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[2차전지 패러다임 변화]'미래 배터리' 혁신시대 준비하는 소부장 업체핵심 '전고체 배터리' R&D 치열, 기술 경쟁 위한 지속적 투자 지원 필요

윤필호 기자공개 2020-10-28 08:18:47

[편집자주]

2차전지 배터리 시장에 변화의 바람이 불고 있다. 내연기관차의 시대가 저물고 전기차가 자리를 대체하고 있다. 이 과정에서 고효율에 안전성 높은 배터리의 중요성이 커졌다. 특히 '전해질'을 액체에서 고체로 대체한 전고체 배터리 기술 경쟁이 치열하다. 대기업은 물론 소·부·장 기업들도 차세대 배터리가 주도할 패러다임 전환에 발을 담갔다. 더벨은 변화에 대처하는 국내 기업들의 현황을 살펴본다.

이 기사는 2020년 10월 23일 11:06 더벨 유료페이지에 표출된 기사입니다.

2차전지(secondary battery)는 일회성인 1차전지와 달리 충전을 통해 반영구적으로 사용할 수 있다. 이에 2차전지 산업은 '제2의 반도체'로 불리며 새로운 성장동력으로 기대를 모으고 있다. 내연기관차를 대신할 전기차 시장이 개화를 앞두고 핵심 제품인 2차전지가 기존 전자기기의 반도체와 비슷한 역할과 비중을 가져갈 것이란 전망도 나온다.

이 같은 기대감에 삼성SDI와 LG화학 등 국내 대기업들도 주도권 확보를 위한 연구개발(R&D) 경쟁이 치열하다. 지난해 일본의 수출규제 이후 강화된 정부의 지원을 등에 업은 소·부·장 업체들도 미래를 대비하기 위해 시동을 거는 모습이다. 특히 소재 업체들이 투자를 통한 인수합병(M&A) 또는 자체 개발 등에 나서며 발 빠르게 나서고 있다.

◇혁신 배터리 '전고체'에 쏠리는 시선

2차전지는 반도체에 이어 경제 성장을 이끌 차세대 산업으로 기대가 높다. 전 지구적으로 환경규제가 강화되는 탓이다. 예컨대 유럽은 내년부터 내연기관 자동차를 판매하면 벌금을 부과하기로 했다. 중국 베이징시는 2022년까지 전기차 충전설비를 5만기 이상 신규 건설한다는 계획이다. 한국도 서울시에서 2035년부터 내연기관의 신차 등록을 금지하는 등 추세를 따라가는 모습이다.

전기차, 수소차 등 친환경 산업에 기대가 커지는 이유다. 이 때문에 에너지 저장장치 역할을 맡을 2차전지의 중요성도 부각되는 상황이다. 국내외 기업들은 미래 배터리 산업을 쟁취하기 위한 개발 경쟁에 나섰다. 이미 2년 전인 2018년 2차전지 제조 3사인 삼성SDI와 LG화학, SK이노베이션은 원천기술 확보 등을 위한 R&D에 투자키로 하고 1000억원 규모의 혁신 펀드를 공동 조성하는 데 합의했다.

2차전지가 미래 산업으로 발돋움하기 위해서는 더욱 안전하고 높은 효율을 보유한 제품이 필요하다. 이와 관련해 업계에선 리튬이온 배터리를 대체할 미래형 배터리로 전고체와 리튬황, 리튬메탈 배터리를 꼽고 있다.

특히 전고체 배터리 개발에 관심이 높다. 리튬황, 리튬메탈 배터리 모두 전고체 기술을 전제로 하고 있을 정도로 무게감이 남다르다. 배터리의 4대 핵심요소인 양극과 음극, 전해질, 분리막으로 구성됐는데 이 가운데 전해질은 양극과 음극 사이에서 리튬이온이 이동하는 통로다. 전고체 배터리는 전해질을 액체에서 고체로 전환한 제품을 말한다.

액체 전해질은 에너지 효율이 높지만 수명이 짧고 가연성이어서 폭발 위험도 내재하고 있다. 반면 전고체 배터리는 충격에 강하고 발화 가능성도 작아 안전성에서 우위를 보유하고 있다. 제조공정에서도 안전성 단계를 생략할 수 있어 비용 절감 효과도 누릴 수 있다. 에너지 밀도도 높고 대용량 구현도 가능해 전기차 최대 주행거리를 늘릴 수 있는 만큼 차세대 2차전지로 주목받고 있다.

다만 액체 전해질보다 전도성이 낮아 효율이 떨어지는 문제를 해소해야 한다. 국내 업체들도 전고체 배터리와 관련해 에너지 밀도와 전해질 소재 종류에 따른 신규공정 개발 문제로 시간이 필요하다는 입장이다. LG화학의 경우 전고체 배터리 상용화 목표 시점으로 2027~2030년을 제시하기도 했다.

◇소부장 업체, M&A 등 투자 활발

국내 2차전지 시장에 속한 소·부·장 업체들도 대기업 못지않게 부지런한 움직임을 보인다. 혁신 기술로 주목받는 전고체 배터리 상용화에 대비해 미래 먹거리를 확보하겠다는 구상이다. 이들 기업은 자금을 투입해 자체적으로 원천기술 확보를 위한 R&D에 나서거나 관련 기술을 갖춘 업체를 인수하는 등 다양한 방안을 추진하고 있다.

기술을 갖춘 업체를 인수하며 속도전에 나선 기업으로 덕산테코피아와 동화일렉트로라이트가 눈에 띈다. 디스플레이 소재업체인 덕산테코피아는 신성장 동력 확보 차원에서 전고체 개발을 추진 중인 세븐킹에너지 지분 54.4%를 인수해 2차전지 사업에 진출했다. 세븐킹에너지는 세라믹 전고체를 활용해 안전성이 높고 에너지 밀도도 높은 배터리 연구를 진행 중이다.

보드·마루 제조업체인 동화기업이 8월 국내 최대 전해액 제조업체 파낙스이텍을 인수한 사례도 이와 비슷한 전략으로 볼 수 있다. 파나스이텍은 인수 이후 동화일렉트로라이트로 사명을 변경했다. 현재 전고체 배터리에 들어가는 고체 전해질 개발을 진행 중이다.

자체적으로 R&D에 뛰어든 기업들도 있다. 디스플레이 장비업체인 아바코의 경우 2차전지 사업 진출을 목표로 R&D 투자를 늘리고 있다. 보유하고 있는 기술력을 활용해 전고체를 고속으로 증착할 수 있도록 하는 공정과 장비를 개발 중이다. 이를 위해 한국과학기술연구원(KIST) 등 학계와 교류도 적극적으로 나서고 있다.

지난 7월 코넥스 시장에서 코스닥 시장으로 이전 상장한 티에스아이도 2차전지 관련 장비를 제조하는 업체로 자체적인 R&D를 통해 미래를 대비하고 있다. 티에스아이는 2차전지 제조 과정에서 믹싱공정을 맡고 있는데 이와 관련한 기술을 활용해 전고체 등 차세대 전지에도 활용할 수 있는 공정 장비를 개발 중이다.

차세대 전고체 배터리 개발 경쟁은 이미 전 세계적으로 치열한 상황이다. 일본의 경우 토요타가 전기차용 배터리 제품화 단계에 근접했다는 평가를 받으며 국내 기업들보다 한발 앞서가고 있다. 상용화를 위한 기술 수준은 아직 낮은 만큼 향후 국내 기업들의 R&D를 위한 지속적인 투자 지원 등이 필요한 상황이다.
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