LiB(Lithium-ion Battery)의 주요 부재인 양극재, 음극재, 분리막, 전해액은 시장 변화에 따른 적극적 대응이 요구된다.
해당 부재들은 차세대 전기자동차(EV)가 LiB의 고용량화를 요구해 탑재량이 증가할 것으로 예상되는 가운데 자동차 ISS(Idling Stop System)용은 고출력이 중요해지고 있다.
고성능 LiB를 실현하기 위해서는 양극·음극 소재 개발이 관건이며 양극에 사용되는 양극재는 표준화를 위한 개발이 활발한 편이나 음극에 사용되는 음극재는 중국산과의 코스트 경쟁이 격화되고 있다.
분리막은 일본기업들이 섬유 및 필름 가공기술을 응용함으로써 글로벌 경쟁에서 앞서가고 있다.
분리막 생산기업들은 EV, 플러그인하이브리드자동차(PHV) 등 친환경 자동차 수요가 신장함에 따라 2020년 이후 시장 확대가 본격화할 것으로 판단하고 투자를 적극화하고 있다.
최근 중국 뿐만 아니라 인구증가가 계속되고 있는 인디아에서도 하이브리드자동차(HV) 및 PHV 수요가 증가하고 있으며 관련소재 경쟁이 더욱 치열해지고 있다.
AKC, 건식·습식 분리막 채용 주목
Asahi Kasei Chemicals(AKC)은 습식 분리막 「Ｈipore」, 건식 분리막 「Celgard」를 생산하고 있다.
미국 Polypore를 인수해 습식과 건식을 모두 공급함으로써 기술 동향 및 수요처의 니즈 등을 파악하며 전략을 강화하고 있다.
배터리 형태 및 양극재마다 분리막에 대한 요구 성능이 상이해 Celgard를 선호하는 사용자와 Ｈipore를 선호하는 사용자로 구분됐으나 궁극적으로 자동차용 LiB에 무엇이 본격 채용될지는 자동차기업의 결정에 좌우될 것으로 파악되고 있다.
이에 따라 AKC는 제작방식 및 배터리 형태, 양극을 활용한 요구 성능을 모두 조합함으로써 습식·건식 분리막 수요에 포괄적으로 대응해나갈 방침이다.
현재는 습식으로 설계한 배터리가 경쟁에서 약간 앞서나가고 있다.
테슬라(Tesla)가 Sumitomo Chemical(SCC)의 습식 분리막을 사용한 파나소닉(Panasonic)의 LiB를 탑재함에 따라 습식의 성능이 높게 평가되고 있기 때문이다.
출하대수는 습식이 약간 유리하나 중장기적으로 가격 경쟁이 본격화됐을 때에는 건식이 압도적인 우위를 차지할 것으로 예상된다.
2018-2020년 사이 1회 충전에 400-500km를 달릴 수 있는 다양한 전기자동차가 출시될 예정이며 400km 주행이 가능한 테슬라가 벤치마킹되고 있으나 배터리 종류는 아직 결정하지 않은 것으로 파악되고 있다.
배터리의 주요 성능 3개 가운데 1개는 건식 분리막, 2개는 습식 분리막 경쟁력이 높은 것으로 알려졌다.
AKC는 현재 분리막 원막(후가공 전 필름)을 공급하고 있으나 전체적인 수급밸런스는 타이트한 것으로 나타나고 있다. 2020년까지 중국 등을 중심으로 스마트폰 등 기존 민생용 뿐만 아니라 전기자동차용 수요가 신장할 것으로 파악되기 때문이다.
배터리, 중국 보복으로 국내기업 고전
자동차용 배터리는 한국과 일본기업이 세계 최고 수준의 경쟁력을 보유하고 있다.
중국에서는 자동차 메이저이기도 한 BYD, Lishem 등이 글로벌 수준에 가까운 배터리를 생산하고 있다.
삼성전자는 2016년 여름 BYD에 대한 출자를 결정했다.
삼성SDI가 중국 Xian에서 자동차용 LiB 공장을 가동하는 등 중국시장 공략에 본격 나섰으나 중국 정부가 한국산 배터리를 탑재한 친환경 자동차를 보조금 지원 대상에서 제외한 것이 요인으로 파악되고 있다.
BYD는 자금력을 보유하고 있으며 2015년에는 EV 및 PHV를 총 6만대 이상 판매해 매출이 호조를 나타냈다.
