中 흑연 수출 통제…이제 살길은 실리콘 음극재?

중국이 12월부터 전기차 배터리 소재인 흑연의 수출 통제를 시작하겠다고 밝힌 가운데 실리콘을 사용한 음극재에 이목이 쏠리고 있다. 실리콘 음극재는 흑연 대신 실리콘을 소재로 사용한 것을 말한다.

23일 업계에 따르면 중국 상무부와 해관총서는 지난 20일 흑연 관련 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고를 발표했다. 제한되는 품목은 고순도(순도 99.9% 초과)·고강도(인장강도 30Mpa 초과)·고밀도(밀도 ㎤당 1.73ｇ 초과) 인조흑연 재료와 제품 그리고 구상흑연·팽창흑연 등 천연 인상흑연과 제품이다. 올해 12월 1일부터 적용된다.

흑연은 배터리 4대 요소인 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 중 음극재에 들어가는 핵심 요소다. 중국이 시장을 장악하고 있다. 미국지질조사국(USGS)에 따르면 지난해 전 세계 흑연 채굴량 130만t 가운데 중국이 65.4%(85만t)를 차지했다. 우리나라의 경우 지난 2021년 기준 인조흑연의 87%, 천연흑연의 72%를 중국에서 들여왔다. 이번 중국의 조치에 영향을 받을 수밖에 없다. 소재 업계 한 관계자는 이번 중국 조치와 관련해 "주의 깊게 보고 있다"고 전했다.

이에 따라 음극재에 흑연을 사용하지 않은 실리콘 음극재가 각광받고 있다. 실리콘 음극재의 경우 중국이 시장을 장악하고 있는 흑연을 사용하지 않아 향후 중국의 공급망 제한에서 자유롭다. 또 기존 음극재보다 에너지 밀도가 약 10배 높아 배터리 용량을 늘리고 충전속도도 줄일 수 있어 차세대 음극재로 평가받고 있다. 다만 배터리 충전 시 4배가량 팽창하는 문제와 팽창한 음극이 방전할 때 이전과 같은 형태로 돌아오지 않는다는 위험성을 가지고 있다.
다른 소재 업계 관계자는 "실리콘 음극재의 경우 중국이 장악하고 있는 기존 천연·인조 흑연이 쓰이지 않다 보니 이번 조치로 인한 제한은 덜하다"면서 "다만 상용화까지는 아직 시간이 남았다"고 말했다.

현재 국내 소재 업체들은 실리콘 음극재 개발에 뛰어든 상태다. 포스코퓨처엠은 SiOx(실리콘 산화물), Si-C(실리콘 탄소 복합체), Pure-Si(퓨어 실리콘) 등을 개발하고 있다. SK머티리얼즈는 미국 배터리 음극재 회사 그룹14 테크놀로지와 세운 합작법인 SK머티리얼즈그룹14를 통해 실리콘 음극재 사업에 진출했다.

SKC는 지난 2022년 1월 영국 실리콘 음극재 기술 기업 넥시온에 총 8000만 달러(약 1083억원)를 투자해 글로벌 독점 사업권을 확보했다. 현재 저함량 코팅형 Si-C와 고함량 다공성 Si-C 사업을 동시에 추진하고 있다. 저함량 제품의 경우 내년 공장을 착공해 오는 2026년 본격 양산에 들어갈 예정이다. LG화학은 100% 실리콘으로 구성된 퓨어 실리콘 음극재를 개발하고 있다.

한편, 글로벌 시장 조사기관 퓨처 마켓 인사이트에 따르면 실리콘 음극재 시장은 오는 2033년 1316억 달러(약 178조2258억원)로 성장할 것으로 전망된다.


김정희 글로벌이코노믹 기자 jh1320@g-enews.com