바일 기기의 수요 확대, 3)노트북 PC 시장 확대로 국내 LIB 생산량은 23%YoY 성장할 것으로 예상된다. 반면, 글로벌 LIB 생산량 증가율은 6% YoY에 그칠 것으로 전망된다.

HEV 보급 확대에 따른 코발트 수요 증가 → 다성분계 양극활물질 채택 비중 확대

HEV시장은 올해 110만대로 100%YoY 증가할 것으로 예상되고 이 같은 고성장세는 장기간 지속될 전망이다. 한편 HEV의 핵심이 되는 니켈수소전지(NiMH)와 리튬이온전지(LIB)의 코발

트 소요량은 현재 전체 코발트 시장의 약 30%를 차지하는데 동 시장의 고성장세로 코발트 수요는 크게 증가할 것으로 추정된다. 반면, 콩고 정국 변화로 코발트 공급 증가는 제한적인 상황이고 수요에 대해 구조적으로 비탄력적이기 때문에 코발트 가격의 상대적 강세는 지속될 전망이다. 따라서 코발트 사용을 효율화한 다성분계 원료의 채용이 확대될 것으로 예상한다.

국내 LIB 산업은 본격적 성장기에 진입: 08년 양적 성장에서 09년에는 질적 성장으로…

국내 리튬이온전지의 양적 성장에 이어 양극재료, 보호회로 및 battery management system 등의 분야에서 LIB 산업의 질적 성장이 가시화될 것으로 전망한다. 또한 HEV의 확산이 본격화될 경우 희토류 금속의 제한적 공급으로 인해 NiMH의 대체제로 지목받고 있는 LIB의 채용이 확대될 것으로 예상된다. 국내 LIB 시장은 장기 성장 국면 초입에 진입한 것으로 판단된다. LIB 부품업체 중 ‘에코프로’와 ‘파워로직스’를 유망종목으로 제시한다.

리튬이온전지 산업

양극활물질전구체

양극활물질활물질+도전체+결합체+용매

코발트, 니켈망간…

리튬

田中化學(니켈계)Toda Kogyo(니켈계)

國泰華榮(LCO)외 중국社

에코프로(NCM)

Umicore(LCO)田中化學

Toda KogyoNichia(LCO)

AGC seimi(LCO)엘앤에프(LCO)

삼성 SDILG화학

Sanyo…

리튬이온배터리

소성 혼합 교반 보호회로

09년 국내소비12,000톤/년

09년 국내소비12,000톤/년

09년 국내 생산9.1억셀/3조원

자료: 각사, IIT, 키움증권 리서치센터

2009. 5. 28

산업분석│2차전지산업

2차전지산업 Kiwoom.com

2

Contents

I. Summary 3

1. 2차 전지 산업 outlook 3

2. HEV가 리튬이온전지 산업에 미치는 영향 4

3. 코발트 가격 상승 요인 5

II. 리튬이온전지 Check Point 7

1. 2차전지 Overview 7

2. 09년 LIB 생산 8

3. 2차 전지 bottle neck, 란타늄, 코발트 10

III. 하이브리드 자동차 12

1. Why HEV? 12 2. 니켈수소전지 15

3. 2차전지 외 고려사항 16

IV. 2차 전지의 이해 17

1. 전지의 메커니즘, 종류 17

2. 대표적인 2차 전지 19

3. HEV용 유사경쟁기술 25

기업분석 27


3

I. Summary

1. 2차 전지 산업 outlook

글로벌 경기위축 불구

국내 LIB 23% 성장

리튬이온전지 부품업종에 대한 투자 매력이 증가하고 있다.

세계경제의 위축과 함께 리튬이온전지 성장세가 약화될 것으로 예상한다. 수요의 45%를 차지

하는 휴대폰 산업과 30%를 차지하는 노트북 컴퓨터 시장이 09년 각각 -7%YoY, 4%YoY(보조LIB포함시13%) 성장할 것으로 추정된다. 반면 전동공구용 LIB가 60% YoY의 대폭적인 성장을 보일 전망이며 글로벌 LIB 공급물량은 08년34억8천만 셀에서 09년 37억 셀로 09년 글로벌 LIB 시장은 약 6%YoY의 성장할 것으로 예상한다.국내 LIB 업체들은 08년 약 7.4억 셀을 공급하였고 09년 약 9.1억 셀을 공급하여 글로벌 평균을

웃도는 약 23%YoY 성장을 보일 것으로 전망한다. 1분기 국내 리튬이온전지 생산량은 약 1억7천만셀로 전년동기 1억8천만셀 대비 약간 감소하였

으나, 시장 점유율은 다소 증가하였다. 물량 측면에서도 IT업체 재고 소진에 따른 수요 증가로

3월부터는 지난해 보다 물량이 증가하고 있다.

양극재료물질 23% 성장

지난해부터 본격적인 공급을 시작한 국내 다성분계 양극활물질 업체의 양산 설비 증설이 진행

되고 있어 원재료 국산화 비중이 높아질 것으로 전망한다. 엘앤에프는 자회사 포함 10기의 라인을 구축하여 LCO기준 600톤/월 양극활물질 생산capa를 확보하였다. 에코프로는 NCA기준 30톤/월 생산설비와 함께 NCM전구체 100톤/월 양산설비를 2분기 증설완료 및 7월 납품 예정이다. 국내업체 공급능력 증가에 따라 안정적 원자재 공급 및 해외 수출을 기대하고 있다. 09년 국내 LIB 제조에 필요한 양극활물질은 약 11,600톤으로 지난해 보다 약 23%증가할 것으

로 예상한다.

양극활물질 (단위: 톤)

2006 2007 2008 2009한국 5,562 7,678 9,410 11,654 세계 31,395 37,753 46,441 49,215 자료: IIT, 키움증권

다성분계 양극활물질

사용 확대 예상

현재 국내 양극활물질의 80%를 차지하는 LCO(LiCoO2)계열의 양극활물질은 고가의 코발트를

주원료로 사용하고 있다. 반면 다성분계 양극활물질은 Li(NiCo Mn)O2, Li(NiCoAl)O2 등 코발트

를 대신하여 니켈, 망간, 알루미늄 등 비교적 풍부하고 저렴한 원료로 대체하여 LCO계열보다

상대적으로 저렴하다. 이에 따라 LIB업체의 다성분계 양극활물질 사용 확대를 예상한다.

리튬이온전지 생산 및 성장 전망 국내 월별 리튬이온전지 생산 현황

(백만셀)

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

2006 2007 2008 2009(E) 2010(E)

한국

글로벌

(% )

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2008

2009

자료: IIT, 각사 자료, 키움증권 리서치 센터 자료: IIT, 08년 / 09년 무역통계 자료 calibration, 키움증권 리터치센터 (M셀)


4

2. HEV가 리튬이온전지 산업에 미치는 영향

09년 HEV 영향 미미 09년 HEV 공급은 110만대로 전망한다. 이는 작년 51만대에 비하여 100%이상 증가한 수치이다.

자동차 생산 및 HEV 생산 (단위 천대)

2007 2008 2009E 2010EAuto-WW 69,498 66,905 63,486 67,598 Hybrid – WW 500 512 1100 1600

자료: US Dep. Of Energy

그러나 올해 자동차 생산의 1.7%를 차지하는 대부분의 HEV는 니켈수소전지(NiMH)를 사용하

고 있으며, 09년 LIB를 채용한 HEV 생산은 현대, 기아의 약 1만대, 벤츠 S class Hybrid 등 소량

에 머물 전망이다. 따라서 09년 HEV 확대가 LIB시장에 미치는 직접적인 영향은 미미할 것이다. 향후 2012년 경

LIB를 장착한 HEV가 100만대, LIB 5억8천만셀 수준으로 증가할 것으로 예상한다. HEV의 확대

는 향후 2년 후부터 LIB시장에 의미 있는 영향을 미칠 것으로 전망한다.

LIB / NiMH 공통원료

코발트

HEV용 니켈수소전지는 용량은 다소 작지만 평탄한 출력 전압, 높은 출력 특성, 넓은 작동온도

범위 등의 특성이 우수한 란타늄과 코발트를 사용한 AB5 계열이 사용되고 있다. 따라서 HEV용 전지 수요 확대로 인해 코발트, 란타늄 수요 증가가 예상된다. 09년 HEV와 관련된 코발트 수요는 약4000톤의, 08년 글로벌 코발트 생산량의 6%에 해당하는

분량이며 란타늄은 약 8000톤, 일본 희토류 수입의 30%수준이다.

2차전지용 코발트 수요

전체 생산 30%이상

코발트는 지난해 7만2천톤이 생산되었으며 전체 생산량의 25%가 2차전지 산업에 직접 공급되

었으며 코발트화합물 형태로 공급된 양을 포함하면 전체 생산량의 30%이상이 리튬이온전지와

니켈수소전지의 생산에 소비되고 있다.

09년 LIB / HEV용

코발트 증가 수요 7%

2008년 하반기 경기침체의 여파로 코발트, 니켈, 리튬 등 금속원료 가격 하락추세가 진행되었

다. 코발트 가격은 08년 중반 ~48$/lb에서 08년 말 ~13$/lb로 대폭 하락하였다. 이 가격하락의 여파로 채광 및 제련 규모도 크게 줄어든 상태이다. 그러나 09년 LIB용 코발트 수요 증가 및 NiMH용 코발트 수요 증가 는 약 5000톤으로 지난

해 코발트 생산량의 7% 수준으로, 제한된 코발트 수급에 상당한 영향을 끼칠 것으로 보인다.

또한 코발트 공급의 50%를 차지하는 콩고 정국 안정 역시 코발트 가격 상승을 압박 요인으로

작용할 것으로 보인다.

세계 XHEV 생산 XHEV용 LIB 공급 추정

(천대)

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

LIB

NiMH

(M셀)

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

LIB

XHEV

자료: DOE, Heidge, IIT, 키움증권 리서치센터 종합 자료: IIT, HEIDGE 2008, 키움증권 리서치센터


5

3. 코발트 가격 상승 요인

LIB 핵심, 코발트 배터리 재료로 사용되는 주요 금속원료는 다음과 같다.

