[글로벌톱의 길-日本에 묻다] 전지 ①

글로벌톱 유지하려면 '소재'도 키워야

한국 기업의 리튬2차전지 제조기술은 최고 수준이지만 핵심소재 및 원천기술은 일본 기업의 30~50% 수준으로 매우 취약한 편이다. 단기 성과 지향의 연구개발로 생산기술은 일본 수준을 따라가고 있지만 부품소재 및 장비관련 기술은 장기 간의 연구개발이 요구되기 때문이다.

2차전지는 방전시 리튬이온을 저장하는 양극재와 충전할 때 리튬이온을 받아들이는 음극재,중간에서 리튬이온이 이동할 수 있도록 해주는 전해질, 양극과 음극이 직접 접촉하지 않도록 분리시켜주는 분리막 등으로 구성된다. 이들 4대 핵심부품소재의 원가는 전체 재료비 가운데 80%에 달한다.

주대영 산업연구원 연구위원은 “핵심 부품소재와 장비 등을 수입에 의존함으로써 제품의 성능향상과 가격경쟁력 확보에 문제가 나타나고 있다”고 지적했다.

국내 이차전지의 소재산업은 취약한 분야가 너무 많다. 양극소재와 분리막의 일부는 국내 생산이 이루어지는 반면 음극소재는 거의 대부분 수입에 의존하고 있다. 2차전지 소재의 실질 국산화율은 20% 미만으로 전지 생산이 증가할수록 대일 소재 수입이 확대되는 구조이다.

산업연구원에 따르면 리튬전지의 4대 핵심소재별 국산화율은 양극소재 70%, 음극소재 1%, 분리막 25%, 전해액 86% 등이다. 이들 핵심소재 및 원천기술 수준도 가장 앞선 일본과 비교할 때 부품·소재 분야에선 50%, 원천기술 부문에선 30% 수준에 그치고 있다.

하지만 최근 국내 기업들도 2차전지 원천기술 확보에 힘을 기울이고 있다. GS칼텍스는 최근 2차전지용 음극재 개발을 완료, 올해부터 연간 1000~1500t 규모로 상업 생산을 시작할 예정이다. 이 회사는 지난 2008년부터 대전연구소에서 음극재 개발에 나선 지 2년 만에 결실을 맺었다.

음극재는 4대 핵심소재 가운데에서 국산화가 가장 뒤쳐진 분야로 꼽힌다. 열처리 기술이 뛰어난 일본과 천연 흑연이 풍부한 중국 사이에서 국내기업들이 자리를 잡지 못했기 때문이다.

GS칼텍스가 개발한 음극재 제품은 1000℃ 수준에서 열처리를 통해 만든 소프트카본계로 알려졌다. 출력이 높아 휴대폰, 태블릿PC 등 모바일 제품에 주로 쓰이는 흑연계보다 전기자동차용에 적합한 제품으로 평가 받는다.

SK에너지도 애경유화와 손잡고 전기자동차 배터리 소재 국산화에 박차를 가하고 나섰다. SK에너지는 애경유화에서 개발 중인 음극소재를 전기차용 배터리에 적용해 상용화 테스트를 진행하는 등 양사간 공동 연구 체계를 구축해 전기차용 배터리의 핵심 소재인 음극소재의 국산화에 나설 방침이다.

SK에너지 관계자는 “애경유화가 개발 중인 음극소재(하드카본)를 적용한 전기차용 배터리 성능 테스트 결과가 수입산 소재를 사용한 경우와 비교해 동등 이상으로 나타난다”며, “전기차용 배터리 소재의 수입 의존도를 크게 낮춤은 물론 배터리의 원가경쟁력 제고에도 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

지난 2005년 국내 최초로 리튬이온 2차전지 분리막(LiBS) 기술 상용화에 성공, 리튬이온 배터리 소재 국산화에 나선 SK에너지는 이번 협력을 통해 배터리의 국산화율을 한층 높인다는 계획이다.