[소부장박대리] 8월 넷째주 이차전지·에너지 소식 한눈에 살펴보기

배터리⋅소재 관련 정책 동향과 현장의 목소리를 전달하기 위해 한 주 동안 열심히 달린 <소부장박대리>가 지난 이슈의 의미를 되새기고 차주의 새로운 동향을 연결해 보고자 독자들을 위해 주간 보고서를 올립니다. <박대리보고서>를 통해 한 주를 정리해보시길 바랍니다.

'위기→기회'로, 하이엔드 동박 '롯데에너지머티'…中 맹추격

전기차 캐즘(일시적 수요둔화)과 중국의 저가⋅물량 공세로 동박 산업에 어려움이 가중되고 있는 가운데, 롯데에너지머티리얼즈가 기술장벽이 높은 '하이엔드 동박'에 집중하는 전략을 추구하면서 위기를 타계하는 모양새다.

다만, 다수 중국 기업이 저가·물량 공세를 넘어 '하이엔드 동박' 개발에 나서는 등 추격이 거세지면서 긴장을 놓을 수 없는 상황이다.

19일 배터리 업계에 따르면, 중국 동박 기업의 저가⋅물량 공세로 다수의 기업이 동박 사업 어려움을 겪고 있다. 세계 동박 시장의 3분의 2가량을 공급하는 중국 업체들이 낮은 생산비용 등을 앞세워 저가 물량 공세에 나섰기 때문이다.

동박은 머리카락 굵기의 30분의 1에 수준의 두께 10㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m) 내외의 얇은 구리막으로, 이차전지(배터리) 4대 소재 중 하나인 음극재를 씌우는 역할을 한다. 전자가 이동하는 경로이자 배터리에서 발생한 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.

국내에서 동박 사업을 영위하는 SK넥실리스는 지난 2022년 연결기준 연간 986억원의 영업이익을 낸 이후, 지난해 1분기 영업손실 24억원을 기록, 처음으로 적자로 전환하더니 올해 들어서는 상황이 악화되고 있다. 1분기 영업손실 399억원, 2분기 374억원 등을 기록 적자 규모가 커지고 있는 것.

이외 솔루스첨단소재는 2분기 매출과 영업손실을 각각 1493억원, 105억원 기록, 적자가 이어지고 있다. 한병화 유진투자증권 애널리스트는 "솔루스첨단소재의 적자가 이어지는 원인은 동박 고객사들의 단가 인하 압력과 신규 공장 고정비 때문이다"라고 지적했다.

다만 롯데에너지머티리얼즈는 동박 업계에서 유일하게 흑자를 이어가고 있다. 지난해 1분기에 이어 2분기에도 분기 최대 매출을 기록하며 5분기 연속 매출 성장을 이어가고 있는 것. 올해 2분기 연결기준 매출 2627억원으로 지난해 같은 기간보다 32.6% 상승, 영업이익은 30억원으로 전년 동기 대비 99.6% 증가했다. 당기순이익은 80억원이다.

LG엔솔, 전세계 BMS 특허수 1위…中 기업 대비 1.2배 많아

LG에너지솔루션(대표 김동명)이 배터리관리시스템(BMS) 관련 특허를 전세계에서 가장 많이 보유한 것으로 조사됐다.

LG에너지솔루션은 특허정보조사전문업체 WIPS와 함께 특허 수 기준 상위 10개 한중일 배터리 기업의 BMS 관련 특허를 전수 조사한 결과 LG에너지솔루션 특허 수가 압도적 1위를 기록했다고 20일 발표했다. 이는 2018년부터 2022년까지 한국·미국·유럽·중국·일본 5개국에 등록 및 출원된 특허 수를 기준으로 한 조사다.

BMS는 배터리의 상태를 모니터링해 최적의 조건에서 배터리를 유지, 사용할 수 있도록 제어하는 시스템이다. 전류와 전압, 온도 등 다양한 데이터를 활용해 ▲충전 중 전압 하강 ▲비정상 퇴화 및 방전 ▲특정 셀 용량 편차 등 만약의 상황에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 감지하고 조치하는 역할을 한다.

LG에너지솔루션은 이번 결과가 한국 주요 배터리 기업의 BMS 관련 전체 특허 수(약 7400 개)의 약 73%에 해당하는 수치이며, 전수 조사 대상 기업 BMS 관련 전체 특허 수(약 13500개)의 약 40%에 해당한다고 설명했다. 국가별로는 중국 기업들의 BMS 특허 수 보다 1.2배 많으며, 일본 기업들의 BMS 특허 수보다 3.5배 많은 수치다.