2차전지용 금속 원료 요약

리튬 코발트 니켈 망간 희토류(REO)채광량(톤) 27,400 72,000 1,610,000 14,000 30,000매장량(톤) 11,000,000 13,000,000 150,000,000 5,200,000 6,000,0002차전지소비(톤) 3,500 25,000 30,000 1,000(1차전지) 10,000가격(톤) ~8,000$(탄산리튬) ~30,000$ ~11,000$ ~3,500$ ~8,000$자료: 미국지질조사, 각사, 키움증권 리서치센터

금속원료 중 가장 고가이며 현재 전지산업 소비비율이 가장 높은 원료는 리튬이온전지의 경우

는 코발트이며 NiMH의 경우 희토류(란타늄)이다.

코발트 가격 하락에 따른

생산 감소

코발트의 가격은 지난해 중반 50$/lb에 이 으나 경기침체의 여파로 지난해 말 제련을 포함한

생산원가 수준인 15$/lb이하로 떨어졌으며 이로 인해 많은 제련업체와 채광업체의 조업 및 생산

이 줄어든 상태이다. 년간 8000톤의 코발트를 생산하는 영국계 Camec(Cental African Mining & Exploration Co.)사는 코발트 가격의 하락으로 생산을 중단한 상태이며, 콩고 Gecamine사의 발표에 의하면 콩고 Katanga 지역의 절반 가량이 코발트 및 구리 가격의 폭락으로 생산이 중단된 상태이다. 현재 Katanga 지역의 수출은 상당 부분이 재고에 의지하고 있는 상태이며 재고량도 많이 줄어든 상태다. 또한 카메룬(Geovic사), 마다가스카르(Sherritt 사)등지에서 진행되는 코발트광산 개발 프로젝트도

모두 중단된 상태이다.

콩고

정국 안정에 따른 정부의

통제 강화 예상

중앙아프리카에 위치한 콩고는 1960년 독립 이후 주위 국가와 여러 종족이 얽힌 복잡하고 끈임

없는 내란과 내전이 발생하고 있는 지역이다. 그간 코발트가격은 주 생산국인 콩고의 정국 안정 및 내전의 확산에 따라 영향을 받았다. 내전이 악화되면 정부군과 반군 측의 군자금 확보를

위해 생산이 증가, 가격이 하락하고 정국이 안정되면 국가 주도의 생산과 수출로 가격이 상승

하는 패턴을 보이고 있다. 1999년과 2004년의 코발트 가격 상승은 2차 내전인 Ituri분쟁과 Kivu분쟁이 안정된 후 진행되었다. 근래에는 후투족과 투치족 사이의 분쟁을 겪고 있으며 현재 3차 내전은 지난 1월 투치족

Nkunda 장군의 체포로 진정 국면으로 진입하고 있다. 정국의 안정에 따라 자원 생산과 수출이 정부 주도하에 보다 체계적으로 이루어질 것으로 예상

되고 있다.

원유 가격 vs 코발트 가격 코발트 채광량 (톤)

($/bbl)

0

50

100

150

'99/1 '00/1 '01/1 '02/1 '03/1 '04/1 '05/1 '06/1 '07/1 '08/1 '09/1

($/lb)

0

10

20

30

40

50

60WTI

Co

2007 2008e콩고 25,300 32,000카나다 8,300 8,300잠비아 7,600 7,800호주 5,900 6,300러시아 6,300 5,800쿠바 3,800 3,900중국 2,000 2,000모로코 1,500 1,600브라질 1,400 1,200뉴칼레도니아 1,600 1,000기타 1,900 1,900Total 65,500 71,800

자료: 블룸버그, 키움증권 리터치센터 자료: 2008 미국 지질조사 자료


6

코발트 가격 상승 예상

전세계 공급량의 절반을 공급하고 있는 콩고의 공급량 변화는 코발트 가격에 직접적인 영향을

미친다. 즉 내전 시 군자금 확보를 위한 무분별한 생산은 공급과잉 및 가격하락으로 이어진다. 정국의 안정에 따라 자원 생산과 수출이 보다 체계적으로 이루어지며 이에 따라 코발트 가격

상승의 압력으로 작용할 것으로 예상한다. 올해 코발트 가격은 2월말 10.95$/lb 에서 5월말 13.95$/lb로 27%의 상승세를 보이고 있다. 코발

트 가격의 폭락으로 인한 생산 감소 및 콩고 정국을 고려하면 추가적인 가격 상승이 예상된다.

HEV, 전자산업 지속을 위해

서는 다성분계 전환 예상

제한된 원료공급 아래에서 성장하고 있는 휴대용 전자기기시장과 HEV시장을 지탱하기 위해서

는 코발트 사용을 줄이고 보다 풍부하고 저렴한 원료를 사용한 다성분계 양극활물질 사용 확대

는 피할 수 없는 추세이다.

양극물질별 특성 비교

양극물질 Capacity(mAh/g) 전압(Volt) specific energy(Wh/Kg) Energy Density(WH/l) LiCoO2 145 4 602 3073 Li(NiCoAl)O2 160 3.8 742 3784 Li(NiCoMn)O2 120 3.85 588 2912 LiMnO2 100 4.05 480 2065 LiFePO4 150 3.34 549 1976

자료: Argonne National Laboratory

Umicore의 자료에 의하며 LCO계열의 사용비중은 2005년 90%, 2008년 73%, 2012년 36%로 감소

할 것으로 예상하며, 2012년 NCM계열은 34%, NCA계열은 10%로 성장할 것으로 예상하고 있다. 또한 코발트를 사용하지 않는 LiMnO2계열은 일본은 NEC Tokin사에서 양산중이며, LiFePO4계열

도 활발히 연구 중에 있다. 종합하면 1)국내 LIB 생산 23%증가 및 전지업체의 원재료 단가인하 압력, 2) HEV용 코발트수요

증가, 3)코발트 가격 상승 압력에 대처하는 방법으로 코발트 사용을 효율화한 방향으로 변화할

것으로 예상한다. 이는 다성분계 양극활물질의 사용을 가속화 할 것으로 예상되며, 2009년 말에는 다성분계 양극

활물질 비중이 약 50%로 증가할 것으로 추정된다. 장기적으로는 HEV용 수요 증가로 LIB시장과 관련산업의 꾸준한 성장을 예상한다.


7

II. 리튬이온전지 Check Point

1. 2차전지 Overview

2차전지 주도하는 LIB

경량, 고용량, 고전압

모바일 IT 적합

2차전지는 납축전지, NiCd(니카드), NiMH(니켈수소전지), 리튬이온전지(리튬이온폴리머전지 포

함)가 2008년 기준 각각, 14조(59%), 1조(4%), 1.9조(8%), 7조(39%), 총24조의 시장을 이루고 있다

(후지경제, IIT참조). 납축전지는 다량의 황산 전해액을 포함하고 있으며 소형화가 힘들어 IT 및 전자기기에는 적합

하지 않다. NiCd, NiMH, LIB는 그 크기와 용도가 유사하다. LIB는 물량기준으로는 2004년 이후, 총액기준으로는 이미 1998년을 기점으로 NiCd(니카드), NiMH(니켈수소전지)를 능가하여 모바일

기기용 2차 전지 시장을 주도하고 있다.

대표전지 용량 및 가격

납축전지 NiMH LIB(18650) 노트북배터리 Tesla Motor 201.6V, 6.5Ah(1310Wh) 18650 *6 ea 6831개 cell

12V, 60Ah(720Wh), 15Kg 29.1Kg

3.7V, 2.4Wh, ~47g 10.8V, 5.2Ah 62Wh, 375V, 53KWh, 450Kg

2000 cc급 차량 2004 prius AA size 6셀 기준 Tesla Roadstar ~6만원 ~$3,000 * 3000~5000원 ~12만원 ~$36,000 *

주: * 배터리 교환가격

LIB 전자산업 최적

경량, 고압, 고용량

LIB는 리튬이라는 원재료의 특성상 매우 가볍다. 납과 비교할 경우 리튬의 밀도는 1/20에 지나

지 않으며 무게대비 용량이 우수하다. 또한 cell 당 전압이 3.6V 내외로 NiCd 나 NiMH 의 1.2V보다 3배 이상 크다. 즉 3개의 배터리를 하나의 LIB cell로 대체할 수 있어 휴대형 전자기기 제조에 매우 유용하여 전자산업에 널리 사용되고 있다.

리튬이온전지

09년 37억 셀 공급

2008년 글로벌 LIB 시장 규모는 34억셀이며, 2009년은 37억셀로 증가할 전망이다. 점유율은 Sanyo, 삼성SDI, Sony, BYD, LG화학 순으로 전체의 약 70%를 공급하고 있다. 국내 LIB 공급은 전체의 20~25%수준으로 지난해 7억4천만 셀 공급하였고 올해는 9억1천만 셀 공급

을 예상하고 있다.

2차전지 시장 규모(금액기준) (단위: 조) 주요 LIB 업체 생산 규모 (단위: 백만 셀)

2 차전지 2007 2008 2009 2010

LIB 6.4 7.0 7.5 7.8

NiMH 1.7 1.9 1.8 1.9

NiCd 1.1 1.0 0.9 0.8

납축전지 14.0 14.4 15.0 15.5

Total 23.2 24.3 25.2 26.0

Shipment 2005 2006 2007 2008 2009

Sanyo 443.5 503.6 599.6 725.0 761.3

Sony 242.9 343.1 411.7 508.0 563.9

SDI 199.6 275.2 375.3 476.0 503.0

BYD 140.3 198.0 282.0 350.0 336.0

LGC 119.0 161.0 226.9 262.0 411.0

Total 1,830 2,305 2,804 3,485 3,702

자료: 후지경제, IIT, 키움증권 리서치센터 자료: IIT, 키움증권 추정


8

2. 09년 LIB 생산

LIB application

휴대폰, 노트북

매년 공급되는 12억대의 휴대폰은 리튬이온전지의 가장 큰 시장이다. 2008년 기준 약 15억cell, 전체의 43%가 휴대폰 산업에 소비되고 있다. 올해 휴대폰 기준 -7%YoY 역성장이 예상된다. (휴대폰 배터리 기준 -6%YoY, 한국과 중국 일부

지역은 휴대폰 당 2개의 배터리가 공급되고 나머지 지역은 한 개의 배터리가 제공되고 있다.)

