2차전지 핵심소재 분리막

2차 전지산업의 핵심 소재인 양극재, 음극재, 전해질에 이어 또 하나의 핵심소재인 분리막에 대해 이야기해보고자 합니다.

 

그동안 대한민국의 경제를 이끌어왔던 반도체 신화를 이어받을 업종으로는 단연 2차 전지산업이 손꼽히고 있습니다. 지난해 글로벌 시장에서 국내 2차 전지 빅 3 업체의 시장점유율은 중국을 제외하면 53%를 기록하며 절반을 넘어선 급격한 성장세를 보이고 있습니다.

분리막

위에서 언급한 것처럼 분리막은 2차전지 핵심 소재인 양극재, 음극재, 전해질에 이은 4대 핵심소재 중 하나입니다.

여기서 간단히 분리막의 역할에 대해 알아보면 분리막은 양·음극의 접촉을 차단하면서 리튬 이온만 통과하게 하는 역할을 담당하게 됩니다. 여기서 분리막의 중요한 역할이 발생하게 되는데 그것은 바로 분리막의 결함입니다.

분리막에서 결함이 발생하게 된다면 이는 양극과 음극이 만나게 되어 화재로 이어지게 되는 큰 결함이 나타나게 됩니다.

그만큼 2차전지소재부분에서 분리막의 역할 또한 매우 중요한 것입니다.

분리막시장의 급성장과 분리막 시장 점유율

분리막 시장 업체별 점유율 -SNE리서치

전해액이 리튬 이온의 이동 수단이라면, 분리막은 일종의 검문소 역할을 하는 것이라 생각하면 위에서 말씀드렸던 내용을 이해하시기 편하실 것입니다. 분리막은 배터리의 용량과 직접적인 연관은 없지만, 분리막이 얇을수록 동일한 부피의 셀에 양·음극재를 더 넣을 수 있어 에너지의 밀도가 높아질 수 있습니다. 현재 리튬이온배터리에서 사용하는 분리막의 두께는 5~30 마이크로미터(㎛·백만분의 1미터)로 얇고, 기공의 크기도 10~500 나노미터(㎚·10억 분의 1미터) 정도로 매우 좁습니다.

 

분리막은 대부분 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP) 소재로 만들어지며, 기공을 어떻게 만드는지에 따라 건식과 습식으로 나뉩니다. 건식 분리막은 PP·PE 필름을 잡아당기고 늘리면서 기공을 만듬으로 공정이 간단하지만 크기를 균일하게 만드는 것과 막을 얇게 펴는 것이 어렵다는 단점이 있습니다.

때문에 전기차 등 고출력·고용량 배터리에는 습식 분리막이 사용됩니다. 습식은 고온에서 PE·PP에 파라핀 오일을 섞은 뒤 고온, 고압으로 압출해 납작하게 만드는 방식인데 이는 제조 단가가 비싸지만 두께가 얇고 기공도 균일하게 만들 수 있다는 장점이 있습니다.

 

국내 분리막 기업

국내에서 분리막 기업으로는 SK아이이테크놀로지와 더블유씨피가 습식 분리막을 전문적으로 생산하고 있습니다.

SK아이이테크놀로지는 글로벌 분리막 시장점유율 10.9%로 글로벌 시장점유율 2위를 기록하고 있습니다.

 

지난 3월 말 발표된 IRA 세부 항목에서 분리막 또한 ‘배터리 부품’에 포함되면서 이들 업체는 북미 진출도 적극적으로 검토하고 있습니다. IRA 보조금을 받기 위해서는 북미에서 제조·조립된 배터리 부품 비율이 50%를 넘어야 하며, 이 비율은 매년 10%p씩 높아지고 있습니다.

 

SK아이이테크놀로지는 지난 2020년 기준 글로벌 고급 습식 분리막 시장에서 점유율 26.5%로 1위를 기록했습니다. 지난해 기준 한국(5억2000만㎡), 중국 창저우(6억 7000만㎡), 폴란드 실롱스크(3억 4000만㎡) 등 총 15억 3000만㎡의 연간 생산 능력을 보유했는데 이는 전기차 약 204만 대 분량입니다.

SK아이이테크놀로지는 폴란드 공장 증설을 통해 올해 3억4000만㎡, 내년 8억 6000만㎡의 생산 능력을 추가로 갖출 예정이고 또한 북미 분리막 공장 신설도 검토하고 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

국내 2위 분리막 업체인 더블유씨피는 충주 공장에서 연산 8억2000만㎡의 생산 능력을 보유하고 있으며, 올해 증설을 통해 3억 1400만㎡의 추가 생산 능력을 갖출 예정입니다.

 

더블유씨피는 오는 2025년까지 헝가리에 7억유로(한화 약 1조 130억 원)를 투자해 연산 12억㎡ 규모의 분리막 공장을 세울 계획이며, 완공 시 23억㎡의 생산 능력을 확보하게 될 것으로 전망됩니다. 또 올해 하반기 북미 진출과 관련한 구체적인 계획도 수립한다는 방침으로 국내 2위 자리를 넘어 글로벌 시장으로의 도약을 꿈꾸고 있습니다.

 

앞선 전해질(액)에 이어 분리막 까지 포스팅해보았습니다.  2차 전지산업은 이제 막 시작된 성장산업인 만큼 앞으로도 언급된 기업들의 선전을 기원합니다.