‘中 장악’ 음극재 시장…국내선 ‘원료 다각화’·‘차세대 음극재 개발’ 속도

[이데일리 박순엽 기자] 국내 기업들이 중국 업체들이 장악하고 있는 배터리(이차전지) ‘음극재’ 시장을 공략하고 나섰다. 배터리 핵심 소재 중 하나인 음극재를 자체 생산해 중국 의존도를 낮추겠다는 전략이다. 이와 동시에 배터리의 수명을 늘리면서 충전 속도도 빠르게 할 수 있는 차세대 음극재 개발에도 힘을 쏟고 있다.

(그래픽=이데일리 문승용 기자)

음극재 생산량 상위 10개 기업 중 9곳이 中기업

31일 시장조사업체 ICCSINO에 따르면 지난해 전 세계에서 생산된 음극재는 147만톤(t)으로 이 중 96%는 중국 업체가 생산한 것으로 나타났다. 사실상 전 세계에서 쓰이는 음극재 대부분이 중국에서 생산되는 셈이다. 게다가 중국의 음극재 생산 비중은 2018년 77%에서 2019년 80%→2020년 86%→2021년 92%로 점점 커지고 있다.

음극재는 양극재·분리막·전해액 등과 함께 리튬이온배터리 핵심 소재 중 하나로 꼽히며 양극에서 나온 리튬 이온을 저장했다가 방출하면서 전류를 흐르게 하는 역할을 한다. 이 때문에 어떤 음극재를 사용하는지에 따라 배터리 효율, 수명, 충전 속도에도 큰 차이가 생긴다. 현재까진 음극재 원료로는 천연·인조흑연이 가장 널리 쓰인다.

중국이 음극재 생산에서 주도권을 쥐게 된 이유도 그 원료인 흑연에 있다. 중국은 전 세계 흑연 채굴량의 78%를 담당할 정도로 흑연 채굴과 가공이 가장 많이 이뤄지는 국가다. 이 때문에 지난해 전 세계 음극재 생산량 상위 기업 10곳 중 9개 기업은 중국 기업의 차지였다. 비(非)중국 기업은 포스코퓨처엠(공동 9위)이 유일했다.

포스코퓨처엠의 음극재 세종공장 생산설비 (사진=포스코퓨처엠)

포스코퓨처엠, 공급망 다각화에 생산능력도 확대

그러나 최근 세계적으로 ‘공급망 안보’ 중요성이 커지면서 음극재 시장에도 변화의 바람이 불고 있다. 자국 중심의 공급망을 구축하려는 미국의 인플레이션 방지법(IRA)·유럽연합(EU)의 핵심원자재법(CRMA) 등이 추진되는 상황도 한몫했다. 이처럼 글로벌 배터리 공급망 환경이 빠른 속도로 변화하면서 국내 배터리 업체들도 음극재 시장에 도전장을 내밀고 있다.

국내에서 유일하게 흑연계 음극재를 생산하던 포스코퓨처엠(003670)은 중국에만 의존하던 원료 공급망을 다각화했다. 그룹사인 포스코인터내셔널이 탄자니아에서 생산되는 배터리용 천연흑연 장기 공급계약을 체결하면서다. 그동안 중국에서 전량 수입하던 천연흑연을 탄자니아에서도 수입하면서 배터리 소재 원료를 비(非) 중국산으로 전환할 수 있는 기반을 마련했다는 평가다.

포스코퓨처엠은 현재 8만2000t 규모의 연간 음극재 생산량을 2030년까지 32만t(천연흑연 음극재 14만6000·인조흑연 음극재 15만2000t·실리콘 음극재 2만2000t)으로 확대하기 위한 증설도 빠르게 진행하고 있다. 인조흑연 음극재는 철강 사업에서 발생한 부산물을 활용할 수 있는 데다 배터리 충전 속도와 수명을 늘리는 데 강점이 있다.

SK·LG·롯데 등 차세대 음극재 개발에 속도

국내 업계는 배터리 효율을 높이는 차세대 음극재 개발·양산에도 속도를 높인다. SK㈜ 머티리얼즈와 미국 그룹14테크놀리지스의 합작사인 SK머티리얼즈그룹14은 경북 상주에 최근 연산 2000톤(t) 규모의 실리콘 음극재 생산 공장을 완공했으며 포스코홀딩스의 자회사인 포스코실리콘솔루션도 다음 달 경북 포항에 실리콘 음극재 1단계 생산설비를 착공한다.

현재 실리콘 음극재는 실리콘 탑재 비중이 5% 수준이어서 이를 확대해 배터리 용량을 늘리려는 노력도 이어지고 있다. LG화학은 100% 실리콘으로 구성된 ‘퓨어 실리콘’(Pure Silicon) 기술 개발에 나섰고 영국 넥시온 지분 투자를 통해 실리콘 음극재 사업에 진출한 SKC도 올해 2분기 시제품 생산을 위한 투자를 시작한다.

아울러 SKC는 포스코그룹과 함께 리튬메탈 음극재 상용화에도 힘을 쏟는다. 리튬메탈 음극재의 에너지밀도는 흑연계 음극재의 10배 수준에 달한다. SKC와 포스코그룹은 이를 공동 개발해 2026년 상용화한다는 목표를 발표했다. 또 롯데케미칼도 지난 4월 미국 배터리 스타트업과 합작사를 설립하고 리튬메탈 음극재 생산시설 구축 검토에 들어갔다.