LIB 두번째 시장은 노트북 컴퓨터 시장이다. 08년 1억4300만대의 노트북 컴퓨터가 판매되었으

며 09년은 4%YoY 성장한 1억 5천만대 노트북 컴퓨터가 판매 될 것으로 예상한다. 노트북 형태

에 따라 3~8개의 셀을 소비하고 있다. 특히 올해에는 배터리 교체 수요가 증가할 것으로 예상

한다. 09년은 노트북 컴퓨터용 LIB시장 비중 증가로 약 13%YoY의 성장이 예상된다.

휴대폰 출하 컴퓨터 출하

(백만대)

0200

400600800

1,0001,200

1,4001,600

2007 2008 2009E 2010E 2011E

(백만대)

0

50

100

150

200

250

300

350

2006 2007 2008 2009E 2010E

노트북

데스크탑

자료: 키움증권 리서치센터 자료: Gartner, 키움증권 리서치센터

모바일 기기 및

전동공구 시장 확대 예상

디지털 카메라가 약 4%, 휴대용 전동 공구가 8%를 차지하고 있으며 전동공구 시장은 NiCd에서 점차 LIB로 이동하고 있다. 휴대용 전동공구용 LIB는 올해 3억1천만 cell, 58%의 성장을 예상하고 있는 시장이다.

Appl 별 LIB 수요

2006 2007 2008 2009(E)NBPC 558.7 712.8 977.0 1104.0Cellular 1205.8 1377.6 1507.0 1416.6PT 71.0 118.2 197.4 311.9DSC 88.4 117.7 141.2 146.9CAM 86.1 99.9 89.9 93.5DMP 75.3 89.7 82.5 85.8Game 54.8 49.6 61.5 59.7Others 165.0 238.0 428.4 484.1Total 2305.0 2803.6 3485.0 3702.4

자료: IIT, 키움증권 리서치센터

HEV성장

올해 HEV 시장은 작년에 비하여 2배 이상의 비약적 성장이 예상되지만 LIB시장 확대와는 다소 거리가 있다. 대부분의 일본업체가 현재 NiMH를 채용하고 있으며, LIB를 사용하여 HEV에

진입할 벤츠, 현대/기아 등의 HEV 공급량이 미미한 수준이기 때문이다. 하반기 1만대의 국산

HEV 생산이 예정되어 있으며 이에 필요한 LIB는 대략 540만 cell(프리우스급 용량으로 가정), 09년 국내 LIB 생산량의 0.5%규모이다.


9

그러나 하이브리드의 성장은 확정적이다. 미국의 연비규제, 유럽연합의 배출가스 규제 등의 각종 규제 및 화석연료의 감소로 인하여 여러 가지 방안이 모색되고 있다. 연료전지, 바이오 연로

등이 여러 기술 중에서 현재 하이브리드 자동차를 제외한 기술들은 연료의 대량생산, 기술의

진보 필요한 상태이다. 따라서 새로운 획기적인 기술이 개발되기 전까지는 당분간 하이브리드 자동차의 지속적인 성

장을 예상한다. 2008년 50만대 수준에서 2015년 4~5백만대 수준으로 10배의 성장을 예상한다.

세계 HEV 생산 XHEV용 LIB 공급 추정

(천대)

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

LIB

NiMH

(M 셀)

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

LIB

XHEV

자료: DOE, Heidge, IIT, 키움증권 리서치센터종합 자료: IIT, HEIDGE 2008, 키움증권 리서치 센터

향후 HEV가

LIB 성장 견인

하이브리드 자동차는 탑재된 2차전지 및 내연기관의 용량에 따라 HEV, PHEV로 구분된다. 전형적인 HEV는 1.5리터급 엔진과 1.3KWh의 2차 전지를 탑재하고 있으며 PHEV는 2차 전지의

용량은 증가하고 내연기관의 용량은 감소할 것으로 보인다. EV는 내연기관 없이 전기의 힘만으

로 주행한다. 하이브리드 기술 및 전지기술의 발전에 따라 전지 용량이 증가할 것이다. 현재 HEV는 안전성과 관련하여 NiMH를 사용하고 있으나 원료의 제한으로 인해 LIB의 채용이

불가피하다. 2012년 하이브리드 자동차용 LIB는 현재 LIB생산의 1/3을 규모로 성장이 예상되며

그 이후 NiMH와 시장을 양분할 것으로 추정한다.


10

3. 2차 전지 bottle neck, 란타늄, 코발트

란타늄 수급으로

NiMH 공급제한,

향후 HEV용 LIB 채용 가속

NiMH의 주 원료인 란타늄의 90%를 공급하고 있는 중국은 지난해 보다 20% 감소한 3만톤

수출 계획을 발표하였다. 한편 중국은 희토류 금속 수출을 점차적으로 줄여나가고 있는 추세이

다. 2004년 48,040t, 2005년 48,040t, 2006년 45,752t, 2007년 43,573t, 2008년 37,189t, 2009년 30,086t (출처 metal pages)으로 란타뮴을 포함한 희토류 금속(정확히 말하면 원료인 rare earth oxide, La2O3등의 산화물) 수출을 통제하고 있으며 가격도 가파르게 상승 중이다. 따라서 일정 수준 이상의

NiMH 공급은 불가능할 것으로 보인다. 희토류 3만톤은 NiMH 약 3백만대 생산에 필요한 양이

며, 실제 중국이 수출하는 희토류는 란타늄을 포함한 다른 희토류를 포함하고 있어 생산 가능

한 HEV는 이보다 훨씬 적을 것이다. 이러한 중국의 희토류 수출정책은 NiMH 공급을 제한하

여 향후 HEV용 LIB채용을 가속시킬 것으로 예상한다.

세계 희토류 매장량 (단위 천톤, REO기준)

발표자료 회수가능량

중국 43,000 4,650 미국 13,000 ?인도 1,100 825 호주 5,200 577 브라질 109 ?러시아 19,000 ?베트남 9,000 ?기타 10,360 ?합계 100,769 6,052

자료: BCC research

란타늄 가격 (단위: 천원)

$/Kg 2006 2007 2008Lathanum oxide 1.75 3.1 7.75

자료: Metal pages

코발트

2차전지 핵심원료

코발트는 지난해 7만2천톤이 생산되었으며 2차전지 산업에 직접 공급된 물량과 황산화합물등

코발트화합물형태로 공급된 양을 포함하면 30%에 이를 것으로 추정한다. 배터리 폐기물 수집

이 권장되고 있으나 대형 전지에 비하여 소형 폐전지의 회수율은 15%수준으로 보고되고 있어

(12th International Congress of Battery Recycling) 회수량은 많지 않은 것으로 추정된다.

코발트 가격 하락에 따른

공급 감소

코발트는 2차전지 이외 제트 엔진, 산업용 가스 터빈 및 초경합금, 염료의 원료로 사용된다. 2008년 경기침체의 여파로 2차전지, 항공산업, 초경합금 수요감소로 코발트 가격이 생산원가인

15$/lb로 하락한 상황으로 채광 및 제련이 급감한 상태이다. 년간 8000톤의 코발트를 생산하는

영국계 Camec(Cental African Mining & Exploration Co.)사는 코발트 가격의 하락으로 생산을 중단

한 상태이며, 콩고 Gecamine사의 발표에 의하면 콩고 Katanga 지역의 절반 가량이 코발트 및 구리 가격의 폭락으로 생산이 중단된 상태이다. 현재 Katanga 지역의 수출은 상당 부분이 재고에

의지하고 있는 상태이며 재고량도 많이 줄어든 상태다. 또한 지난해 코발트 가격상승으로 카메룬, 마다가스카르 등지에서 진행 중이었던 코발트 광산

개발 프로젝트들도 중단된 상태다.


11

코발트 응용 분야 (2007 기준) 코발트 국가별 채광량 및 매장량 (단위: 톤)

cobalt mar ket 2007

Alloy

magnets

hard material

compounds

battery

colors

others

채광량(2008e) 매장량

콩고 32,000 콩고 4,700,000

카나다 8,300 쿠바 1,800,000

잠비아 7,800 호주 1,800,000

호주 6,300 미국 860,000

러시아 5,800 뉴칼레도니아 860,000

쿠바 3,900 잠비아 680,000

중국 2,000 중국 470,000

모로코 1,600 카나다 350,000

브라질 1,200 러시아 350,000

뉴칼레도니아 1,000 브라질 40,000

기타 1,900 기타 1,100,000

Total 71,800 Total 13,000,000 자료: 미국 지질조사 자료, 키움증권 리서치센터 자료: 미국 지질조사 자료, 키움증권 리서치센터

코발트 가격 상승 예상

금속 거래 업체에 따르면 현재 코발트 재고 감소속도와 채광과 제련에 소요되는 기간을 고려할

때 코발트 가격 회복이 되어도 단기적으로는 수급상황이 나빠질 가능성을 내포하고 있다고 분석한다. 코발트는 세계 생산량의 절반 정도가 아프리카 중부에 편중되어 있으며 최대 산지인 콩고의 정국에 따라 큰 변동성을 보이고 있다. 1960년대 벨기에에서 독립한 콩고를 중심으로 한 아프리카

중부 지역은 콩고, 짐바브웨, 잠비아, 르완다, 우간다 등 여러 국가 및 부족들간의 독립운동, 혁명, 반란, 내전 등으로 수십년 간 매우 불안한 정치상황이 지속되고 있다. 고가의 코발트, 탄탈

늄 등 천연자원은 정부군과 군벌들의 자금원의 역할을 해 오고 있어 내전이 확산되어 군자금

확충을 위해 생산이 증가하면 코발트 가격이 하락하고 정국이 안정되어 정부가 수출을 주도하

면 가격이 상승하는 과정을 반복하고 양상을 보이고 있다. 2009년 1월 투치족 반군지도자인 Nkunda 장군이 체포되면서 정국이 안정화 되면서 코발트 가격은 2월말 10.95$/lb 에서 5월 13.95$/lb로 27%의 상승이 이어지고 있다. 콩고 정국을 장기적으

로 예측하기는 힘들지만 당분간 코발트 가격 강세가 예상되고 있다.


