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2차전지 음극재 핵심 소재
배터리무게 확 줄이고 성능 쑥
구리 덜 사용해 원가절감 효과
中 최대 전해동박업체와 협력
“내년 상반기 중 양산 개시”
아이엠의 복합동박필름 양산 설비.<사진제공=아이엠>광학전자 기업 아이엠이 2차전지 음극재용 복합동박 사업에 본격 진출한다.최근 생산설비 구축을 마치고,내년 상반기부터 복합동박 필름 양산을 추진한다.기존 동박 공급 체계를 뒤엎는‘게임 체인저’로 주목받고 있는 복합동박 시장이 본격 개화기에 접어들었다는 분석이 나온다.
4일 배터리 업계에 따르면 아이엠은 최근 복합동박 필름을 양산하기 위한 도금 및 스퍼터링 장비 구축을 마치고 공급망 확보에 성공했다.김태동 아이엠 대표는 “세계 최초로 1350mm 수평식 도급 장비를 도입했다”며 “2차전지 음극재용 동박 업계 내에서 복합동박필름 비중이 커지고 있는 만큼 아이엠의 존재감 역시 비약적으로 높아질 것으로 기대된다”고 말했다.
가장 중요한 고객사 확보도 가시권이다.전해동박 세계 시장 점유율 1위를 차지하고 있는 중국 누오데(Nuode)에서 지난 2일 아이엠의 화성 공장을 직접 찾아 양산 설비와 공정을 둘러보고 간 것으로 확인됐다.누오데는 연간 4만3000t 생산능력을 보유한 중국 최대 전해동박 제조업체다.
구리를 얇게 펴서 만드는 동박은 배터리 음극재에 쓰이는 핵심 소재다.배터리 품질과 에너지 밀도를 좌우하며,리튬배터리 무게의 약 13%,원가의 8% 정도를 차지한다.현재 시장의 주류인 삼원계 및 사원계,리튬인산철(LFP) 배터리에 모두 동박이 쓰인다.그동안 업계에서는 배터리 성능 향상과 안전성 개선을 위해 동박을 더 얇고 가볍게 만들기 위한 시도를 계속해 왔다.동박 두께가 얇을수록 음극활물질이 많이 들어가 에너지 밀도가 높아지고,
사타케무게를 줄여 배터리 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다.또 단위 전지당 구리 소모량이 적어 원가 절감에도 유리하다.
문제는 동박의 박형화에 이론적 상한이 존재한다는 점이다.또 기존 전해동박은 반복된 충전·방전에 의한 음극재의 부피 변화와 전해액에 따른 동박의 인장 강도 증가로 용량 감소,
사타케성능 저하,열 발생 같은 리스크가 있다.중국의 구리 감산에 따른 공급망 우려도 존재한다.골드만삭스는 올해 세계 구리 공급량이 약 50만t 부족할 수 있다고 경고한 바 있다.
차세대 동박으로 불리는 복합동박은 이 같은 문제를 해결했다.복합동박은 금속 동을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET),폴리프로필렌(PP) 같은 저밀도 고분자 필름으로 대체한 것이다.구리가 적게 들어가 저렴하고 무게가 가벼워 고용량·장수명 배터리 구현이 가능하다.열폭주 위험을 낮춰 안전성도 높일 수 있다.김 대표는 “PET 복합동박은 동일한 두께·면적의 동박 대비 60% 이상 가볍고,배터리 에너지 밀도는 10% 향상된 성능을 보인다”며 “수율이 안정화될 경우 원가는 63% 정도 낮추고 배터리 열 폭주 우려를 해결해 배터리 수명을 늘릴 수 있다는 것도 강점”이라고 설명했다.
특히 상대적으로 에너지 밀도가 낮은 LFP 배터리의 성능 향상에 유리하다.CATL와 BYD를 비롯한 중국 업체들은 복합동박이 주류가 될 것으로 내다보고 활발한 연구개발(R&D)을 진행하고 있다.중국 국해증권에 따르면 복합동박 시장 규모는 지난 2022년 1700억원이었던 것이 내년에는 3조4000억원에 달할 것으로 전망된다.
최근 신소재 사업에 힘을 싣고 있는 아이엠은 증착과 도금 장비 가동에 속도를 낼 예정이다.아이엠의 복합동박은 4.5㎛ PET을 기재로 사용해 양면을 1㎛ 전자동으로 도금한다.기존 동박 대비 중량은 약 75%,원가는 약 50% 줄였다.또 덴트와 핀홀 같은 하자 문제를 획기적으로 개선하는 데 성공했다.아이엠은 최근 경기 화성 마도공장에 장비 도입을 마치고 시제품을 생산하고 있다.
한편 삼성전기에서 지난 2006년 분사 독립(스핀오프)한 아이엠은 보이스코일모터(VCM) 모듈과 스마트필름 사업을 주로 영위하고 있다.삼성전자,구글,샤오미를 비롯한 국내외 유명 기업으로 공급되는 아이엠의 액츄에이터는 자동초점(AF)과 손떨림 보정(OIS) 기능이 합쳐져 있는 형태로,스마트폰 카메라 필수 부품으로 꼽힌다.
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