대한민국은 배터리 기술 혁신 분야의 국제 특허 순위에서 17.4%의 점유율로 2위를 차지하며, 2000년도 이후 전력 저장 발명은 전 세계적으로 지난 10년간 연 평균 14%씩 성장하며 강한 성장세를 나타내고 있다.
특히, 전력 저장 분야에서의 국제 특허 활동의 90% 가량을 배터리 관련 기술이 차지할 정도로 배터리 및 다른 에너지 저장 분야는 2040년까지 50배 성장해야 기후 변화 및 지속 가능한 에너지 목표를 달성할 수 있을 것으로 전망되고 있다.
기업들이 배터리 관련 기술의 글로벌 선두 주자로 자리매김했다. 배터리 기술 글로벌 특허 출원 순위에서 삼성이 1위, LG 가 3위에 올랐으며, 2018년 전 세계의 모든 배터리 관련 특허의 13.4%가 이 두 기업으로부터 나왔다. 22일 발간된 유럽특허청(EPO)과 국제 에너지 기구(IEA)의 공동 연구 결과에 따르면, 2000년도부터 2018년도까지의 모든 배터리 기술 특허 중 17.4%가 대한민국에서 나와 국가별 순위에서 일본 다음으로 2위에 오르면서 한국은 유럽, 중국, 미국을 모두 제쳤다.
연구 결과 보고서는 청정 에너지 기술로의 전환을 위해선 전력 저장 솔루션의 용량을 늘리는게 핵심임을 보여주고 있다. 2005년과 2018년 사이, 배터리와 다른 전력 저장 기술
분야에서의 특허 활동은 전 세계적으로 연 평균 14%씩 성장했는데(2018년에는 16.6%), 이는 모든 기술 분야들의 성장률 평균(3.5%) 보다 4배 가량 가파른 증가세다. 2018년에는 7천개가 넘는 국제 특허 패밀리(IPF)가 발표되었는데, 이 수치는 2000년도에는 1천개였다.
전력 저장을 개선시키려는 발명의 90% 가량은 배터리 기술, 그 중에서도 특히 소비자 전자기기와 전기 차에 사용되는 리튬-이온 셀 분야에 초점을 맞춘 것이었다. 이는 전자(9%), 기계(5%), 열(3%) 전력 저장 기술을 압도적으로 앞서는 수치다. 2018년, 리튬-이온 셀에서의 혁신은 배터리 셀 관련 특허 활동의 45%를 차지했으며, 이는 7%에 불과한 다른 화학물(예:연산, 니켈 등)에 기반한 셀보다 높은 수치다. 리튬-이온 배터리 분야에서는 대한민국이 또다시 두 번째로 높은 순위에 올랐다: 2014년과 2018년 사이엔 전 세계 리튬-이온 특허 활동의 22%가 대한민국에서 나왔다.
특히 전기 이동장치 분야가구동력, 내구성, 충전 속도, 재활용성 등의 측면에서 성능을 개선시킬 수 있는 새로운 리튬-이온 화합물의 개발을 이끌고 있다. 전기 이동장치에 주로
사용되는 리튬-이온 배터리 특허를 한국 기업들이 세계적으로 주도하고 있지만, 이것이 대한민국 내수 시장에서의 전기차 시장 형성으로 이어지지는 못하고 있다. 대한민국에서의 전기차 판매량은 2019년도 기준 글로벌 전기차 판매량의 2% 가량 밖에 되지 않는 반면, 중국에서는 2019년도 전 세계 전기차 판매량의 50%에 해당하는 110만대가 팔렸다. 이와 같은 현상이 일어나게 된 원인 중 하나는, 글로벌 상위 특허 출원인 삼성이 전기차보다는 휴대전화 사업에 집중하고 있기 때문이다.
2000년대 초반 미국과 유럽에게 뒤쳐지던 상태에서, 대한민국은 2000년대 중반부터 배터리 혁신을 강화하기 시작했고, 2010년과 2011년도에 이미 미국과 유럽을 제치고 일본 다음으로 2위를 기록했다. 공개 기술 이점(RTA) 지수에 따르면 대한민국은 글로벌 배터리 기술에서 가장 경쟁력 있는 국가다. 이는 대한민국이 유틸리티 스케일 전력망 서비스와 빌딩에서의 전력망 배후 시스템에서 사용되는 거치용 배터리에서 글로벌 리더라는 점이 반영된 결과다.(RTA 지수는 특정 기술에서의 특화 정도를 나타내주며, 이는 해당 국가의 특정 기술 관련 IPF비중을 해당 국가의 모든 기술 분야에서의 IPF 비중으로 나눠서 도출된다).
EPO 회장 안토니오 캄피노스는 “전력 저장 기술은 전기 차, 그리고 기후 변화 대처를 위한 재생 에너지로의 전환에 중요하다”며 “전력 저장 혁신의 빠르고 지속적인 성장세는
발명가들과 기업들이 에너지 전환이라는 도전 과제를 적극적으로 다루고 있음을 보여준다. 특허 데이터는 아시아가 이 전략적인 산업계에서의 강세를 보이고 있는데, 미국과 유럽 역시 다수의 중소기업과 연구 기관들과 같은 풍부한 혁신 생태계를 기반으로 차세대 배터리 경쟁에서 지속적으로 경쟁할 수 있다”고 말했다.
IEA 사무총장 파티흐 비롤은 “IEA 의 미래 추정치는 국제 사회가 기후 변화 및 지속 가능한 에너지 목표를 맞추기 위해선 앞으로 수십년 내로 에너지 저장 관련 기술이 기하급수적으로 성장해야 함을 분명해 보여준다”며 “IEA 와 EPO 의 상호보완적인 강점을 결합함으로써, 본 연구 결과는 오늘날 혁신 트렌드에 새로운 관점을 부여해 정부와 기업들이 우리의 에너지 미래와 관련해 똑똑한 결정을 내릴 수 있도록 도움을 줄 것이다”고 말했다.
한편, 산업계에서 기술적 진보와 대량 생산은 최근 몇 년간 배터리 가격의 상당한 하락을 가져왔다. 전기차를 위한 리튬-이온 배터리의 경우 2010년 대비 90% 가량, 전력 망 관리를 포함해 거치용 배터리의 경우 3분의 2에 가깝게 가격이 떨어졌다. 기술적 발전으로 인해 배터리 재사용 가능성이 확대되는 경우에는 2040년 배터리 가격은 오늘날 대비 70% 가량 싸질 걸로 전망된다.
이경호 공유경제신문 기자 news@seconomy.kr
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