12

III. 하이브리드 자동차

1. Why HEV?

자동차 운행에 필요한 출력

도심 20KW, 교외 40KW

자동차의 운행시 필요한 에너지를 살펴보면 예상외로 적은 출력으로 일상적인 주행이 가능하다. 아래

자료는 영국 도심의 출퇴근시 평균적인 주행 자료이다. 승용차 기준으로 평균 20분 주행을 가정하였

다. 위쪽은 속력을 아랫쪽은 필요한 출력을 표시하였다. 도심 지역에서는 대략 20KW(약 27마력)의 출력이 가속 시 1분 미만 간헐적으로 필요하고, 정체 및신호등이 없는 교외 혹은 고속도로 지역에서는 40KW내외의 출력이 필요하다. 즉 내연기관에서 나오는 에너지와 배터리에서 공급되는 출력의 합이 20KW 혹은 40KW 수준으로 1분간 지속되면 50Km/h, 100Km/h 대의 일상적인 주행이 가능하다.

자동차 주행 시 속도, power 분석

자료: DIMEC, I. Arsie : ICAT2006


13

잉여에너지, 제동에너지를

2차전지에 저장/재사용으로

연비 2배 이상 개선

정차 시 혹은 정속 주행 시 내연기관에서 발생하는 잉여의 에너지는 2차 전지에 충전되고 필요한 시점에 재사용하면 연비가 획기적으로 개선된다.

하이브리드 차량과 내연기관 차량의 에너지 분석

Energy in 47.3 Reformer Engine Drive Train Wheals

Idle0

Accessories2.2

Brake Recovery

Rolling andAir resistance

6.8

29.5Engine loss

0Reformer loss

2.9Braking loss

5.6Drive train loss

47.3 15.6 12.6

HEV2.6

Energy in 100 Reformer Engine Drive Train Wheals

Idle17.2

Accessories2.2

Brake Recovery

Rolling andAir resistance

6.8

62.4Engine loss

0Reformer loss

5.6Braking loss

5.6Drive train loss

100 18.2 12.6

내연기관차량

0

2.9

자료: 사이언스 2004.8.13, pp 974 Nurettin 외

2명의 탑승자가 있을 경우 일반 내연기관 차량과 프리우스, 인사이트 하이브리드 차량을 비교한 경우

연비가 2배 이상 정도 개선되는 것으로 보고되고 있다.

내연기관차량과 하이브리드 차량의 연비 분석

내연기관차량 프리우스 인사이트

무게(Kg) 1500 1368 1000Power(KW) 102 74 60연비(MPG) 21 53 69회생제동 41% 38%

자료: 사이언스 2004.8.13, pp 974 Nurettin 외

HEV 보급

09년 110만대

2008년 세계적으로 51만대의 HEV가 보급되었다. 전체 자동차 시장에 비하면 0.8%로 미미한 규모지

만 각국의 규제 사항, 화석연료 고갈 등을 고려할 때 시장이 확대될 수 밖에 없는 상황이다. 올해 초 도요타와 혼다가 공격적인 가격으로 HEV시장을 공략하고 있다. Prius(판가205만엔) 50만대, Insight (판가 189만엔) 20만대 등 총 110만대의 HEV가 보급될 것으로 예상한다.


14

U. S. HEV Sales

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Honda Insight Toyota Prius Honda CivicFord Escape Honda Accord Lex us RX400h

Toyota Highlander Mercury Mariner Lex us GS 450hToyota Camry Nissan Altima Saturn VueLex us LS600hL Saturn Aura Chevy TahoeGMC Yukon Chevy Malibu Cadillac Escalade

Chrysler Aspen

자료: US Dep. Energy 2008 data

미국에서 판매되는 Prius, Camry, Civic, Altima, Ford Escape 는 현재 니켈수소전지를 하이브리드 용 2차전지로 사용하고 있다. 올해 하반기 벤츠 S-400, 현대 아반테, 기아 포르테 등 리튬이온전지를 사용한 상용 하이브리드

자동차 판매가 시작될 예정이다. 2012년 LIB를 사용한 HEV는 100만대에 이를 것으로 예상한다.

HEV 보급 추이 2차전지 별 HEV 보급 전망

(천대)

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

XHEV

(천대)

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

NiMH

LIB

자료: HEIDGE, US Dep. of Energy 자료: HEIDGE, 키움증권 리서치센터


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2. 니켈수소전지

수소저장합금을 사용한

NiMH 안전성,

넓은 작동 온도, 고출력

까다로운 안전성을 요구하는 HEV는 NiMH을 2차 전지로 사용하고 있다. 니켈수소전지는 니카

드 전지의 Ni(니켈수산화물)양극을 그대로 사용하고 음극을 MH(Metal Hydride)로 대체한 전지이

다. 순간적으로 고출력이 필요하고, 넓은 작동 온도 범위, 장기간 사용하는 용도에 적합하며 폭발, 발화의 위험성이 적다. 음극으로 사용하는 수소저장합금(MH)이란 수소와 가역적으로 반응하여 금속수소화물을 형성

하는 금속화합물로 수소를 고상반응에 의해 흡수하기 때문에 안전하며 대량의 수소를 저장할

수 있다. 음극용 MH재료는 일반적으로 A-type 원소(hydride forming element)와 B-type원소(전이원

소)가 결합되어 있다. A-type 원소는 수소와의 친화력이 매우 높은 원소이며, B-type원소는 수소

와의 친화력은 낮으나 합금의 동역학적 특성을 제어할 수 있는 천이금속들이 사용된다. 용량은

AB2계열에 비하여 다소 작지만 평탄전압, 높은 출력 특성 등의 특성이 우수한 란타늄과 코발

트를 사용한 AB5 계열이 HEV용으로 널리 사용되고 있다.

하이브리드 차량에 사용되는 여러 전지의 비교

Prius 2004 Ford Escape High lander Insight Altima Tesla S-400 Hybrid Volt (예상) Type NiMH NiMH NiMH NiMH NiMH LIB LIB LIP 전압 201.6V 300V 288V 144V 244.8V 375V 240V 전류 6.5Ah 6Ah 6.5Ah 용량 1310Wh 1800Wh 930Wh 53KWh 700Wh 16KWh 무게 29.1Kg 92Kg 69Kg 32.5Kg 450Kg 200Kg 3000$ 파나소닉 Sanyo JCI-saft LGC

자료: 각사 자료, 키움리서치센터

원래 니켈수소전지는 1980년대 미국의 세브론의 합자회사인 Eenrgy Conversion Device (Ovonic) 사에서

개발되었으나 미국 내 원료 매장량이 극히 적은 관계로 양산은 금속제련기술과 관련 물질을 확보한

일본 및 중국기업에서 이루어 지고 있다. 공급 가능한 희토류 전체 규모는 6백만톤으로 코발트 매장량의 절반에도 못 미친다. 향후 란타

늄이 HEV용 니켈수소전지 공급의 병목으로 작용할 것으로 추정되며 부족한 하이브리드용 2차전지의 공급을 리튬이온전지가 대체할 것으로 예상한다.

Tesla 용

리튬이온전지 가격

36,000$

PHEV, EV 2차 전지 가격이

관건

PHEV(Plug in Hybrid Vehicle)는 HEV보다 4배 이상의 대용량의 2차 전지를 탑재하여 일반전원으로 전지를 충전하여 내연기관의 비중을 줄인 차량으로 개념면에서는 HEV와 유사하다. EV(Electric Vehicle)은 내연기관 없이 2차전지만으로 주행하는 차량으로 HEV보다 50배 큰 2차 전지를

사용한다. 시판 중인 Tesla 의 리튬이온전지 가격은 약 36,000$로 일반 승용차 가격에 해당한다. 자동차 업체들은 현재 사용하는 NiMH, LIB보다 풍부한 원료를 사용하는 공기아연전지(도요타), 연료

전지(혼다), 울트라 캐퍼시터(북미 업체들) 등의 개발을 병행하고 있다.


16

3. 2차전지 외 고려사항

2차전지만큼 중요한

과급전류장치

연료의 공급량으로 출력이 조절되는 내연기관과는 달리 전지는 출력을 가변적으로 조절하기 쉽지 않은 메커니즘을 가지고 있다. 반면 자동차 운행시 고출력은 간헐적으로 짧은 시간만 필요하다.

HEV의 내연기관/배터리 출력 배분

자료: National Renewable Energy Laboratory 2006, ICAT 2008

전지에서 발생하는 일정한 전력을 전류과급장치에 단기간 저장하였다가 필요 시 간헐적으로 다량 공급할 수 있는 장치를 사용하면 2차전지의 용량 및 무게를 최소화할 수 있다. 짧은 시간에 많은 전력

을 공급하는 데는 화학적 메커니즘에 기반한 2차 전지보다 전하를 직접 저장하는 콘덴서의 충방전

메커니즘이 유리하며 콘덴서를 사용하여 과급전류 장치를 제작한다.

회생제동

기존 차량에서 제동 과정은 운동에너지를 열에너지로 변화시켜 속도를 감소시킨다. HEV에서는 운동

에너지 중 절반가량을 전기에너지로 변환 가능하다. 회생제동을 사용할 경우 회수 할 수 있는 에너지

는 대략 운동에너지의 50%정도이다. 제동은 짧은 시간에 이루어 지기 때문에 많은 전력을 짧은 시간

에 저장할 수 있는 장치가 필요하다. 전류과급장치와 마찬가지로 콘덴서가 이러한 빠른 충전 특성에

부합한다.

BMS

과도한 충전, 급격한 방전 등은 2차전지의 특성을 약화시키며 전지의 용량과 수명을 감소시킨

다. 전지의 수명을 늘리기 위해서는 충전과 방전을 조절하고 고가의 2차 전지를 전기적 충격에

서 보호하는 역할을 하는 Battery management system이 2차 전지와 관련된 중요한 요소이다. 울트라 캐퍼시터는 콘덴서의 일종으로 과급전류공급, 회생제동에 적합한 충방전 특성을 가지며 이러

한 대용량 콘덴서를 기반으로 한 BMS가 HEV의 중요한 위치를 차지하고 있다. 전류과급장치도 BMS의 한 기능이라 볼 수 있다.

