LG화학·포스코, 배터리 소재도 '음양 조화' 필수…음극재 시장 '공략'

[이코노믹데일리] 탈(脫)중국 추세에 따라 비중국산 음극재 수요가 급증한 가운데 양극재 시장을 공략해 왔던 국내 배터리·소재 업계들이 음극재로 눈을 돌리는 모양새다. 특히 LG화학·포스코퓨처엠 등이 투자를 가속하는 '실리콘 음극재'에 이목이 모인다.

14일 업계에 따르면 국내 배터리 업체들이 배터리 충전 시간이 빠르고 에너지 밀도가 높은 실리콘 음극재를 미래 성장 동력으로 점찍고 시장 선점을 위해 박차를 가하고 있다. 그동안 양극재에 몰두했던 국내 기업들이 중국 의존도가 높은 음극재 시장이 커지자 도전장을 내민 셈이다. 

음극재는 리튬이온 배터리 4대 소재 중 하나로 배터리 원가의 약 15%를 담당한다. 문제는 중국 의존도다. 음극재에는 주로 흑연 소재가 사용되는데 흑연 채굴·가공이 중국에서 많이 이뤄지기 때문이다. 중국은 전 세계 흑연 채굴량의 약 80%를 담당하고 있을 만큼 존재감이 뛰어난 상태다. 

한국무역협회에 따르면 지난해 1~7월 기준 천연 흑연의 중국 의존도가 무려 90%에 육박했다. 국내 업체들은 탈중국 기조에 따라 중국 의존도를 낮추기 위해 음극재 국산화에 몰두하고 있다. 흑연을 대체할 차세대 소재로 실리콘을 꼽고 실리콘 음극재 개발에 뛰어든 것이다. 

실리콘은 흑연에 비해 에너지 밀도가 10배 이상 높다. 실리콘 음극재가 사용된 배터리를 탑재한 전기차는 주행거리가 늘고 충전 시간이 줄어든다는 장점이 있다.

배터리 3사(LG에너지솔루션·SK온·삼성SDI)도 실리콘이 5~7% 수준으로 소량 함유된 음극재를 적용하는 등 힘을 쏟고 있다. 그러나 업계에서 주목하는 회사는 LG화학, 포스코퓨처엠 등 소재 기업이다. 

LG화학은 실리콘 100%로 만들어진 '퓨어 실리콘(Pure Silicon)' 기술을 개발하고 있다. 퓨어 실리콘 기술은 실리콘 음극재를 개발할 때 발생하는 불순물을 제거해 순도 99.9% 이상 실리콘 음극재를 제조하는 기술이다. 산화물, 탄화물 등 불순물을 제거하면 배터리 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 

포스코홀딩스는 지난해 7월 실리콘 음극재 개발 업체 테라테크노스를 인수해 사명을 '포스코실리콘솔루션'으로 변경했다. 포스코실리콘솔루션은 2025년까지 3000억원을 투입해 포항 영일만산업단지에 실리콘 음극재 생산공장을 짓기로 했다. 현재 흑연 음극재를 생산하는 포스코퓨처엠도 실리콘 음극재 개발에 한창이다. 

업계는 실리콘 음극재가 전기차용 배터리 시장 판도를 바꿀 주역이라고 평가한다. 양극재와 달리 시장 선점한 업체 없어 유리하다는 의견도 제시된다. 실제로 2020년 6000톤(t)으로 음극재 시장 1.2%에 불과했던 실리콘 음극재 시장은 오는 2027년 약 32만t까지 '폭풍 성장'할 것으로 예측된다. 

김현수 한화증권 연구원은 "실리콘 음극재 시장은 테슬라, LG에너지솔루션 등 주요 시장 참여자들의 주행거리 향상과 충전시간 단축을 위해 필수적인 기술"이라며 "실리콘 첨가 비율을 높여 "5년 내 500밀리암페어시(mAh/g) 내외 용량의 밀도를 보유한 음극재 상용화가 가능할 것"이라고 분석했다.