국내 2차전지 산업의 뿌리 '中企 3사'

세계 2차전지 시장에서 삼성SDI와 LG화학이 1위와 2위를 다투며 활약하는 뒤에는 국내 중소기업이 있다. 지난 14일부터 16일까지 열린 국내 최대 배터리 관련 전시회 '인터배터리 2014'에서 2차 전지 업계에서 활약하고 있는 국내 중소기업들을 만나봤다.

배터리를 만들기 위해서는 4가지 요소인 양극(+), 음극(-), 전액, 분리막이 필요하다. 현재 양극은 국산화에 성공해 생산의 95%정도가 국내 중소기업이 만들고 있다. 음극은 흑연이 필수 소재로 천연흑연이 많이 나 싼값에 팔고 있는 중국업체들과 인조흑연을 잘 만드는 일본업체들이 대부분을 생산하고 있다.

전액은 양극과 음극 사이에서 전자가 이동할 수 있게 매개해주는 것으로 국내업체들이 생산의 60%~70%를 차지한다. 분리막은 각 재료들이 섞이지 않게 만들어 주는 것으로 SK이노베이션이 글로벌 시장에서 3-4위를 차지하고 있고 삼성SDI와 LG화학도 자체 생산하고 있다.

양극 재료를 생산하는 대표 중소기업에는 '에코프로'가 있다.

에코프로는 양극의 5가지 종류(화학물질의 조합에 따라 나뉨)중 니콜, 코발트, 알루미늄 조합인 NCA와 니켈, 코발트, 망간 조합인 NCM을 생산하고 있다. 리튬은 공통으로 들어간다.

NCA는 주로 전동공구를 만드는 기업이 쓰는 배터리에 들어가며 에코프로는 전동공구로 유명한 보쉬에 납품하고 있다. 또 전기자동차(EV)와 전력저장장치 ESS에 들어가는 배터리를 만드는 기업에도 양극을 납품하고 있다.

양극은 배터리의 성능을 좌우하는 것 중의 하나다. 2차전지는 기본적으로 리튬이 회로로 연결돼 음극으로 가야하는데 양극이 리튬을 얼마나 많이 가지고 가는냐에 따라 배터리의 성능이 달라진다. 양극에서 리튬을 많이 줘야 고출력의 배터리가 만들어질 수 있는 것이다.

에코프로가 생산하는 양극의 특징은 오래 사용해도 배터리가 처음처럼 원래의 성능을 유지하는 데 있다. 배터리는 오랫동안 여러 번 충전해도 성능이 유지되는 것이 중요한데 이렇게 성능을 유지하게 하는 데에는 에코프로가 생산하는 양극을 만드는 재료에 비밀이 있다. 에코프로는 배터리가 오래 사용해도 원래의 성능을 그대로 유지하도록 양극을 만드는 화학물질들의 최적의 조합을 개발해 적용하고 있다.전액을 만드는 국내 대표 중소기업은 '파낙스이텍'이 있다.

전액은 리튬이온을 양극에서 음극으로 이동시키는 매개제 역할을 한다. 전액도 배터리의 성능 구현에 중요한 역할을 한다. 전액은 배터리의 수명, 고출력, 안전성에 영향을 준다. 또 전액을 잘 만들면 셀의 품질에도 영향을 줘 배터리의 불량을 줄일 수 있다.

파낙스이텍은 고출력에 안전성도 높은 배터리가 구현되도록 리튬이온이 양극에서 음극으로 잘 이동하게 만드는 전액을 만들기 위한 최적의 화학물질 조합을 개발해 적용하고 있다. 또 전액에서 가장 중요한 것으로 전액이 제 역할을 잘 할 수 있게 만들어주는 첨가제를 개발하는 기술도 개발했다.

파낙스이텍은 지난 2013년 전액 분야 국내 1위를 달성했고 세계시장에서도 4위를 기록하고 있다. 또 120여개의 특허를 보유하고 있다. 현재 삼성SDI가 메인 공급업체이고 이 외에도 SK이노베이션, BYD, Kokam, EiG 등에 전액을 공급하고 있다.

배터리를 만드는 4가지 요소 말고도 중요한 것이 바로 배터리의 안전성을 유지시켜주는 장치 배터리관리시스템(이하 BMS)이다.

리튬이온배터리는 다른 배터리보다 고출력을 낼 수 있는 장점이 있는 반면에 그만큼 안전성을 확보하기 어려운 문제가 있다. 충전이 많이 되거나 전류가 많이 흐르면 폭발이 일어날 수 있다. 이런 위험을 감지해서 관리해주는 것이 바로 BMS다. BMS는 배터리가 일정수준의 전압 이상으로 올라가면 못쓰게 전류를 끊어주는 역할을 한다.BMS를 만드는 국내 대표 중소기업은 '미섬시스텍'이다.

미섬시스텍은 큰 배터리인 전기버스용 배터리부터 농기구인 트렉터에 들어가는 배터리, 전기자전거에 들어가는 배터리 등에 들어가는 BMS를 공급하고 있다. 주로 삼성SDI, LS엠트론 등에 공급하고 있다.