[Tech 스토리] 배터리 안전의 핵심 '분리막'

기사입력 : 2023년02월26일 07:19

최종수정 : 2023년02월26일 07:19

배터리 쇼트·이물질 막는 '프론트 맨' 역할
에너지 밀도 높이기 쉬운 습식 분리막 대세

기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 전기차 화재로 배터리의 안전성 문제가 불거지며 이차전지의 안전을 책임지는 '분리막'에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 오늘은 분리막에 대해 알아보겠습니다.

◆ 분리막은 무엇인가

분리막은 양극재, 음극재, 전해질과 함께 이차전지인 리튬이온배터리를 구성하는 4대 핵심 요소입니다.

분리막 두께는 머리카락 굵기의 25분의 1에 불과한 4㎛(마이크로미터)에서 최대 25㎛지만, 이차전지 원가에 약 15%를 차지합니다.

정식 명칭은 리튬이온배터리 분리막(LiBS: Lithium-ion Battery Separator)입니다. 절연 소재로 이루어진 얇은 막으로, 양극과 음극이 서로 닿지 않으면서 리튬이온만 잘 지나다니도록 하는 것이 분리막 기술의 핵심입니다.

양극과 음극이 직접 접촉하면 단락(쇼트·합선) 현상이 발생할 수 있기 때문에, 배터리의 안전성을 위해 분리막이 꼭 필요합니다.

분리막은 양극과 음극의 직접적인 접촉은 차단하면서 0.01~1㎛(마이크로미터)의 미세한 기공(공기 구멍)으로 리튬이온만 통과시켜 전류를 발생시키는 역할을 합니다.

과전류가 흐를 경우에는 분리막의 기공이 닫히면서 리튬이온의 통로를 차단해 배터리가 더 이상 과열되지 않도록 보호하는 역할도 합니다.

또 분리막은 높은 기계적 강도를 지니고 있어 강한 힘을 받을 때 배터리 내부에서 발생하는 부산물이나 이물질들을 막아 안전성을 높이는 역할도 수행합니다.

◆ 건식분리막 vs 습식분리막

분리막은 주로 폴리에틸렌(Polyethylene·PE)과 폴리프로필렌(Polypropylene·PP) 등 절연 특성이 뛰어난 고분자 소재가 사용됩니다.

분리막은 제조 방식과 원재료에 따라 크게 건식과 습식으로 나눕니다.

PP와 PE, 기타 재료 등을 활용하는 건식 제조는 물리적인 연신(늘리는 공정)과 열처리 공정과 기계적인 힘으로 필름 원단을 당겨 기공을 만듭니다.

습식과 비교하면 초기 투자 비용이 덜 들고 유해 물질이 나오지 않아 비교적 친환경적이고, 제조공정도 간단하나 균일한 기공을 만들어 내는 기술 장벽이 높습니다. 이에 기공 크기가 불균일하고, 습식에 비해 기계적 강도도 약합니다.

건식은 주로 전기 버스에 사용됩니다. 습십보다 저렴하지만 두꺼워 에너지밀도를 높이기에 적합하지 않기 때문입니다.

습식 분리막은 건식에 비해 얇고 밀도가 높아 상용 전기차 대부분이 습식을 채택하는데 그만큼 고도의 기술이 요구됩니다. 유기용매 등 추가 재료가 필요하기에 단가 상승의 요소가 되기도 합니다.

습식 분리막 제조는 PE를 원재료로 고온·고압으로 납작하게 만드는 압출과 연신, 화학처리 등을 거칩니다. 압축된 PE 시트가 식으면서 서서히 굳어질 때 필름 틈에 채워져 있던 것들이 빠지면서 기공이 생깁니다.

고분자 소재와 저분자량의 왁스를 혼합해 고온에서 필름을 압출한 뒤, 용매(솔벤트)를 사용해서 왁스를 추출해 미세다공 구조를 형상하는 방식입니다.

이 방식은 초기 투자비용이 많고 유해물질이 발생한다는 단점이 있지만, 제작이 간편하고 기공이 균일하다는 장점이 있습니다. 습식은 건식에 비해 상대적으로 가격은 높지만 얇아 에너지밀도를 높이기 좋습니다.

과거에는 분리막으로 필름 소재 하나만을 사용했지만, 최근에는 분리막의 성능을 강화하기 위해 다양한 소재와 방식으로 코팅해 사용하고 있습니다. 얇은 습식 분리막을 보완하려고 세라믹 코팅을 하는데, 안전성 강화 분리막(SRS 분리막) 같은 강화 분리막으로 불립니다.

국내에선 SK아이이테크놀로지(SKIET)와 더블유씨피(WCP)가 유일하게 습식 분리막을 생산하고 해외에선 일본의 아사히카세이, 도레이, 상해은첩 등이 진입해 있습니다.

LG화학과 도레이가 안정성 강화 분리막(SRS) 관련 특허를 일부 공동 보유 중입니다.

