▲ ▲LiB용 음극재 시장 전망(자료 : 솔라앤에너지, 단위 : 톤). ▲LiB용 음극재 시장 전망(자료 : 솔라앤에너지, 단위 : 톤)

전기차와 스마트폰이 각광받으면서 2차전지 핵심소재에 대한 각 기업들의 투자가 이어지고 있다.

특히 4대 핵심소재(양극재, 음극재, 분리막, 전해질) 중 국산화율이 가장 낮은 음극재에 대한 공격적인 투자가 대기업을 중심으로 빠르게 진행돼 눈길을 끈다.

최근 업계에 따르면 음극재는 국산화율이 각각 88, 82%에 달하는 양극재 전해질과 달리 2.7%에 불과해 절대량을 수입에 의존하고 있다.

그간 국내 기업들은 표면처리 기술에 강점을 지닌 일본에 눌리고 원료인 흑연을 다량 보유한 중국에 받히는 형국이었다.

그러나 최근 전기차 상용화 등으로 2차전지 수요의 폭증의 예상되는 가운데 국내 삼성SDI, LG화학 등 국내 기업이 해당 분야의 강호로 떠오르면서 든든한 국내 수요처까지 생겨 국내 화학 및 소재 기업들이 적극성을 띠기 시작한 것이다.

포스코켐텍, 年産 2,400톤… “2020년 세계 점유율 40%”

포스코의 케미칼 부문 전문 계열사인 포스코켐텍(사장 김진일)은 지난 12일 충남 연기군 전의 제2산업단지 내 3만563㎡의 부지에 연산 2,400톤급 2차전지 음극재 생산공장 건설에 착공했다.

포스코켐텍으로서는 2차전지 음극재 국산화 실현과 세계적인 메이커로의 도약을 위한 첫 걸음이다.

이날 착공식에는 김진일 포스코켐텍 사장, 박기홍 포스코 전무 등 회사 관계자와 유한식 연기군수 및 유관기관 관계자 등 약 70여명이 참석했다.

회사는 약 190억원을 투자해 올 9월말 준공을 목표로 하고 있으며 연간 생산능력은 1단계 600톤에서 최종 2,400톤까지 증설할 계획이다.

이번 2차전지 음극재 공장 착공으로 포스코켐텍은 2차전지 음극재 국산화는 물론 차세대 대용량 고출력 음극재 개발에 이르기까지 연구개발에 나서 2020년까지 전세계 음극재 시장 점유율을 40%까지 끌어올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다.

회사는 또, 포스코의 부산물인 콜타르를 이용한 케미칼 및 탄소소재 사업을 다양한 분야에서 추진하고 있다.

회사는 지난해 9월 국내에서는 유일하게 2차전지 음극재를 제조하고 있는 ㈜카보닉스를 인수한 데 이어 음극재공장 착공을 시작으로 2차전지 소재 공급메이커로서 나선다는 계획이다.

GS칼텍스, ‘소프트카본系’ 年 2천톤 생산

GS칼텍스는 지난 13일 구미 산업단지에서 JX NOE(옛 일본석유)와의 합작법인인 파워카본테크놀러지(PCT)의 리튬2차전지용 음극재 공장 기공식을 가졌다.

지난 2009년 설립된 파워카본테크놀러지(PCT)는 차세대 에너지저장 장치인 전기이중층 커패시터(EDLC)용 탄소 소재 세계 최대 생산회사로, 이번 기공식을 통해 리튬2차전지용 음극재까지 사업범위를 확대했다.

연말까지 공장 건설이 마무리되면, 내년부터 연산 2,000톤 규모의 소프트카본계 음극재를 본격 생산하게 된다.

이는 2012년 세계 리튬이온 2차전지용 소프트카본 음극재 시장의 100%를 공급할 수 있는 규모다.

회사는 향후 연산 4,000톤 규모 이상으로 생산능력을 확대한 후 수출을 통해 세계 시장을 선도해 나갈 계획이다.

허동수 GS칼텍스 회장은 이삼걸 경북부지사, 남유진 구미시장, 키무라 야수시(Kimura Yasushi) JX NOE사장 등 관계자 100여명이 참석한 이날 행사에서 축사를 통해 “GS칼텍스 연구진이 자체 기술로 개발해 리튬이온 2차전지 핵심소재인 음극재의 국산화에 성공했다”며 “세계 시장에 진출해 글로벌 선도업체로 나아갈 수 있을 것”이라고 강조했다.

그리고 “이를 토대로 기존 EDLC용 탄소소재 사업과 시너지를 이루어 세계적인 친환경 신에너지 신소재기업으로 발전시켜 나갈 것”이라고 밝혔다.

SK·한화, 음극재 시장 ‘정조준’

분리막과 양극재에 주력하고 있는 SK이노베이션과 한화케미칼도 음극재 시장을 정조준하고 있다.

지난해 말 충북 증평 산업단지에 리튬이온전지 분리막 4, 5 생산라인을 준공, 상업생산 중인 SK이노베이션은 지난해 말 전기차 배터리 음극재 개발을 위해 애경유화와 협력 양해각서(MOU)를 체결했다. 애경유화에서 개발중인 음극소재 하드카본을 전기차 배터리에 적용하는 등 공동연구 체계를 구축하고, 상용화에 나선다는 계획이다.

지난해 말 울산2공장에 연산 600톤 규모의 양극재 공장을 완공한 한화케미칼은 카본계에 비해 충전속도가 빠른 산화물계 음극재 기술을 확보, 시장 진입 시기를 가늠하고 있다.

산화물계 음극재는 출력은 다소 부족하지만 안전성과 빠른 충전속도에서 장점을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

이 밖에도 생산능력 2배 확대를 목표로 올해만 450억원 규모의 투자를 진행하고 있는 전해질 생산기업인 후성, 지난해부터 총 96억원을 투입해 대구 2공장 증설을 최근 완료한 양극재 생산기업 엘앤에프 등도 잰걸음을 보이고 있다.

리튬이온 2차전지는 충전 시 리튬이온을 받아들이는 음극재, 방전 시 리튬이온을 저장하는 양극재, 리튬이온이 이동할 수 있도록 하는 전해질, 양극과 음극이 직접 접촉하지 않도록 분리시켜주는 분리막 등으로 구성된다.

4대 핵심소재 중 하나로 주로 흑연(Graphite)을 원재료로 사용하는 음극재는 시장조사 보고서에 따르면 올해 전세계 시장규모가 4,400억원으로 매년 9%씩 성장이 예상되고 있다.

현재 일본 히타치화성, 일본카본, 중국의 BTR이 시장을 주도하고 있으며 우리나라의 음극재 국산화율은 2.7%에 불과해 수입에 의존하고 있다.

삼성정밀화학과 애경유화가 전기자동차용 음극재 개발을 진행 중인 것으로 알려져 있다.

소프트카본계 음극재는 기존의 흑연 음극재 대비 출력이 높고 충전에 필요한 시간이 짧다. 또 저렴한 가격과 높은 안정성으로 차세대 전기자동차용 배터리의 핵심소재로 각광받고 있다.

GS칼텍스는 지난 2007년 국내 최초, 세계 두번째로 소프트카본계 음극재를 원유 정제과정의 부산물인 고순도 코크스를 1,000℃ 수준에서 열처리하는 방법으로 개발한 바 있다.