고성능 실리콘 음극재 개발
[서울=뉴스핌] 신수용 기자 = SK가 실리콘 음극재 사업을 위해 합작한 미국의 그룹14이 포르쉐에 고성능 실리콘 음극재 공급을 추진중이다.
28일 관련 업계에 따르면 그룹14은 폭스바겐 자회사인 포르쉐가 설립한 배터리 제조업체인 셀포스(Cellforce)를 상대로 음극재 품질 테스트를 진행중이다. 품질테스트를 통과하면 그룹14과 합작법인을 설립한 SK머티리얼즈 그룹14이 실리콘음극재를 생산할 가능성이 제기된다.
고성능 실리콘은 배터리 음극재 시장의 '게임 체인저'다.
실리콘 음극재는 실리콘 함량에 따라 15% 미만인 저함량과 15% 이상 고성능으로 나뉜다. 현재까지는 기술적 한계로 5~10%까지만 첨가했다. 국내에선 대주전자재료가 유일하게 실리콘 함량 5% 음극재를 상용화했고, 실리콘 함량 10%를 개발 중이다. SKC는 실리콘 함량 15% 미만 음극재를 내년 1월 생산할 예정이다.
◆ 폭스바겐 이어 삼성SDI·현대차 추가 수주 가능성
SK머티14(SKMG14)은 고성능 실리콘 음극재 개발에 성공해 국내외 배터리 및 완성차 업체들과 제품 인증 과정에 있다.
SKMG14는 미국 배터리 소재 기업인 그룹14테크놀로지스(그룹14)과 SK㈜머티리얼즈의 합작회사다. SK가 SKMG14 지분 75%를 보유하고 있다. SK는 지난 2021년 12월 SK㈜머티리얼즈 지주사업 부문을 흡수합병했다.
SKMG14이 대량 양산을 목표로 하는 실리콘 음극재는 현재 포르쉐 배터리 셀 메이커인 셀포스 그룹(Cellforce Group)에 그룹14이 생산한 샘플을 보내 제품을 인증받는 과정에 있다.
셀포스는 포르쉐와 독일의 배터리 셀 전문 업체 커스텀셀즈와 합작회사로 포르쉐에 실리콘 음극재가 탑재될 가능성이 있다. 폭스바겐 그룹은 이미 전기 스포츠카 '포르쉐 타이칸' 배터리에 실리콘 음극재를 적용했다. 배터리 내재화에 나선 폭스바겐에 배터리 4대 핵심 소재 중 하나를 공급하는 셈이다.
수주처는 확대될 가능성이 높다. 테슬라, 현대자동차, 제너럴모터스(GM), 포드, BMW 등 완성차 업체들은 실리콘 음극재 배터리를 탑재하거나 탑재할 계획이다.
배터리 업체들도 마찬가지다. 삼성SDI는 젠(Gen)5에 실리콘 함량 5% 내외 음극재를 사용했다. 젠5는 BMW의 차세대 전기차 등에 탑재된다. SK온은 포드 모델에 7% 함량 제품을 적용하고 10% 이상으로 높는 기술 개발을 진행하고 있다.
◆ 실리콘 음극재 승패, 공정단순화, 수율이 관건
SKMG14의 실리콘 음극재 제1공장은 시운전 중으로 내년 1분 상업 가동 예정이다. 이 공장은 경북 상주 청리일반산업단에 위치해 있다. 제1공장은 SK의 첫 실리콘 음극재 공장으로 2022년 1월 착공해 올해 9월 준공했다.
SKMG14은 아직 매출은 없지만 품질 테스트를 통과해 대량양산이 가능해지면 적극적인 투자와 함께 생산규모를 확대해 나갈 방침이다. SKMG14은 2025년까지 1조1000억원을 투자할 예정이며 연간 2000t 규모(전기차 10만~20만대에 사용)의 실리콘 음극재 생산을 목표로 하고 있다.
중국이 지난 12월 1일부터 흑연 수출 통제에 나서면서 대안으로 실리콘 음극재에 대한 관심이 높아지고 있다. 실리콘으로 음극재를 만들면 기존의 흑연을 주원료로 하는 음극재 대비 에너지밀도를 4~10배 정도 높일 수 있다. 실리콘 함량이 높을수록 전기차의 주행거리는 늘고 충전 시간은 짧아진다.
다만 실리콘 음극재의 단점인 비싼 가격을 낮추고 팽창을 억제하기 위해 공정을 단순화해 생산 단가를 낮추고 수율을 높이는 등 연구·개발 단계를 넘어서는 게 최종 과제다.
SKMG14 관계자는 "현재 협의중인 고객사는 영업비밀로 밝히기 어려운 부분"이라며 "우리나라에서 최초로 만드는 소재인 만큼 시운전을 꼼꼼히 진행하고 있다"고 말했다.
aaa22@newspim.com