앞으로 독일 Daimler와의 공동 브랜드 「DENZA」 전기자동차가 메르세데스벤츠(Mercedes Benz) 브랜드로 발매될 가능성이 높고 중장기적으로 중국산 EV가 유럽에 유입될 잠재력도 충분한 것으로 파악되고 있다.
AKC는 Polypore 인수를 통해 LiB 외에 납축전지용 분리막 「Daramic」 도 라인업에 추가했다.
미국, 유럽, 아시아 등 세계 각지에서 생산 인프라를 정비하고 있으며 OEM(주문자위탁생산)과의 공고한 네트워크도 보유하고 있다.
LiB와 납축전지는 경쟁 관계에 있으나 납축전지와 저전압 LiB의 조합을 시도하는 마이크로 HV의 존재는 기회로 파악되고 있다.
분리막은 LiB와의 조합을 위해 납축전지의 요구성능이 변화함에 따라 중요한 핵심소재로 부상했다.
납축전지는 성숙한 시장이나 주로 자동차 시장에서의 신제품 개발이 활발히 이루어져 AKC도 신제품의 글로벌 전개를 가속화하고 있다.
LiB용 분리막 시장규모는 자동차용, 민생용 합계가 2016년 14억평방미터를 기록했으며 자동차용 수요 신장으로 2020년에는 20억평방미터에 달할 것으로 예상되고 있다.
AKC는 2018년까지 생산능력을 6억1000만평방미터로 확대하고 세계 시장점유율 30-40%를 목표로 자동차용 배터리 수요에 대응하며 총 11억평방미터 수준까지 확대할 계획이다.
Ube Kosan, 고기능 도포형 판매
Ube Kosan은 분리막 원막 생산과 도포를 모두 실시하고 있다.
원막은 Hitachi Maxell과의 합작기업 Ube Maxell이 코팅해 고기능 도포형 분리막으로서 판매하고 있으며 토요타(Toyota) 자동차의 HV인 4세대 「프리우스」에 채용돼 주목받은 바 있다.
Ube Kosan은 토요타의 자동차용 LiB에 유일하게 분리막을 투입하고 있어 자동차 판매가 호조를 나타내면 분리막 판매량도 증가할 것으로 예상되고 있으며 수요 증가에 대응하기 위해 투자계획을 차질 없이 추진하는 것이 요구된다.
Ube Kosan은 2018년 4월 완공을 목표로 Sakai 공장의 분리막 설비를 증설함으로써 생산능력을 2억5000만평방미터로 확대할 계획이다.
HV에 대한 가장 우수한 채용실적을 보유하고 있으며 토요타가 2020년까지 EV 양산을 목표로 하고 있어 해당 시장에서도 판매를 확대할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
Ube Kosan은 EV 시장 성장 초창기 중국 정부의 정책에 휘둘릴 가능성이 있으나 최종적으로는 유럽·미국 및 일본 자동차기업에 대한 채용을 목표로 하고 있다.
중국은 2015년 EV·PHV 판매대수가 18만8700대로 전년대비 233% 폭증해 미국을 제치고 세계 최대 EV 시장으로 부상했다.
Ube Kosan은 중국에서 민생용 네트워크를 보유하고 전기버스용 LiB에 분리막을 공급하고 있으나 해당 포지션을 언제까지 유지할 수 있을지 전망이 불투명한 것으로 파악되고 있다.
Teijin, 자동차용 시장 진출 승산은?
Teijin은 2017년 분리막 「Lielsort」를 자동차용으로 본격 투입한 계획이다.
분리막 생산기업 가운데 후발주자이나 2012년 사업화 이래 민생용 공급을 통해 구축해온 네트워크를 활용하며 샘플작업을 지속하고 있다.
2020년경 발매 예정인 주행거리 500km의 PHV에 탑재하는 LiB에 불소계 화합물 코팅 분리막을 채용하는 것을 목표로 하고 있다.
Teijin은 고내열성, 전극과의 접착성이 뛰어난 코팅 기술을 강점으로 보유하고 있으며 자동차용에서 중요한 가격 경쟁력을 강화하기 위해 원막을 외부에서 구입하는 등 저가의 구매 시스템을 구축하는데 지속적인 노력을 기울이고 있다.
Teijin은 한국에 Lielsort 생산거점을 구축하고 No.1, No.2 라인에서 각각 생산능력 1800만평방미터 설비를 가동하고 있다.
자동차용으로 본격 투입하기 위해 기존라인과 동일규모의 No.3 건설을 검토하고 있으며 이르면 2017년 상반기 투자여부를 결정할 것으로 파악되고 있다.