회사는 분사한 2020년 이후 BMS 관련 특허 출원 수는 크게 상승했다고 강조했다. LG에너지솔루션은 2020년부터 2022년까지 매년 800개 안팎의 BMS 관련 신규 특허를 출원했다. 이는 같은 기간 한국 기업 전체 특허 수의 약 87%에 달하는 수치다.

LG에너지솔루션, '배터리 안전진단 SW' 사업 본격화

LG에너지솔루션(대표 김동명)이 배터리 안전진단 소프트웨어 사업 확대에 본격적으로 나선다고 21일 발표했다. 최근 잇따르고 있는 전기차 배터리 화재 등을 고려해 안전성을 제고하기 위한 의도다.

LG에너지솔루션은 ‘배터리 안전진단 소프트웨어’ 분야에서 20년 이상 축적된 배터리관리시스템(BMS) 설계역량과 실증 데이터를 활용한 독보적인 기술력을 확보하고 있다.

배터리의 상태를 모니터링해 최적의 조건에서 배터리를 유지, 사용할 수 있도록 제어하는 시스템이다. 전류와 전압, 온도 등 다양한 데이터를 활용해 ▲충전 중 전압 하강 ▲비정상 퇴화 및 방전 ▲특정 셀 용량 편차 등 만약의 상황에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 감지하고 조치하는 역할을 한다.

LG에너지솔루션은 안전진단 소프트웨어가 탑재되는 BMS 분야에서만 8000개 이상의 특허를 보유하고 있으며 배터리 셀 기준 13만 개 이상, 모듈 기준 1000개 이상을 분해·분석한 실증 데이터를 기반으로 기술을 개발했다. 특히 10만대 이상의 전기차에 이미 적용해 90% 이상의 안전진단 검출률을 확보했다.

이러한 기술력을 토대로 LG에너지솔루션의 ‘안전진단 소프트웨어’는 ▲충전 중 전압 하강 ▲배터리 탭 불량 ▲미세 내부 단락 ▲비정상 퇴화 ▲비정상 방전 ▲특정 셀 용량 편차 ▲리튬 과다 석출 등 다양한 불량 유형을 분석해 낼 수 있다.

파우치 폼팩터 최대 약점 '열 방출'...'액침냉각' 상용화 움직임 [소부장박대리]

연이은 전기차 화재로 파우치형 폼팩터의 '열 방출' 약점이 여실히 드러난 가운데, '액침 냉각' 기술이 주목받고 있다. 현재 데이터센터 중심으로 적용되고 있는 액침 냉각은 배터리 열폭주를 막을 수 있는 획기적인 방법으로 평가된다. 상당수 전기차에 파우치형 배터리가 채택되고 있는 만큼, 다수의 전기차 주문자상표부착생산(OEM) 업체들이 도입을 준비하고 있는 것으로 파악된다.

21일 배터리 업계에 따르면, 최근 인천 청라, 충남 금산 등에서 발생한 전기차 화재 사고 이후, 전기차 포비아(공포증)가 확산, 전기차 수요 둔화 현상은 심화하고 있다. 카이즈유데이터연구소에 따르면 올해 1∼7월 국내 전기차 등록 대수는 전년 동기 대비 13.4% 감소한 8만613대로 집계됐다.

특히 화재로 불탄 벤츠 EQE 350+와 기아 EV6는 '파우치형 NCM(니켈⋅코발트⋅망간) 배터리'를 사용한 것으로 알려지며 이 배터리에 대한 불신이 심화하고 있다.

파우치형 NCM 배터리는 폼팩터(형태)와 양극재 구성을 의미한다. 전기차에 흔히 탑재되는 배터리 폼팩터는 원통형, 각형, 파우치형으로, 양극재를 구성하는 물질은 크게 삼원계(NCM⋅NCA⋅NCMA), 리튬⋅인산⋅철(LFP) 배터리로 분류된다.

폼팩터 중에선 파우치가, 양극재에선 삼원계가 상대적으로 열폭주 현상에 취약하다. 이 폼팩터는 얇고 가벼운 플라스틱 파우치에 전극을 감싸는 형태로, 외부 충격에 약해 내부 단락을 유발할 가능성이 높기 때문이다. 삼원계 배터리는 LFP에 비해 에너지 밀도가 높다.

