일본산업뉴스요약

리튬이온 배터리 부재
안전한 절연재, 일본이 강한 분야

리튬이온 배터리의 4개 주요 부재 중에서 일본이 강세를 보이는 것은 정극(正極)과 부극(負極)을 나누는 세퍼레이터(절연재)다. 미세한 구멍이 있는 시트 상태의 부재다. 그 구멍을 통해 정극과 부극 사이를 리튬이온이 왕래하며, 배터리가 충전과 방전을 반복한다.

배터리가 이상(異常) 발열한 경우에 단락(쇼트)을 일으키고, 2016년 가을에 한국 삼성전자의「갤럭시 노트7」이 발화하는 문제가 발생, 안전장치로서 세퍼레이터가 주목 받았다.

세퍼레이터 업계에서는 일본의 존재감이 크다. 전세계적으로 최고의 점유율을 자랑하는 Asahi KASEI(旭化成)는 2015년에 미국의 Polypore International를 인수하여 점유율을 더욱 확대하였다. 200억 엔 이상을 들여 생산 능력을 2020년까지 현재의 2배인 11억㎡로 올린다는 전략도 제시하였다.

원래 리튬이온 배터리의 기초 구조는 Asahi KASEI의 기술자가 제안하였다. 매년 노벨상 후보로 거론되었던 요시노(吉野) 고문이다. 정극재료, 부극재료, 전해액, 세퍼레이터 등을 조합하여 원형을 완성시켰다.

두께 20~30㎛(마이크로는 100만분의 1)의 폴리에틸렌계 미세다공막(Microporous Membrane)을 사용하여, 배터리가 이상 발열한 경우에 세퍼레이터가 용해되어 미세 구멍이 막히는 구조를 확립. 만일의 경우에 기능을 정지시키는「퓨즈 기능」으로 리튬이온 배터리의 안전성을 확보하는 방법을 갖추었다.

Asahi KASEI의 세퍼레이터 사업의 다카야마(高山) 사업본부장은「시장의 선구자이며, 세상의 디팩토를 확립하였다」라고 강조한다. 다른 일본기업도 배터리 성능 향상에 도움이 되는 제품설계 능력과 제조기술에 강하다. 세퍼레이터의 막 구조, 두께, 강도, 표면모양 등에서 기술력을 경쟁한다.

세계 점유율 2위인 Toray(東レ)는 2015년에 한국 LG화학의 가공설비를 매수하는 등 한국에서 능력을 키우고 있다. 국내외에서 수십 단위의 제조 라인 증설에 대한 화제가 끊이지 않는다. W-SCOPE도 2018년말의 생산 능력을 2015년말과 비교하여 약 2.5배까지 올린다는 계획이다.

세퍼레이터의 재료가 되는 원막(原膜)에 코팅 가공을 하여 기능을 높이는 기술에 강한 Sumitomo화학(住友化学)도 한국에서의 설비 투자를 결정하였다. 200억 엔을 투자하여 세퍼레이터의 생산 능력을 4배로 한다. 내열성을 높이기 위해 막에 특수한 수지를 입히는「코팅」이라고 불리는 공정에 특화하여 수익을 확대한다.

리튬이온 배터리 부재의 경우는 중국 등의 참여도 이어지고 있어 경쟁이 격화되고 있지만, 삼성의 발화 문제도 있어 안전성의 확보는 배터리 제조업체의 최우선과제다. 대형 소재업체 간부는「중국의 배터리제조업체가 현지의 세퍼레이터 업체가 아니라 일본을 지명한다」고 설명한다. 한편으로 테슬라 등 전기자동차(EV) 용도의 경우는 가격에 대한 요구도 강해지고 있다. 양을 선택할 것인가, 수익성을 선택할 것인가? 선택의 시기가 점점 다가오고 있다.

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