자동차용 배터리 분리막 시장은 중장기적인 성장이 기대되나 대규모 투자는 리스크를 수반하기 때문에 앞으로 자체적으로 계열을 늘려갈지 아니면 기재 생산기업과 연계함으로써 리스크를 분산시킬지를 정해 사업을 전개할 방침이다.
Teijin은 분리막 사업 매출액이 2017년 100억엔을 기록할 것으로 예상되며 2020년 매출 목표 200억엔 가운데 자동차용 비중을 30-40%로 확대할 계획이다.
테슬라, 분리막 생산기업 “좌지우지”
분리막은 다른 주요부재와 마찬가지로 최종적으로 자동차를 구입하는 엔드유저의 움직임에 시장 동향이 좌우된다.
중국과 테슬라의 영향이 크며 양측이 견인하고 있는 선진국 시장에서 성능이 입증된 자동차를 출시하면 EV 시장에서 존재감을 강화할 수 있을 것으로 예상되나 구글(Google) 및 애플(Apple) 등 타업종의 움직임에 주의를 기울여야 할 것으로 파악되고 있다.
SCC는 2018년 중반까지 한국 대구공장의 생산능력을 4억평방미터로 확대한다고 발표했다.
테슬라는 자사 EV에 파나소닉의 원통형 LiB를 탑재하고 있으며 SCC는 해당 LiB에 분리막을 공급하고 있다.
SCC는 분리막 원막을 외부에서 구입해 도포한 후 공정을 실시하고 있기 때문에 리스크는 크지 않은 것으로 파악되나 테슬라의 증설투자에 완전히 대응하는 것이 아니라 다소 부족한 수준을 생산함으로써 리스크를 경감할 것으로 예상된다.
다만, 테슬라의 EV 「Model 3」의 예약판매가 호조였던 것은 희소가치라는 측면도 있다.
배터리 공장 「기가팩토리」를 가동해도 매년 꾸준히 판매할 수 있다는 보장이 없고 최근에는 원막 수요 전망도 매우 불투명해진 것으로 파악된다.
이에 따라 LiB 소재 생산기업들은 EV 판매대수의 급격한 변동을 피하고 출하대수의 평준화를 도모해야 할것으로 판단되고 있다.
Toray는 2015년 LG화학의 LiB용 분리막 가공설비를 인수하는 등 LG화학과의 연계를 강화한 것으로 파악되고 있다.
LG화학의 도공기를 구입함으로써 원막 제조·판매 뿐만 아니라 후가공까지 사업의 폭을 넓혀 라미네이트형 LiB용 분리막 전개도 가능한 것으로 알려졌다.
자동차용 수요 변화 “주시”
자동차용 배터리는 3단계로 구분되고 있다.
1단계는 스마트폰 배터리의 연장이고 2단계는 1단계를 진화시킨 것으로 작은 원통형 LiB를 대형화해 민생용 기술을 자동차에 적용하는 단계이다. 2단계까지는 자동차기업이 스스로 LiB 생산기업을 설립하는 사례가 두드러졌다.
3단계는 자동차기업이 최종적으로 가장 저가에 제일 안전하고 안정적으로 공급받을 수 있는 배터리를 선택하는 것이다.
다만, 자체적으로 LiB 생산기업을 산하에 두고 있으면 경쟁기업의 배터리 성능이 더욱 뛰어나도 자사의 LiB를 사용할 수밖에 없다는 점이 단점으로 지적된다.
다만, 현재로서는 자동차기업도 최종적으로 어느 배터리가 가장 뛰어나고 경쟁에서 살아남을 수 있을지 판단하지 못하고 있는 상황이다.
토요타는 HV로 선행하고 있으며 연료전지자동차(FCV)의 난제를 극복해 「MIRAI」 개발에 성공했다.
그러나 유럽, 미국기업이 프리우스를 친환경 자동차 대상에서 제외함에 따라 중국도 보조금 지원 대상에서도 제외한 것으로 알려졌다.
프리우스는 정책적인 의도에 따라 친환경 자동차로 간주되지 않았으나 토요타의 EV 시장 진출은 분리막 생산기업들에게도 사업확대 기회로 평가되고 있다.
토요타는 HV에 출자기업 Primearth EV Energy의 LiB를 탑재해왔으나 2019-2020년 모델은 차종을 확대해 배터리를 외부조달할 가능성이 높은 것으로 파악된다.
이에 따라 분리막 생산기업들도 신규 수요를 기대하고 개발·판매 경쟁을 펼칠 것으로 예상된다.
▶ 다음호에 계속
<이하나 기자: lhn@chemlocus.com>
