
쌍탄목표 위해 첨단소재 개발 가속 … 태양광·배터리 효율화 목표로
중국은 쌍탄목표 아래 2030년까지 온실가스 배출량을 피크아웃시키고 2060년에는 배출량을 실질적으로 제로(0)화할 계획이다.
최근에는 쌍탄목표 달성을 위해 태양광발전과 배터리를 조합하는 기술 고도화 및 코스트 감축 방안을 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
중국 정부는 2030년 이후 이른 시기에 태양광을 주요 전력원 가운데 하나로 성장시키고 화력발전 비중을 서서히 낮추는 것을 목표로 하고 있다.
화학산업 역시 태양광발전 패널 장수명화에 기여하는 백시트 소재와 LiB(리튬이온전지) 기능 향상에 도움이 되는 분리막(LiBS) 개발을 본격화한다.
중국 국가에너지국에 따르면, 중국은 2021년 태양광발전으로 전력 3295억kWh를 생산했으나 전체 전력에서 차지하는 비중은 4%대 초반에 그쳤다. 풍력발전에 따른 전력 발전량이 6526억kWh로 전년대비 40.0% 급증한 것에 비하면 절반 수준에 그친 것으로 평가되고 있다.
그러나 중국 정부는 태양광발전의 발전 및 축전 코스트 감축 가능성이 풍력발전보다 높다고 판단하고 태양광 발전을 주요 전력원으로 주목하고 있다.
중국 석유‧화학공업연합회(CPCIF)에 따르면, 중국은 2021년 기준 태양광 발전 코스트가 W당 3위안(약 580원)으로 2007년 60위안에 비해서는 95.0% 낮아졌고 축전 코스트 역시 LFP(인산철리튬) 배터리 기준 Wh당 1.5위안으로 개선됐다.
CPCIF는 에너지 전환효율 향상에 따라 2025년까지 발전 코스트는 2.2위안, 축전 코스트는 1위안으로 더 낮아질 가능성이 있는 것으로 평가하고 있다.
또 2030년에는 발전 코스트가 0.15위안 이하로 대폭 낮아져 화력발전 코스트를 하회함으로써 주 전력원으로 등극할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
중국의 주요 태양광 패널 생산기업들은 이론상 최대 에너지 전환효율이 27.0%로 알려진 실리콘(Silicone)계 HTJ(Heterojunction) 태양전지나 TOPcon(Tunnel Oxide Passivated Contact) 기술로 태양전지를 고성능화하고 있어 양산화 가능성이 높고 2025년 이후에는 에너지 전환효율이 43.0%에 달하는 페로브스카이트(Perovskite) 전지까지 상용화할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
화학산업 역시 태양광발전 고도화를 지원하고 있다.
최근 석유정제‧석유화학 일체화 컴플렉스가 급증하며 기초화학제품 공급과잉이 우려되고 있으나 고기능 화학제품 자급률 상승 및 생산능력 확대로 대응하고 있다.
자동차나 항공기를 경량화하고 배출량 감축에 도움이 되는 EP(엔지니어링 플래스틱)나 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic), 순환경제 구축에 기여하는 생분해 수지 등이 대상이며 태양광 패널이나 배터리 소재도 주요 영역에 포함돼 있다.
중국은 2025년까지 추진하는 5개년 계획을 통해 일체화 투자를 적극화한다.
2022년 5월 장쑤성(Jiangsu) 롄윈강시(Lianyungang)에서 민간기업 Shenghong Petrochemical이 완공한 신규 컴플렉스가 시험가동에 돌입했고 6월에는 산둥성(Shandong)에서 Yulong Petrochemical이 대규모 컴플렉스를 착공했다. 국영기업 사이노펙(Sinopec) 역시 광둥성(Guangdong)과 광시좡족 자치구에서 일체화 컴플렉스를 가동 및 착공했다.
일체화 투자는 단순히 기초화학제품 생산능력을 확대하기 위한 것이 아니라 고기능 유도제품 생산능력 확대와 자급률 향상을 위해 원료 확보 차원에서 진행하고 있는 것으로 파악된다.
태양전지 소재는 백시트의 내구성과 배리어성을 높이기 위해 표면에 도포되는 불소계 수지 생산능력을 확대하고 있다. 특히, PVDF(Polyvinylidene Fluoride), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 외에 FEVE(Fluoroethylene Vinyl Ether)는 상온 경화가 가능한 불소계 수지로 주목받고 있다.
LiB 소재로는 전극활물질을 접착하기 위한 바인더로 불소계 수지가 사용되며 이온전도성 향상에 기여하는 고분자 겔 전해질로 PVDF와 PVDF-HFP(Poly(vinylidene Fluoride-co-Hexafluoropropylene)) 연구개발(R&D)을 진행하고 있다.
둥위(Dongyue) 그룹은 2022년 11월 자동차 LiB 용도를 노리고 산둥성 소재 PVDF 1만톤 플랜트를 완공했고 Meilan Chemical는 장쑤성 타이저우(Taizhou)에 PTFE 1만톤 플랜트 건설을 결정하는 등 불소계 수지 프로젝트를 꾸준히 진행하고 있다. Zhejiang Juhua는 취저우(Quizhou)에서 생산능력 1만톤대 초반의 PTFE 플랜트를 가동하고 있다.
배터리 소재는 가혹한 환경에서 사용될 때를 대비해 폴리올레핀(Polyolefin)계 분리막에 도포해 내열성을 높이는 코팅 소재를 주목하고 있다. 내열온도가 섭씨 400도에 달하는 메타계 아라미드는 난연성이 높아 배터리 안전성을 높일 수 있는 고부가가치 화학제품이다.
Yantai Tayho Advanced Materials은 2022년 9월 방호복용 아라미드 섬유 생산라인을 완공했으며 2023년부터 9000톤을 가동하고 중국기업의 배터리용 아라미드 수요를 공략할 계획이다.
최근 들어서는 열분해 온도가 650도로 아라미드 섬유보다 우수한 내열성을 갖춘 PBO(Polyparaphenylene Benzo Dioxazole) 섬유를 분리막 소재로 사용하는 움직임이 나타나고 있다. 2019년 Chengdu New Materials이 400톤을 상업 생산했다고 공개한 이후 현재까지 생산하고 있는지 확인되지 않고 있다.
중국은 2021년 전기자동차(EV)와 연료전지자동차 등 신에너지 자동차(NEV) 판매가 300만대를 돌파했고 새로 탑재된 자동차용 배터리 용량은 140GWh에 달해 주당 1회 충전을 기준으로 전기자동차 100대당 전력 수요가 2.4TWh에 달할 될 것으로 예상된다. 2022년 1-9월 NEV 판매는 약 390만대로 3분기만에 2021년 전체를 넘어섰다.
태양광발전 고효율화와 저가격화는 전기자동차 보급에 필수적인 요소로 고기능 화학제품 투자가 꾸준히 이어질 것으로 예상된다. (강윤화 책임기자)