HEV 부품 가격 비중(2009 예상)

BMS40%

모터

11%

배터리

49%

자료: Fuji Chimera Research Inst. 2005


17

IV. 2차 전지의 이해

1. 전지의 메커니즘, 종류

전지의 기본원리

이온화 에너지 차이에 의한

산화-환원 반응 및

이 과정에 수반된

전자 이동

19세기 초 볼타가 전지를 발명한 이래 납축전지, 망간전지, 알카리전지, 리튬전지 등 많은 종류

의 전지가 개발되었고 전기/전자공학의 발전과 함께 고출력화, 경량화, 소형화 신뢰성의 향상

등 큰 진보를 이루어 왔다. 화학전지의 기본적인 원리는 화학반응에 수반된 전자의 흐름이다. 이온화 경향이 상이한 두 금속간 산화-환원 반응 및 이 과정에서 물질 간 이동하는 전자의 흐름을 이용한다. 산화-환원반응은 마치 구슬이 높은 곳에서 낮은 곳으로 구르는 것과 유사하다. 이온화 경향이

큰 금속은 이온화 경향이 작은 금속 이온에 전자를 주고 자신은 산화된다. 반대로 이온화 경향

이 작은 금속이온은 금속으로 환원된다. 이러한 화학반응에 수반된 전자의 이동이 전지의 기전

력이 된다. (이온화경향: 원자 또는 분자가 이온이 되려고 하는 난이도를 말하며, 쉽게 이온화되는 것을 이온화경향이 크며 산화되기 쉽다고 말한다. 이온화경향이 큰 원소가 그보다 이온화경향이 작은

원소의 이온과 만나면 이온화경향이 큰 원소가 산화되고 이온이었던 원소는 환원된다)

이온화 에너지

(KJ/mol)

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103

(원자번호)

자료: 위키백과사전

전지의 구성

산화/환원 전극

이온이동 통로 전해질

전지의 기본적인 구성은 서로 다른 이온화 경향을 가진 두 가지 물질이 전극이 되며 이온 이동

을 도와주는 전해질로 구성되어 있다. 두 물질간의 산화 환원 반응이 충분히 이루어 지거나 전해액이 이온 수송을 할 수 없는 상태가 되면 더 이상의 반응이 발생하지 않게 되고 기전력 발생이 중단된다.

전지 금속 재료의 이온화 경향

← K - Ca - Na - Mg - Al - Zn - Fe - (H) - Cu - Ag - Au → 쉽다 ←

어렵다 ← 낮다 ←

강염기성을 띤다 ←

이온화 하기 환원 되기

안정성 산화물은

→ 어렵다 → 쉽다 → 높다 → 산화 되기도 어려움


18

물리전지인 태양전지 및 우주선 등에 사용하는 원자력 전지는 다른 메커니즘으로 작동하며 이러한 전지를 제외한 거의 모든 전지는 두 물질 간 이온화 에너지 차이에 바탕으로 한 화학전지

이다.

전지의 분류

이온화 경향의 차이가 전압의 차이를 결정하기 때문에 사용된 양극과 음극의 소재에 따라 발생

되는 전압의 차가 결정되며 이로 인해 망간 건전지는 1.5V, 휴대폰에 사용하는 리튬 이온전지는

3.6V로 서로 다른 전압을 가진 전지가 가능하게 된다. 전지를 구성한 양극/음극/전해질의 종류

에 따라 분류한다. 또한 충전/방전의 가역성에 따라서 1차전지/2차전지로 구별할 수 있다. 통상 우리가 건전지라

부르는 망간전지나 알카라인 전지, 수은전지는 사용 후 원래 상태로 환원이 되지 않아 재사용

이 불가능하다(1차전지). 양극/음극/전해질의 재료 및 화학반응에 따라 가역반응이 가능하기도 하다. 즉 전극에 전압을

역으로 인가하여 양극 및 음극의 산화 환원 반응이 반대로 일어날 경우 충전이 가능하게 된다. 이는 사용한 재료에 따라 선택적으로 가능하며 이 경우가 충전/방전이 가능한 2차전지이다.

전지의 분류

화학전지

일차전지 이차전지

망간전지알카라인전지리튬전지(단추형)공기아연전지…

납축전지니카드(NiCd)전지니켈수소(NiMH)전지

리튬이온전지리튬폴리머전지…

연료전지 태양전지

물리전지

원자력전지

무인우주선 등


19

2. 대표적인 2차 전지

납축전지 과산화납을 양극으로 납을 음극으로 사용하고 전해액은 비중 1.2의 묽은 황산을 사용한다.

음극 Pb(solid) + HSO4-(수용액) + H20 <→ PbSO4(solid) + H3O+(수용액) + 2전자 양극 PbO2(solid) + 3H3O+(수용액) + HSO4-(수용액) + 2전자 <→ PbSO4(solid) + 5H2O

방전이 진행되면 양극과 음극이 모두 회백색의 황산납으로 변화하여 반응속도가 줄어들고 부산물로

물이 생성되어 전해액의 농도가 낮아지게 된다. 단위 셀당의 기전력은 2V 이다.

니켈수소전지

양극활물질은 니켈수산화물, 음극활물질은 수소저장합금(희토류 금속인 란타늄, 세리움, 네오듐등의

금속수소화물), 전해핵은 수산화칼륨을 주성분으로 하는 알카리수용액을 사용한 전지이며 단위 셀 당기전력은 1.3V이다.

니켈수조전지 메커니즘

자료: 세방전지

리튬이온전지

1960년대에 제안되었으나 리튬 음극의 수명 및 안전성 문제로 상용화가 지연되었다. 1993년 소니에

의하여 상용화된 리튬이온 전지는 그라파이트음극을 사용하여 안전성을 높였다. 리튬이온전지는 경량, 대용량, 우수한 충/방전 특성을 가지고 있다. 1)메모리 효과를 가진 니카드 전지와는 달리 리튬전지는 간헐적이고 반복적인 충전에도 성능의 감소

없이 사용할 수 있다. 2) 리튬은 모든 금속 중 가장 가벼운 금속으로 이를 사용한 전지 역시 매우 가볍고 단위 무게당 에너지 밀도는 160WH/kg으로 납축전지의 6배 니카드 전지의 2배이다. 3)기전력이

3.6V로 커서 니켈기반의 전지(NiCd 혹은 NiMH) 기전력 1.2V의 3배로 소형화 가능하다. 이러한 우수

한 특성으로 인해 모바일 제품의 용도에 최적이며 광범위하게 사용되고 있다.


20

리튬이온전지 메커니즘

분리막

Discharging

Li Li

Li Li

Li Li

Li

Li

Li

Li

Li

Li

전해액

양극 음극

전류

graphite

리튬 M 산화물

Li 1-xCoO2 + Li xC6 → C6 + LiCoO2

리튬이온 전지의 양극에는 Li계 금속(니켈, 코발트 또는 망간)산화물을 음극에는 탄소를 사용하고 전해액으로는 유기용매를 사용한다. 리튬이온은 전극사이를 오갈 뿐 산화/환원되지 않는다. 산화/환원에 참여하는 것은 코발트이다.

리튬폴리머전지

리튬이온폴리머 전지는 리튬이온전지 누액 문제를 해결하기 위하여 액상의 전해질 대신 고체

상태 혹은 겔 상태의 고분자 전해질을 사용하며 양극과 음극 재료는 동일하다.

활물질에 따른 리튬이온전지 기전력 LIB 구조

전해액

분리 막

음극 집전체(구리)

양극 집전체(알미늄)

음극 합체

양극 합체


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집전체

방전 시 전기화학반응에 의해 생성된 전자를 모아 외부회로에 전달할 수 있도록 한다. 또한 충전 시필요한 전자를 전지 내부 반응물질로 공급하는 역할을 한다. 음극 집전체로는 구리박막을 사용하고

양극 집전체로는 알루미늄 박막을 사용한다.

음극

음극 재료로는 리튬이 에너지 저장 측면에서 3.86 Ah/g의 가장 효율적이나 리튬금속의 격렬한 반응성

으로 인해 폭발 등의 안정성 문제를 가지고 있어 수명이 짧은 문제가 있어 상용화에는 한계가 있다. 리튬의 이온화 경향과 유사한 LIC(Lithium Intercalated Carbon)는 용량 면에서 리튬보다 작으나 수명과

안정성에서 우수하다. LIC 재료로써는 흑연이나 탄소가 이용된다. 음극활물질을 전도성이 우수하고 전기화학반응에 안정한 도전체 및 결합재와 혼합하여 고체화하고

구리박막 집전체와 결속시켜 음극을 형성한다

양극

양극에 리튬화합물을 사용하는 것이 보통이다. 양극 재료는 구조적으로 이온이 이동할 수 있는 층상

화합물 또는 3차원 구조의 이온 이동 통로를 가진 재료를 사용한다. 주로 Li을 기본으로 Co, Ni, Mn, Al 등의 산화화합물을 사용한다. 안정성은 Mn > Co > Ni 순이며, 전기 용량은 반대의 순서를 가진다. 현재 LiCoO2가 가장 널리 사용되고 있으나 코발트보다 저렴한 니켈, 망간, 알루미늄을 사용한 양극

활물질인 NCA(리튬, 니켈, 코발트, 알루미늄 화합물), NCM (리튬, 니켈, 코발트 망간 화합물)도 점차

확대 추세이다. 음극과 유사하게 양극활물질을 전도성이 우수하고 전기화학반응에 안정한 도전체 및결합재와 혼합하여 고체화하고 알루미늄박막 집전체와 결속시켜 양극을 형성한다

전해액

전해액은 양극 및 음극에서 리튬이온을 운송하는 매질의 역할을 하며 유기용매에 리튬염이 용해된

전해질을 사용한다. 발화가능성이 있음에도 유기용매를 사용하는 이유는 LIB의 높은 전압에 있다. LIB는 통상 4 V 내외의 기전력을 갖는다. 이와 같이 높은 전압에서는 수용액이 전기분해를 일으키기

때문에 전해액으로서 사용하는 것이 불가능하다. 이 때문에 높은 전압에서 견딜 수 있는 전해액으로

서 유기용매(비수전해액)를 사용한다. 비수전해액으로 중요한 용매는 고유전율 용매이다. 고유전율 용매 중에서는 이온의 해리도가 크기 때문에 많은 리튬이온이 존재하는 것이 가능하다.