'전기차 포비아' 막아라…안전성에 초점 맞추는 K-배터리 [소부장박대리]

최근 전기차 화재가 잇따라 발생하면서 화재 근원지인 배터리의 안정성을 높이려는 시도가 늘어나고 있다. 이에 따라 LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온 3사는 그동안 추진해왔던 공정 내 품질 향상 기조를 유지하는 한편, 배터리관리시스템(BMS) 등 핵심 요소에도 투자를 집중하는 모습이다.

21일 업계에 따르면 국내 완성차, 배터리 셀 제조사가 BMS 고도화를 통한 전기차 화재 예방에 나섰다. 최근 발생한 전기차 화재가 '전기차 포비아(공포)'로 확산될 조짐이 생겨나면서, 이에 대한 우려를 불식시키기 위한 의도다.

실제로 지난 1일 인천 서구 청라의 한 아파트 지하주차장에서 발생한 벤츠 전기차 화재가 800여대의 주변 차량까지 피해가 번지는 사고로 이어진 바 있다. 17일(현지시간)에는 포르투갈 리스본 움베르투 델가도 국제공항 인근 렌터카 주차장에서도 테슬라 전기차의 발화로 200여대 차량이 전소되는 등 큰 피해가 발생하기도 했다.

통상 전기차 화재는 배터리 내부의 양극과 음극이 접촉해 쇼트가 일어나면서 발생한다. 두 전극 간 접촉을 막기 위해 분리막이 자리하고 있지만, 오랜 충방전에 따른 리튬 덴드라이트(결정화) 현상이나 분리막 정렬, 외부 충격에 의한 파손, 과충전 등 요인으로 관련한 위험에 노출될 가능성이 있다. 리튬이온 배터리가 근본적인 화재 방지가 불가능한 점을 고려해 BMS를 통한 셀 관리·열전이 방지와 같은 사후 조치를 강화하겠다는 의도로 풀이된다.

BMS는 배터리의 상태를 모니터링해 최적의 조건에서 배터리를 유지, 사용할 수 있도록 제어하는 시스템이다. 전류와 전압, 온도 등 다양한 데이터를 활용해 충전 중 전압 하강, 비정상 퇴화 및 방전, 특정 셀 용량 편차 등 만약의 상황에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 감지하고 조치하는 역할을 한다. 이를 고도화할 경우 배터리 제어는 물론 실시간 모니터링과 같은 이상 징후를 파악하는 속도와 범위도 늘어날 수 있어 화재 예방의 핵심적인 부품으로 꼽힌다.

더블유씨피, 전기차 포비아 대응…200도 버티는 '고내열 분리막' 개발

이차전지용 분리막 제조기업 더블유씨피(WCP)가 프리미엄 고내열 분리막을 개발 중에 나선다. 이 배터리가 실제로 배터리에 적용된다면 열폭주 위험을 낮춰 배터리 안전성을 높일 수 있을 것으로 보인다.

22일 배터리 관련 업계에 따르면, 최근 지하주차장 화재로 전기차 포비아(공포증)이 확산하고 있는 가운데 더블유씨피가 이 같은 기술 개발로 대응에 나선다.

더블유씨피 관계자는 "200℃의 고온에서도 그 형상을 유지하면서, 최고 300℃까지 견딜 수 있는 프리미엄 고내열 분리막을 개발하고 있다"라며 "내년 하반기에 적용 가능하도록 대형 배터리셀 업체와 활발한 논의가 오가고 있다"라고 밝혔다.

분리막은 양극재, 음극재, 전해질과 더불어 배터리를 구성하는 4대 핵심소재 중 하나다. 배터리의 안정성과 밀접한 관련이 있기에 고도의 기술력을 요하며 초기 진입장벽이 높은 산업으로 평가된다.

이와 함께 더블유씨피는 46파이 배터리가 향후 시장에서 주목받을 것으로 예상, 이에 최적화된 분리막 개발에도 한창이다. '함침성'을 개선한 고함침성 분리막도 개발 중이다.

고함침성 분리막은 더블유씨피의 고유 기술로 개발된 새 제품으로 배터리 셀 제조 과정에서 주입된 전해액이 내부에 잘 스며들 수 있게 해준다. 기존 배터리보다 용량이 큰 46파이 배터리의 불량률 감소, 생산성 증대, 성능 향상 등 배터리의 기능을 업그레이드 할 수 있는 프리미엄 분리막이다.

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