SNE리서치에 따르면 이차전지 분리막의 세계 시장 규모는 2021년 4조1000억원에서 2025년 11조원으로 연평균 28%가량 성장할 것으로 추정됩니다.

aaa22@newspim.com

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알파벳 '100년물 채권'에 거품 경고 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 인공지능(AI) 인프라 구축을 위해 막대한 자금을 쏟아붓고 있는 알파벳이 영국 시장에서 발행한 100년 만기 회사채가 폭발적인 인기를 끌었다. 하지만 월가 전략가들은 이를 두고 "신용 시장의 사이클 후반부 과열을 보여주는 최신 신호"라며 경고의 목소리를 높였다. 12일(현지시간) 블룸버그통신과 CNBC에 따르면 알파벳은 지난 10일 영국 파운드화 채권 시장에서 10억파운드 규모(1조9600억 원)의 100년 만기 채권을 발행했다. 이는 알파벳의 첫 파운드화 표시 채권이자 총 200억달러 규모의 다중 통화 자금 조달 계획의 일부다. 이번 100년물 채권에는 발행 규모의 약 10배에 달하는 주문이 몰렸으며 발행 금리는 영국 국채 10년물보다 120bp(1.20%포인트) 높은 수준에서 결정됐다. 알파벳은 지난주 올해 자본지출 규모가 1850억달러에 달할 것으로 예상된다고 밝혔다. 경쟁사인 오라클과 아마존 마이크로소프트 등도 인프라 지출을 늘리고 있어 빅테크 기업들의 총부채 발행 규모는 향후 5년간 3조달러에 이를 것으로 전망된다. 윈드 시프트 캐피털의 빌 블레인 최고경영자(CEO)는 이번 거래가 AI 확장을 위해 공공 및 민간 시장에서 조달되고 있는 부채가 역사적인 규모를 벗어난 수준임을 반영한다고 지적했다. 블레인 CEO는 CNBC와의 인터뷰에서 "적당히 높은 쿠폰(금리)의 100년 만기 채권을 팔 기회를 포착한 점에 대해서는 그들에게 온전한 공로를 인정한다"며 "그들은 영국 보험사와 연기금들이 부채를 충당하기 위해 원했던 수요를 명확히 파악했다"고 말했다. 알파벳.[사진=로이터 뉴스핌] 2026.02.13 mj72284@newspim.com 하지만 그는 이번 100년물 발행이 시장 거품의 증거라고 강조했다. 블레인 CEO는 "나는 100년 만기 채권이 나온다는 사실 자체가 그보다 더 거품일 수는 없다고 생각한다"며 "만약 당신이 고점의 신호를 찾고 있다면 비록 그것이 훌륭하게 실행된 거래일지라도 그것은 절대적으로 고점의 신호처럼 보인다"고 직격탄을 날렸다. 이어 블레인 CEO는 "AI 하이퍼스케일러들의 '부채 축제'의 엄청난 규모에 대한 요점은 과거 내가 보았던 수많은 상황들을 떠올리게 한다"며 "특히 시장이 하나의 테마를 잡고 그들이 무엇을 사고 있는지 정말로 이해하지 못한 채 극단으로 치닫는 상황 말이다"라고 비판했다. 전문가들은 알파벳의 이번 움직임이 자금 조달 다각화 차원이라고 분석하면서도 리스크를 우려했다. 페더레이티드 헤르메스의 나추 초칼링엄 런던 크레딧 책임자는 "알파벳이 AI 자본지출(CAPEX)을 자금 조달하기 위해 시장의 맨 끝단(초장기물)에서 파운드화 발행을 준비한 것은 흥미롭다"며 "그들은 보험사와 연기금 수요를 활용하고 미국 달러 시장의 과포화를 피하기 위해 자금 조달원을 다각화하려는 것"이라고 설명했다. 프리미어 미튼의 사이먼 프라이어 채권 펀드 매니저는 100년물 발행이 여전히 "검증되지 않은 바다"라고 경고했다. 프라이어 매니저는 "구매자들은 기술 기업들이 주식 시장에서 사상 최고치를 기록하고 있고 업계의 본질이 끊임없이 진화하고 있음에도 불구하고 혼란스러운 글로벌 및 현지 정치 환경 속에서 6%를 조금 넘는 수익률에 자금을 묶어두게 될 것"이라고 지적했다. 무지니치앤코의 타티아나 그레일 카스트로 공공시장 공동 대표는 이번 발행이 투자자들의 '믿음'에 기반하고 있다고 봤다. 그는 "당신은 그 회사가 향후 100년 동안 이자를 지급하기 위해 존재할 것이라는 점에 올라타는 것"이라며 "이건 매우 드문 일이며 심지어 정부들도 100년 만기 부채를 잘 발행하지 않는다"고 말했다. 영화 '빅쇼트'의 실제 인물로 알려진 마이클 버리도 알파벳의 100년물 채권 발행에 우려를 표시했다. 버리는 소셜미디어 엑스(X, 옛 트위터)에 "알파벳이 100년 만기 채권 발행을 모색하고 있다"며 "이런 일이 마지막으로 있었던 것은 1997년의 모토롤라였는데 그해는 모토롤라가 거물(big deal)로 여겨졌던 마지막 해였다"고 지적했다. 그러면서 "1997년 초 모토롤라는 미국에서 시가총액 상위 25위이자 매출 상위 25위 기업이었다"며 "오늘날 모토롤라는 매출 110억달러에 불과한 시가총액 232위 기업"이라고 덧붙였다. mj72284@newspim.com 2026-02-13 03:24