분리막

분리막은 양극과 음극이 직접 접촉하여 물리적인 단락이 발생하지 않도록 분리하는 박막이다. 양극과

음극 사이에 Li이온이 이동할 수 있도록 작은 기공을 가지고 있는 다공성 박막이다. 리튬이온전지에

서 분리막은 간단히 양극, 음극을 분리하는 것만이 아니라 안정성 향상에 중요한 역할을 한다. 전지내부가 비정상적인 상태로 온도가 급격히 상승할 경우 폭발이나 발화의 가능성이 있다. 전지의

내부온도가 상승할 경우 박막의 열가소성 성분이 녹아 기공을 폐쇄하면 Li이온의 이동이 중단되고

더 이상 전류가 흐르지 않게 되고 온도상승이 중지된다. 이를 분리막의 봉공 또는 셧다운이라고 부르

며 분리막의 매우 중요한 작용이다. 셧다운 후에도 어떤 이유로 전지 온도의 상승이 계속되어 막의 내열온도를 넘으면 분리막이 파괴되

어 버린다. 이것을 분리막의 브레이크다운 또는 파막이라고 부르고 이러한 상황이 되면 양극부가 단락를 일으키기 때문에 위험하다. 따라서 셧다운 온도와 브레이크다운 온도의 차가 커야한다.

LIB 내부 안전장치

보호회로

안전변

분리막

외부의 충격으로 인한 전지의 단락 및 비정상적인 과충전과 같은 상황에서 전지 내부 온도가 상승하

게 되면 전해액으로 사용하는 인화점이 낮은 유기용매 및 반응성이 매우 높은 석출된 리튬금속 등으

로 인해 급격한 온도 및 압력의 상승으로 폭발의 위험을 가지고 있어 안전장치를 필요로 한다. 또한 과방전에 의해 전압이 0V부근까지 도달하면 음극의 집전체인 구리의 용출이 시작되어 전지용

량이 급격히 노화함으로 과방전 제어회로가 필요하다.


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리튬이온전지모듈은 온도, 전압 및 전류를 검출하여 과충전, 과방전, 과전류 및 온도 상승 시 전류를

차단할 수 있도록 전류 검출회로 및 온도센서를 가지고 있다. 전지내부에는 PTC(positive temperature coefficient)소자 있어 일정 온도 이상에서 저항이 급격히 증가하여 전류를 차단하도록 한다. 안전변(safety vent)은 비정상적인 내압상승 시 내부가스를 외부로 배출하도록 한다. 리튬전지는 내부에 양극과 음극의 물리적 접촉에 의한 전기적 단락을 방지하며 리튬이온을 전달할

수 있는 다공성 분리막을 포함하고 있다. 분리막은 또한 shut down 기능을 수행한다. 셧다운이란 내부

단락 등 전지내부에서 열 폭주가 발생할 경우 고분자로 구성된 분리막이 용용되어 다공성 기공을 폐쇄함으로써 리튬이온의 이동을 중지시키고 전지의 반응 및 발열을 막는 것을 의미한다.

LIB 특허

3M – 캐소드 구성물질 관련특허 보유, Sony, Pansonic, Sanyo, Lenovo, Hitachi 등이 특허 분쟁 후 합의를 하였으나 자세한 특허 및 합의 내용에 대하여는 기밀로 하고 있어 정확한 내용 확인에 어려움이 있으나

Jeffrey Dahn 교수의 캐소드물질관련 특허로 알려져 있다. 권리자가 3M으로 되있는 Dahn교수의 특허 내용은 음극에 리튬 및 니켈, 코발트, 망간의 금속산화물을 포함한 전지를 그 내용으로 하고 있다. 반면

Sony등 일본계 회사들은 양극물질, 전해질 물질 및 분리막에 관련된 주요 특허를 보유하고 있다.

2004 미국등록현황

sony, 8%

sanyo, 12%

motorola, 10%molienergy limited, 4%

mitsbshi, 10%

matsushita, 13%

canon, 5%fuji, 6%

toshiba, 6%

Valence technology, 12%

bell communcationresearch, 4%

samsung, 4%

nec, 6%

자료: 대한민국 특허청

LIB 제작 과정

양극활물질 금속원료 (Li, Ni, Co, Mn 금속 혹은 화합물) → 전구체 물질형성 → 소성 → 양극활물질

[전구체 합성법] 고상합성법(solid state reaction): 원료분말 혼합 → 하소공정(유기물기화제거) → 소결(산화물 생성) 졸 -겔 합성법(Sol-Gel process); 메탈-alkoxide 를 이용한 가수분해와 액화반응으로 산화물합성 고상합성법보다 입자가 작고 균일하며 표면적이 크다.

[공침법 (co-precipitation)] 원료물질을 함유한 염화물, 질화물 등을 염기성의 공침액 내에서 수산 화물로 침전시키고 이것을 하소하여 산화물 분말을 제조하는 방법 LiNixMny Co(1-x-y)O2 계열의 활물질 합성에 유용하다

전극제조 활물질, 도전체, 결합체, 용매를 혼합/가공하여 고체형태의 극물질을 제조하고 금속전극과 접착하

여 전극을 제조한다. 분리막과 함께 두 전극물질을 감아 용기에 삽입한다.


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리튬이온전지 제작 과정

전극 제조

Mixing

Coating

Calendering

Slitting

Cell조립

전극적층

Case봉입

전해액주입

Sealing

Formation

Final cell Ass.

Formation

Pack 조립

결선, 보호회로

Pack 조립

Final test

Cell Manufacturing Pack Integration

자료: 키움증권 리서치센터

2차 전지 비교

전지 용량/가격 비교

납축전지 NiMH LIB(18650) 노트북배터리 Tesla Motor 201.6V, 6.5Ah(1310Wh) 18650 *6 ea 6831 개 cell

12V, 60Ah(720Wh), 15Kg 29.1Kg

3.7V, 2.4Wh, ~47g 10.8V, 5.2Ah 62Wh, 375V, 53KWh, 450Kg

2000 cc 급 차량 2004 prius AA size 6 셀 기준 Tesla Roadstar ~6 만원 ~$3,000 ~5000 원 ~12 만원(BMS) ~$36,000

2차 전지 원재료

LIB 구성 물질 리튬이온전지의 주 재료는 리튬이지만 원자량이 작은 금속으로 무게 비중은 작은 편이다. 대표

적 양극물질인 LiCoO 의 경우 전체 무게의 60%는 코발트, 33%는 산소 나머지 7%가량이 리튬

이며, 코발트의 재료비가 가장 크다(LCO 기준). 대표적인 다성분계인 LiNiMnCoO2의 경우 니켈, 망간, 코발트의 비중에 따라 다르지만 코발트

의 사용을 1/2이하 또는 그 이하로 줄이는 게 가능하다. 양극활물질인 LiCoO 1톤은 셀 ~8만개를 제작할 수 있는 분량이다. 가격은 금속가격에 따라 가변적이며 3~6만$/톤, 국내 양극물질 소비량은 ~1000톤/월 수준이다.

리튬 리튬이온전지의 주 원료인 리튬은 원자번호 3번의 부드러운 은회색 알카리 금속이며 비중이 0.534g/cc로 매우 가볍고 반응성이 강한 물질이다. 습기/물과 폭발적으로 반응하여 취급이 매우 까다롭다. 강한

반응성으로 염소산염 등의 화합물로 존재할 수 밖에 없으며 탄산염형태로 가공된 물질을 리튬이온전

지의 재료로 사용한다.


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현재 확인된 경제성을 갖춘 매장량은 대략 1100만톤 정도이다. 콜롬비아 540만톤, 칠레 300만톤, 중국

110만톤, 브라질 91만톤 등 많은 부분이 남미에 분포하고 있으며 현재 년 2만7천톤 정도가 생산되고

있다. 2008년 리튬카보네이트 가격은 ~$6,500/ton, LiOH 가격은 ~$7,000 정도이다.

코발트 전이금속이며 희토류로 분류되는 코발트는 지구 지각에 33번째로 많은 물질이나 지각과 심해에 저

농도로 분포하고 있다. 금속형태로는 존재하지 않고 염기성암 형태나 혹은 해저 망간단괴의 형태로

넓게 분포하고 있어 경제성 있는 광산은 매우 드물다. 확인된 가 채광량은 대략 1300만톤 정도이다. 구리, 니켈의 제련과정에서도 부산물로 얻어진다. 니켈의 제련과정에서 약 44%가 생산된다. 현재 콩고 50% 잠비아 11% 를 생산하고 있으며 일년에 약 7만2천톤 (2008년기준) 정도 생산되고 있다.

Li 매장량 (단위: 톤) Co 매장량 (단위: 톤)

볼리비아 5,400,000칠레 3,000,000중국 1,100,000브라질 910,000미국 410,000카나다 360,000호주 220,000짐바브웨 27,000Total 11,000,000

콩고 4,700,000쿠바 1,800,000호주 1,800,000미국 860,000뉴칼레도니아 860,000잠비아 680,000중국 470,000기타 1,840,000Total 13,000,000

자료: 미국 지질조사 자료 자료: 미국 지질조사 자료

란탄늄

(NIMH전지 재료)

란타늄은 니켈수소전지에 사용되는 희토류 금속으로 코발트와 화합물 형태로 수소를 흡수하는

기능을 한다. 지각을 구성하는 물질 중 란타늄의 비율은 적이 않지만 저농도로 넓은 지역에 분포하여 경제성을 갖춘 채광은 매우 제한적이다. 란타늄인산염 혹은 불화탄산염형태로 존재하며

매장량이 매우 적으며 대부분이 중국에 분포한다. 중국은 희소 금속에 대한 해외수출 규모를 ~3만t으로 제한하고 있으며 매년 줄이는 추세여서

수급이 불안한 상황이다. 니켈수소전지를 사용하는 Prius 1대에 대략 8Kg 정도의 란타늄 등의

희토류 금속이 사용된다.

