이차전지(배터리)는 ‘탈화석 연료 전환’의 핵심 기술로, 전력시스템에서 안정성을 제공하고 유연성을 높일 뿐만 아니라 에너지안보 개선에도 기여한다. 이에 IEA는 이차전지의 보급 동향을 분석하고 안전한 에너지 전환(2050년 탄소중립 달성)을 위해 요구되는 보급량을 전망하였다. 이에 대해 알아보자.

■ 이차전지 보급 동향과 가격 변화 추이

 -  (현황) ’23년 전 세계 에너지 부문에서 사용되고 있는 배터리 용량(누적)은 2,400GWh를 초과하였고, ’20년 대비 4배 이상 증가 ([그림 1] 참조)

▶ 지난 5년 동안 리튬이온 배터리 용량은 2,000GWh 이상 증가하여, 4,000만 대의 전기차와 1,000개의 에너지저장장치 프로젝트에 전력을 공급

▶ (전기차 배터리) ’15년부터 ’23년까지 리튬이온 배터리 수요 증가의 90% 이상을 전기차 배터리가 주도

▶ (에너지저장장치) ’23년 전 세계 에너지저장장치 시장은 2배 이상 증가하여 90GWh를 초과하였고, 사용 중인 에너지저장장치 총 용량은 190GWh 이상에 도달함. 이 중 대규모 에너지저장장치(유틸리티*)가 대부분을 차지하였고 소규모 저장장치(BTM**)도 ’23년에는 약 35% 증가

* (유틸리티 규모 에너지저장장치) : 송/배전망(FTM)에 직접적으로 연결된 대규모 설비를 의미하며, 일반적으로 수백 KWh에서 GWh급까지 다양

** (Behind-the-meter(BTM) 에너지저장장치) : 보통 전력망에 연결되지 않고 가정용, 상업용, 산업용으로 설치

-(가격) 전반적으로 지난 10년간 리튬이온 배터리 가격은 지속적인 연구·개발(R&D), 규모의 경제, 기술 혁신 등으로 -25%나 하락 ([그림 2] 참조)

 ▶ ’22년 배터리 가격은 유일하게 ’21년 대비 +7% 상승하였으나, ’23년에는 크게 하락하여 ’21년 가격 수준보다 낮게 형성됨. 리튬이온 배터리에 대한 투자가 지속되어 ’24년 배터리 가격은 하락할 것으로 전망

 ▶ 배터리 가격은 지역별로 상이한데, 중국이 가장 낮고 미국과 유럽은 상대적으로 높은 가격을 유지

■ 전기차 배터리 보급 동향과 전망

① 현황

- 최근 전기차 보급이 빠르게 확산되면서 ’23년 한 해 동안 세계 전기차 배터리 보급은 750GWh를 기록함. 중국, EU, 미국이 세계 전기차 시장의 90%를 차지하며, 중국이 전기차 배터리 보급과 생산 모두를 주도([그림 3 참조])

 ▶ (전기차 보급) 신차에서 전기차 비중은 빠르게 증가하여 ’23년 18% 수준에 도달하였고, 중국, 유럽, 미국에서는 각각 신차의 40%, 20%, 10% 이상이 전기차로 구성

 ▶ (배터리 점유율) ’23년 전기차 배터리 시장점유율을 보면 중국이 50% 이상을 차지하고 있으며, EU와 미국을 합해도 시장점유율은 30% 정도임

- 전기차 시장이 중국, EU, 미국 중심인 이유는 주로 정부 지원 정책과 연관이 있음. 특히 중국은 전기차 구매 인센티브와 함께 탄소배출량 및 연비목표를 설정하였고, 직접적인 인센티브와 금융지원을 제공하여 자국 내 전기차 산업 지원함. 이리하여 BYD와 CATL 같은 기업이 성장할 수 있었음

