"흑연 대체할 실리콘 음극재 시장, 10년뒤 8조원 규모 성장"

SNE리서치 보고서…전체 음극재 비중 10% 차지 전망

실리콘 음극재 시장이 연평균 39%의 성장률을 올리며 2035년 66억달러(약 8조8천억원) 규모로 성장할 것이라는 전망이 나왔다. 실리콘 음극재는 리튬이차전지에서 흑연을 대체할 차세대 음극재로 주목받는 소재다.

시장조사업체 SNE리서치 ‘2024 리튬이온전지 실리콘음극(Si-Anode) 기술현황 및 전망’ 리포트에 따르면 리튬이차전지 음극재 시장에서 실리콘 음극재 시장이 차지하는 비중이 2030년 7%, 2035년 10% 수준까지 증가할 전망이다. 실리콘 음극재 사용량은 2030년 15.7만톤, 2035년 28.5만톤 수준까지 늘어날 것으로 보고 있다. 

(자료=SNE리서치)

금액 기준으로는 2023년 6억달러(약 9천억원)에서 2025년 19억달러(약 2조5천억원), 2030년 43억달러(약 5조7천억원), 2035년에는 66억달러(약 8조8천억원)까지 증가할 것으로 예상됐다.

지난해 실리콘 음극재 시장은 약 1만여톤으로 전체 음극재 시장 103.4만톤의 1% 정도를 차지하는데 그쳤다. 최근 전기차·ESS 시장이 저가 전기차·배터리 경쟁이 치열해지며, 음극 소재도 저가 흑연이 강세를 보여 실리콘 음극재 사용은 다소 주춤했다. 

하지만 향후 전기차 주행거리를 획기적으로 늘리고 급속충전 성능을 향상시키고자 하는 완성차 업체와 배터리 업체의 요구와 맞물리면서 실리콘 음극재 시장을 차지하기 위한 경쟁은 올해부터 본격화할 전망이다.

업계에 따르면 SK·LG·포스코·롯데 등 배터리업계 국내 주요 사들은 실리콘 음극재 소재를 개발하고 조만간 양산에 나선다. 그 밖에 중국 업체 및 유럽과 미국의 스타트업 업체들도 증가해 70여개 이상으로 늘어났으며, 기존 흑연 음극재 빅3인 중국 BTR, 샨샨, 지첸(푸라타이) 등도 실리콘계 음극재 개발과 양산을 준비하고 있다.

(자료=SNE리서치)

글로벌 음극재 Kg당 가격은 2020년 천연흑연이 6.4달러, 인조흑연이 8.0달러 그리고 Si계 음극재가 70.0달러 수준이다. 2023년 기준 천연흑연은 5.8달러, 인조흑연은 4.8달러, Si계 음극재 SiOx(t실리콘산화물계)는 50~60달러 수준으로 떨어지고 있다.

실리콘계 음극재는 수요 확대와 생산성 개선이 기대되며 큰 폭의 가격 개선이 있을 것으로 보이고, 향후 지속적인 가격 하락으로 2030년 기준 kg당 27달러 수준까지 떨어질 것으로 전망된다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재 대비 배터리 에너지밀도를 4~10배 높일 수 있고, 충전시간을 대폭 단축시킬 수 있다. 실리콘 특유의 부풀어 오르는 성질을 잘 통제하고, 단가를 낮출 수 있다면, 이차전지의 성능을 한 단계 더 업그레이드 시킬 수 있는 소재가 될 것으로 기대를 모으는 중이다. 

SNE리서치는 현재는 실리콘 소재 스웰링 특성 상 흑연에 5~10% 정도 소량의 실리콘 소재를 첨가하는 방식이 주로 적용되고 있으나, 이러한 단점을 보완해 중장기적으로는 실리콘 재료를 10%이상 확대하고 궁극적으로는 테슬라에서도 개발적용을 발표한 퓨어실리콘(실리콘 100%)을 개발하는 방향으로 연구를 진행할 것으로 예상했다.