세계 희토류 매장량 (단위: 천톤, REO 기준)

국명 발표자료 경제성 보유량 회수율(%) 순 회수 가능량 중국 43,000 10-50 4650 미국 13,000 0 불명 0 인도 1,100 1100 75 825 호주 5,200 917 63 577 브라질 109 0 불명 0 러시아/CS 19,000 불명 불명 불명 카나다 940 0 불명 0 남아공 390 0 불명 0 말레이지아 30 0 불명 0 베트남 9000 0 불명 0 기타 9000 0 불명 0 합계 100769 6052

자료: BCC Research


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3. HEV용 유사경쟁기술

3시간 소요되는

충전시간이 걸림돌

향후 EV가 보급될 경우 엄청난 전지가격 외, 3시간 정도 소요되는 2차전지 충전시간 및 장거리 주행

의 문제가 해결되지 않고 있다. 주유소에서 주유하듯 5분안내에 에너지 보급을 쉽게 할 수 있는 방법

에 대한 연구가 여러방면으로 진행되고 있으며 이중 대표적인 경쟁기슬은 연료전지, 공기아연전지, 울트라캐퍼시터이다.

연료전지

일반적인 화학전지는 폐쇄된 시스템 내부에서 산화-환원반응이 일어나는 반면 연료전지는 산화제와

환원제를 연속적으로 공급하고 반응생성물은 시스템 외부로 제거하는 개방된 구조를 가지고 있다. 수소연료전지가 가장 대표적인 연료 전지이며 프로톤 교환막을 중심으로 양쪽에서 산소와 수소가 연속

적으로 공급되고 산화-환원반응이 발생하면서 기전력이 발생한다. 화학전지에 비하여 비교적 높은 온도에서 반응이 일어난다. 동작온도가 300도 정도인 경우가 저온형

으로 분류된다. 작동온도(저온형/고온형), 전해질(용융탄산염, 고체전해질, 인산전해질 등), 사용연료(메탄올, 메탄가스, 수소 등), 촉매 및 교환막(프로톤교환막, 프로톤전도성고분자 교환막 등)의 종류에 따라 여러 종류로 분류된다. 수소연료전지의 경우 이론적으로 1.48V의 기전력 발생이 가능하나 전류 변화과정 및 반응에 수반된

열반응으로 인해 대략 50% 정도의 효율일 경우 0.7V이다.

연료전지 메커니즘

자료: US Dep. Of Energy

아연 공기 전지

아연 공기 전지 기술은 이미 보청기, 군사용 전원 등에 사용되고 있는 검증된 기술이다. 양극

활물질은 공기 중의 산소이어서 전지 내부에 양극물질을 미리 탑재할 필요 없이 대기 중에서

인입하여 사용한다. 즉 전지 내부에 음극물질인 아연만을 탑재하며 에너지 밀도가 높다. (이론치

1090Wh/Kg) 산소는 반응 후 수산화물 이온이 되기 때문에 전해질에는 알카리 수용액을 사용한

다. 리튬전지에 사용되는 유기용매가 없어 안정성이 높다. 아연은 중량당 용량이 크고, 수소를

발생시키지 않으며 풍부하고 염가인 소재이다. 가역반응을 통해 충전이 가능하지만 방전 후 산화된 아연을 제거하고 새로운 아연을 주입하는

기계적인 방법의 충전에 관심이 집중되고 있다.


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공기 아연전지 메커니즘

자료: NTT 통신에너지연구소

산화아연의 제거 및 아연의 주입은 현재 자동차 주유와 유사한 형태로 매우 편리하며 기존의

인프라를 활용가능하다. 회수된 산화아연의 재생은 전문공장에서 이루어 진다. 즉 PHEV, EV사

용자 필요한 대용량 자가 충전 장치, 충전시간 등의 고민을 해소하는 기술이다. 도요타 자동차에서 차세대 전지로 연구 중이다. 산소 공급을 위하여는 이산화탄소를 분리하여

야 하는데 이를 포집하면 대기 중 CO2를 제거할 수 있는 부수적인 효과도 있다.

울트라 캐퍼시터 세라믹 콘덴서의 일종이다. 매우 작은 입자에 유전율이 매우 큰 티탄산바륨을 코팅하여 소성공

정을 통해 공극을 제거하고 breakdown voltage를 증가시키면 2차 전지 급의 충전용량을 갖는 캐퍼시터를 얻게된다.

울트라 케퍼시터

자료: Zenn Motors, EEStor

미국의 비상장 회사인 EEstor를 중심으로 Zenn 사의 전기차를 이용하여 시험 중이다. 에너지 밀도가 크며 가격이 납축전지의 1/2로 예상되나 부피가 다소 커질 수 있다. EEstor사에 의하면 52KWh급(Prius급의 40배, Tesla 전기차 전지급) 캐퍼시터를 대량생산 시 2~3천$ 선에서 공급할 수 있을 것으로 예상한다. (33리터, 150Kg, 31패럿, 3500V, Tesla 전기차에서 사용하는 리튬이온전지의 1/3 무게이다) 또한 4~6분이면 충전이 가능하여 현재 3시간 이상이 소요되는 리튬이온전지에 비하여 빠른 시간내에 충전이 가능하게 된다.

유사경쟁기술비교

HEV 울트라캐퍼시터 연료전지 공기아연전지 에너지 내연기관+ 배터리 배터리 가스 배터리 에너지공급 주유(수분) 충전(수 분) 가스(수소)/액상 충전 or 교환 기타 이슈 전용 충전소 수소 스테이션 금속 입자 공급 대표연구업체 북미 업체들 혼다 도요타

자료: 키움증권 리서치센터


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기업분석

에코프로 (086520) 28

두개의 성장엔진을 장착한 국내 유일의 다성분계 전구체 양산업체 Not Rated

파워로직스 (047310) 30

리튬이온전지 보호회로 글로벌 선두기업 Not Rated


28

에코프로 (086520)

두개의 성장엔진 장착한 국내 유일의 다성분계 전구체 양산업체

2009년 국내 LIB 생산 23% 증가, 저가형 다성분계 양극활물질의 채용 비중 확대 진행 중

NCM계 LIB 양극활물질 전구체 양산 설비 (총180톤/월) 3분기 가동 및 납품 임박

대용량 저온 촉매식 가스 스크러버 시장의 진입 및 확대 예상

N/R주가(5/27) 9,250원

목표주가 N/A

경기침체에도 물구 국내 LIB 생산 23% YoY 성장 예상, 09년말 NCM계 채용 확대 전망

09년 글로벌 LIB 시장은 6%YoY 성장이 예상되는 반면 국내업체는 총 9억1천만 셀을 생산하여 23%YoY성장을 예상한다. 현재 고가의 LCO계 양극활물질이 80% 이상 사용되고 있으며, 원료인 전구체는 전량 외국계업체에서 생산/수입되고 있다. 코발트 사용 비중을 낮춘 저가격 다성분계 활물질의 채용이 점차 증가하고 있으며 연말에

는 국내업체 채용 비율이 40%에 이를 것으로 예상한다.

코발트 가격상승에 따른 NCM계 확대 예상

NCM계 확대의 근거는 1)제한된 코발트의 생산/매장량, 2)HEV 성장에 따른 코발트 수요확대, 3)코발트 수급 및 콩고 정국 안정에 따른 가격 상승으로 코발트사용을 효율화하는 방법만이 확대된 2차전지 산업/HEV 산업을 지속할 수 있기 때문이다. NCM 전구체의 성능특성은 LG화학의 인증을 마친 상태이며 7월부터 최소 40톤/월 공급하기로 계약된 상태이다. 국내 전구체 소비량은 08년 평균 700톤/월, 09년평균 960톤/월로 예상한다.

저온 촉매식 스크러버 확대 예상

저온 촉매식 스크러버는 고온소각 방식에 비하여 초기 시설비는 많지만 유지비용을 절감할 수 있어 향후 시장 확대가 예상된다. 저온 촉매기술은 히타치와 함께 2개사

만이 보유한 기술로 LCD 뿐만 아니라 반도체 및 기타 유해가스 발생 산업에 응용

할 수 있어 향후 성장 잠재성 큰 분야이다.

Stock Data

KOSDAQ (5/27) 524.33pt시가총액 649억원

52주 주가동향 최고가 최저가

10,850원 2,713원최고/최저가 대비 등락율 -14.7% 241.0%수익률 절대 상대

1M -7.5% -10.7%6M 177.0% 60.8%1Y 0.7% 23.8%

Company Data

발행주식수 7,020천주

일평균 거래량(3M) 258천주

외국인 지분율 0.0%배당수익률(08E) 0.0%BPS(08E) 3,447원주요 주주 이동채 17.4%

투자지표 2007 2008E 2009E 2010E매출액(억원) 265 291 496 980 증감율(%YoY) 19.7 9.7 70.7 97.6영업이익(억원) 47 32 80 178 증감율(%YoY) 22.0 -31.9 151.0 122.0EBITDA(억원) 68 63 124 234경상이익(억원) 33 -2 65 145순이익(억원) 36 10 49 110EPS(원) 567 121 509 1,043 증감율(%YoY) -20.5 -78.7 320.5 104.8PER(배) 18.9 57.0 18.9 9.2PBR(배) 3.1 1.9 2.8 2.1EV/EBITDA(배) 14.4 13.6 8.6 4.7영업이익률(%) 17.7 11.0 16.2 18.2ROE(%) 27.2 3.5 16.6 30.2순부채비율(%) 62.9 99.0 105.9 90.8


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09년 LIB 생산

23%증가

2009년 리튬이온전지 시장은 가장 큰 시장인 휴대폰의 역성장에도 불구하고 37억셀 규모로

6%YoY성장이 예상되며 국내 LIB 업체의 세계 시장 점유율은 08년 7억4천만셀 21%에서 09년 9억 1천만셀 25%로 확대될 것으로 예상한다.