 ▶ (배터리 생산) 중국이 전기차 배터리 생산의 83%를 담당하고 있으며, 유럽과 미국은 13%, 한국과 일본은 4%를 담당

② 전망

- (전기차 보급) ’23년 전기차 보급은 신차 중에서 18% 수준이지만, ’30년에 현 상황 유지 시나리오(STEPS)에서는 50%, 2050년 탄소중립 달성 시나리오(NZE)에서 67%로 상승하고, ’50년에 STEPS에서 67%, NZE에서 거의 모든 차량이 전기차일 것으로 전망

- (배터리 생산) ’30년 세계 연간 배터리 생산량은 STEPS보다 NZE에서 약 60% 이상 많을 것으로 전망

 ▶ ’30년 중국의 연간 전기차 배터리 생산량은 STEPS에서 전 세계 생산량의 40% 이상을 차지할 것으로 전망되며, NZE에서는 개도국과 신흥시장의 전기차 배터리 생산량이 STEPS보다 빠르게 증가하여 중국의 점유율이 30%까지 감소할 것으로 전망

■에너지저장장치 보급 현황과 전망

① 현황

- 세계 에너지저장장치 설치용량은 ’13년 1GW에서 ’23년 85GW로 지난 10년간 급격하게 증가

 ▶ ’23년 한 해 동안에만 40GW 이상이 증설되었으며, 이는 전년 대비 2배 이상 높은 수준임. 증설된 에너지저장장치 용량의 약 65%는 유틸리티 규모이며, BTM은 연간 증설 용량의 평균 35%를 차지

세계 에너지저장장치 시장은 중국이 선도

 ▶ (중국) ’23년 중국의 에너지저장장치 보급은 전년 대비 3배 이상 증가한 23GW에 도달하여 전 세계 에너지저장장치 보급의 55%를 차지함. 이 중 약 67%는 유틸리티 규모이며, 대부분은 태양광·풍력 발전과 연계

 ▶ (미국) 세계 2위의 에너지저장장치 시장으로 ’23년에 8GW 이상의 신규 용량을 설치함. 주로, 유틸리티 규모의 프로젝트가 증가하고 있으며, 경제성이 개선되고 있는 것으로 나타남

 ▶ (유럽) ’23년에 에너지저장장치의 용량이 약 6GW로 전년대비 70% 증가함. 이 중 약 90%는 BTM 에너지저장장치로 주로 독일과 이탈리아에 설치됨

 ▶ (기타) 일본, 한국, 호주 등의 국가에서도 유틸리티 규모 및 BTM 에너지저장 시설이 크게 확대되고 있으며, 이런 추세는 향후 다른 지역에서도 가속화될 것으로 예상되며, 특히 인도는 큰 잠재력을 가지고 있음

② 전망

- (설치 용량) 변동성 재생에너지의 비중이 높아지면서 에너지저장장치에 대한 수요가 증가하고 있어 세계 에너지저장장치 보급은 향후 몇 년간 급격히 증가할 것으로 전망

 ▶ (’30년) 에너지저장장치 용량은 ’30년까지 STEPS에서는 9배 증가하여 760GW로 전망되고, NZE에서는 14배 증가하여 1,200GW에 이를 것으로 전망

 ▶ (’50년) 에너지저장장치는 재생에너지 비중이 높아짐에 따라 유연성 제고를 위해 ’50년까지 용량이 빠르게 증가하여 STEPS에서 3TW에 도달하고, NZE에서 5TW에 도달할 것으로 전망

-(지역별) 향후 세계 에너지저장장치 보급은 현재와 비슷하게 미국, EU, 중국 주도로 이루어질 것으로 전망

 ▶ (STEPS) ’30년에는 선진국이 차지하는 비중은 ’23년 55%에서 40% 감소하지만, 여전히 중국이 약 50%를 차지할 것으로 전망

 ▶ (NZE) ’30년에는 중국 이외의 개도국·신흥시장에서 에너지저장장치 설치가 크게 증가할 것으로 전망되며 전 세계 보급의 약 25%를 차지하고, 중국은 35%, 나머지는 선진국이 차지할 것으로 전망