삼성·현대차 빼고 다 뛰어들었다… 실리콘 음극재가 뭐길래

6대 그룹 중 4대 그룹이 출사표
배터리 용량 늘고 충전시간 단축

SK, LG, 포스코(POSCO홀딩스)에 이어 롯데그룹도 실리콘 음극재 사업에 최근 출사표를 던졌다. 대주전자재료가 실리콘 음극재를 국내 최초로 상용화한 가운데, 대기업들도 관련 사업에 잇달아 진출하며 향후 치열한 주도권 경쟁을 예고하고 있다.

실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재와 비교해 리튬 저장 능력이 이론상 10배가량 높아, 미래 배터리의 ‘게임 체인저’가 될 것으로 전망된다.

그래픽=정서희

14일 금융감독원 전자공시시스템(DART)에 따르면 대주전자재료는 올해 상반기 실리콘 음극재 부문에서 113억원의 매출을 기록했다. 대주전자재료의 현재 생산능력은 연간 3000t 수준이지만 내년 1만t, 2025년 2만t까지 증설을 계획하고 있다.

SK그룹도 뒤를 바짝 쫓고 있다. SK머티리얼즈는 지난 2021년 미국 배터리 소재 기업 Group14와 합작사 SK머티리얼즈그룹포틴(14)을 세웠다. 회사는 올해 4월 경북 상주에 연산 2000t 규모 실리콘 음극재 공장을 준공했는데, 증설을 통해 오는 2025년 생산량을 1만t까지 늘릴 계획이다.

화학 계열사 SKC도 지난 2021년 실리콘 음극재 시장 진출을 결정하며 영국 넥시온사에 총 8000만달러(약 1066억원)를 투자했다. 양산 목표 시기는 2026년으로, 연내 시범 생산을 시작하고 양산 계획을 확정할 방침이다.

음극재 분야 강자인 포스코그룹은 2026년까지 음극재 생산량을 연간 21만8000t까지 늘릴 계획인데, 이 중 실리콘 음극재 목표 생산량은 6000t이다. 포스코홀딩스는 지난해 7월 실리콘 음극재 기업 ‘테라테크노스’를 인수해 포스코실리콘솔루션으로 사명을 변경했다. 회사는 포항 영일만 산업단지에 연산 450t 규모의 1단계 공장을 건설 중이며, 오는 2025년까지 3000억원을 투자해 포항 연산 5000t 규모로 늘릴 예정이다.

LG화학은 실리콘 비중을 100%까지 높인 ‘퓨어 실리콘(Pure Silicon)’ 음극재를 개발 중이다. 현재 상용화된 실리콘 음극재는 실리콘 탑재 비중이 5% 수준인데, 이 비율을 획기적으로 끌어올리겠다는 목표다.

롯데에너지머티리얼즈도 지난달 실리콘 음극재 기술을 보유한 프랑스 스타트업인 엔와이어즈(Enwires)와 지분투자계약을 맺으며 사업 진출을 선언했다. 오는 2027년부터 본격적인 상업 양산에 돌입한다는 계획이다.

2차전지 소재사들이 실리콘에 주목하는 이유는 리튬 저장 능력이 기존 흑연 대비 이론상 10배 이상 높기 때문이다. 음극재는 리튬 이온을 저장했다가 방출하면서 전류를 흐르게 하는데, 리튬 저장 능력이 커지면 배터리 용량이 커지는 효과가 있다. 또 기존보다 음극재 함량이 줄어 무게가 가벼워지고 충전 시간도 줄어든다.

현재 상용화된 실리콘 음극재는 흑연계 음극재와 복합된 형태인데, 안정성 문제로 최대 실리콘 함량이 10% 미만에 머물러 있다. 업계는 실리콘 함량을 늘리면서 가격을 낮추는 것을 목표로 하고 있다.

시장조사업체 SNE리서치는 글로벌 음극재 시장이 올해 10조600억원에서 2030년 28조1800억원까지 성장할 것으로 전망했다. 이 가운데 실리콘 음극재 시장 규모는 2030년 7조2000억원 규모로, 전체의 25%를 차지할 것으로 내다봤다.

김현수 하나증권 연구원은 “배터리 에너지 향상을 위한 초기 연구는 주로 양극재를 대상으로 진행돼 왔지만, 니켈 함량만 계속 높이다 보면 배터리가 무거워지고 충전 시간이 늘어나는 문제가 있다”며 “이런 이유로 향후 음극재 기술 개발이 빨라질 것이며, 다수의 셀 업체도 실리콘 음극재의 채용 비중을 높여갈 것”이라고 말했다.

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