전구체 수요

11600만톤

이에 따라 LIB의 원료인 양극활물질 및 양극활물질 전구체 시장은 약 23%의 성장을 예상한다. 09년 국내 전구체 수요량은 월평균 960톤으로 예상하고 있으며 NCM 다성분계의 비중은 연말

40%까지 확대가 예상된다.

양극활 물질 수요

2008 2009 1Q 2Q 3Q 4Q 합 1Q 2QE 3QE 4QE 합

LIB 생산(M 셀) 183 178 188 186 738 167 214 257 273 911 전구체 수요(톤) 2288 2225 2350 2325 9,225 2088 2675 3213 3663 11,638 P-MCN 국내생산량(E) 300 500 800

자료: IIT, 각사, 키움증권

NCM 전구체는 LCO 전구체 대비 코발트 사용을 80% 줄이고 대신 저가의 니켈과 망간을 사용

하여 원료비를 절반으로 줄일 수 있다.

대용량 촉매식 가스

스크러버 양산

현재 불소계 유해가스 제거용으로 사용하고 있는 가스 스크러버는 1300도의 고열로 유해가스를

분해 / 제거하는 방식이다. 고온 유지를 위한 가스비용과 고온으로 인해 발생하는 질소산화물을

제거하기 위한 추가적인 시설이 필요하다. 반면 촉매식 가스 스크러버는 700도 저온에서 촉매기

술을 사용하여 불소계 유해가스를 제거하는 방식이다. 따라서 가스비 절감과 함께 질소산화물이

생성되지 않아 추가적인 시설이 필요없다. 따라서 초기 시설비는 증가하지만 유지비용 감소로

인해 고온식에 비하여 경제적이다. 이미 소규모 장비를 통하여 성능 검증이 완료되었고 대용량 장비를 통하여 실증 실험이 진행되

고 있어 향후 불소계 유해가스 기술로 자리잡을 것으로 예상한다. 현재 국내 불소계 유해가스 제거 장비는 반도체 및 LCD 팹 33개, 50CMM 기준으로 약 130대 규모이며 글로벌 시장은 50CMM기준 750대 규모이다. 국내 업체에서 경제성이 검증되면 동사 매출을 크게 성장시킬 것으로 예상한다.

국내 LIB 생산 추정 반도체 LCD 불소계유해가스(PFC) 시장

(백만셀)

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

2006 2007 2008 2009(E) 2010(E)

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%한국

글로벌

한국비

글로벌 국내

# of Fab 237 33

총 유량(m^3/min) 37920 6600

PFC 스크러버* 758 132

시장규모 2 조 3 천억

자료: IIT, 키움증권 리서치 센터 자료: 에코프로 *50CMM 기준


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파워로직스 (047310)

리튬이온전지 보호회로 글로벌 선두기업

LIB시장 확대, 09년 1분기 50% YoY, 일본 수출 개시 등 성장세 지속

PCB, POC, TSP 수직계열화로 원가경쟁력 확보, 향후 BMS 확대 예상

외환 관련 손실 축소 예상

N/R주가(5/27) 7,150원

목표주가 N/A

09년 1분기 50% YoY 성장 및 일본업체 수출 시작

동사는 전세계 리튬이온전지 보호회로(PCM)의 25%를 공급하고 있는 업체이다. LIB는 과충전, 과전류에 취약하며 개별 전지의 수명 및 성능유지를 위해 보호회로를 내장하고 있다. 09년 세계 LIB 시장은 6%YoY 성장이 예상되며 국내업체의 LIB생산은 약 23%의 성장을 예상한다. 동사는 원가경쟁력 강화로 1분기 50% YoY성장을 보이

고 있다. 또한 일본 2차전지 최대업체 수출을 2분기에 시작함으로써 가시적 성과 및 내년 매출 신장을 예상한다.

핵심 부품 계열화로 원가 경쟁력 확보, 중, 대용량 2차전지 보호회로 시장 개화

동사는 보호회로에 사용되는 PCB, POC를 계열사인 쏠텍과 아이템반도체에서 생산, 핵심부품의 수직 계열화 및 세계최대 생산을 통한 원가경쟁력을 확보했다. 또한 연간 200개 이상의 모델개발 역량, 생산된 PCM, SM 검사에 사용되는 Test 장비를 자체 제작하는 등 핵심 기술과 역량을 보유하고 있다. 향후 성장이 기대되는 중대용량 BMS의 개발 및 판매도 진행 중이다. 전기자전거 및 전기스쿠터용 중용량 BMS(battery management system)을 개발하여 소량 생산 중이며 현재 HEV/EV용 BMS를 개발 년말에 납품 예정이다.

영업이익 환율 면역성

지난해 대규모 손실의 원인이었던 파생상품 및 외환대출은 09년 순익의 환변동 면역성을 제공할 것으로 보인다. 수출이 70%를 차지하는 동사의 구조상 환율에 따라 이익의 변화가 클 수 밖에 없다. 그러나 생산물량이 일정하다고 가정할 경우, 환율 변동에 따라 파생상품 손익과 영업이익 변화가 서로 상쇄되어 차이가 작을 것이다.

Stock Data

KOSDAQ (5/27) 524.33pt시가총액 936억원

52주 주가동향 최고가 최저가

8,470원 1,400원최고/최저가 대비 등락율 -15.6% 410.7%수익률 절대 상대

1M 16.3% 12.2%6M 292.9% 128.0%1Y 44.9% 78.1%

Company Data

발행주식수 13,091천주

일평균 거래량(3M) 1,132천주

외국인 지분율 0.0%배당수익률(08E) 0.0%BPS(08E) 6,573원주요 주주 이명구 18.2% 김문환 7.1%

투자지표 2007 2008E 2009E 2010E매출액(억원) 1,517 2,323 2,900 3,400 증감율(%YoY) -19.3 53.2 24.8 17.2영업이익(억원) -36 190 249 286 증감율(%YoY) 적전 흑전 31.2 14.5EBITDA(억원) 44 248 307 361경상이익(억원) -145 -387 216 274순이익(억원) -162 -379 164 207EPS(원) -1,238 -2,893 1,253 1,584 증감율(%YoY) 적전 적확 흑전 26.4PER(배) -5.8 -1.5 5.7 4.5PBR(배) 1.1 0.8 1.1 0.9EV/EBITDA(배) 33.6 6.4 6.2 4.9영업이익률(%) -2.4 8.2 8.6 8.4ROE(%) -17.4 -42.6 23.6 24.1순부채비율(%) 58.3 146.2 110.5 79.5


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우수한 PCB기술 및

빠른 모델 개발 능력

08년 기준 동사의 매출 구성은 휴대폰용 PCM 57%, 노트북용 SM 14%, 휴대폰 카메라 모듈 15% 기타 14%이다. 수출 비중은 70%이다. 주 고객은 삼성SDI, LG화학 이며 중국의 역신전자, 미국의

타이코를 통하여 노키아, HP, Dell에 보호회로를 공급하고 있다. 09년 2분기부터 일본 최대의 2차전지 업체에 PCM 수출을 시작하였다. 09년 매출 기여도는 크지 않을 것으로 보이나 내년 물량

증가를 전망하고 있으며 고객 다변화 및 글로벌 시장 점유율이 증가에 기여할 것으로 예상한다. 휴대폰 PCM의 경우 각각의 모델에 대하여 개별적인 설계와 튜닝이 필요하며, 동사는 년 200개이상의 모델 개발 능력과 1주일 내 납기시스템을 갖추고 있는 점이 강력한 경쟁력이다. OLED, 카메라모듈 역시 동사의 우수한 PCB 기술을 바탕으로 하고 있으며 국내업체의 선전과

함께 꾸준한 성장을 지속할 것으로 예상한다.

SM, BMS 성장 전망 동사 휴대폰 PCM분야에 비하여 상대적으로 취약한 SM분야에서도 환율효과로 인해 수혜를 입고 있다. 또한 전기 자전거, 전기 스쿠터용 BMS 매출이 신장하고 있으며 연말에는 자동차용

BMS 수출이 예정되어 있다.

관전 포인트 동사는 두가지 위험요소에 노출되어 있다. 외환은행 옵션상품 소송건과 대주주 변동 가능성이다. 외환은행 옵션상품(7천만불) 계약과 관련된 소송은 진행 중이나 외부 감사 시에도 그 위험성이

작아 손실에 포함되지 않았다. 계약과 관련된 서류가 미비하여 동사에 유리하며 소송이 종료될

시점 계산될 옵션비용 역시 향후 2~3년 후 환율에 결정되는 것으로 그 규모가 상당히 축소될 것으로 예상하기 때문이다. 대주주 변경에 관련해서는 7월초 임시 주총에서 확정될 것으로 보이며 현재 불명확한 경영권이

명확해 질것으로 전망한다.

세계 LIB 생산 추정 (단위: 백만셀) 휴대폰 PCM 및 노트북 SM 수요 (단위: 백만개)

2006 2007 2008 2009NBPC 558.7 712.8 977.0 1104.0 Cellular 1205.8 1377.6 1507.0 1416.6 PT 71.0 118.2 197.4 311.9 DSC 88.4 117.7 141.2 146.9 CAM 86.1 99.9 89.9 93.5 DMP 75.3 89.7 82.5 85.8 Game 54.8 49.6 61.5 59.7 Others 165.0 238.0 428.4 484.1 Total 2305.0 2803.6 3485.0 3702.4

2008 2009

PCM 1507 1416

파워로직스 315 420

점유율 21% 30%

SM 162 184

파워로직스 6 10

점유율 4% 5%

휴대폰/노트북이외 385 375

자료: IIT, 키움증권 자료: 파워로직스

투자의견 및 적용기준

기업 적용기준(6개월) 업종 적용기준(6개월) Buy(매수) Outperform(시장수익률 상회) Marketperform(시장수익률) Underperform(시장수익률 하회) Sell(매도)

+25% 이상 주가 상승 예상 +10∼+25% 주가 상승 예상 +10~ -10% 주가 변동 예상 -10~ -25% 주가 하락 예상 -25% 이하 주가 하락 예상

Overweight (비중확대) Neutral (중립) Underweight (비중축소)

시장대비 +10% 이상 초과수익 예상 시장대비 +10~-10% 변동 예상 시장대비 -10% 이상 초과하락 예상

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