스키노백과 No.2 분리막과 2차전지

스키노백과 No.2 분리막과 2차전지

전기자동차가 상용화되면서, 핵심부품인 배터리의 가치가 더욱 주목받고 있습니다. SK이노베이션도 이러한 트렌드를 선도하고 있는 기업 중 하나입니다. SK아이이테크놀로지(이하 SKIET)가 든든한 버팀목 역할을 하고 있죠.

SKIET는 전 세계가 주목하는 습식 분리막 제조 기술을 보유하고 있습니다. 분리막은 무엇이고, 습식 분리막을 왜 전 세계에서 주목하고 있을까요? 스키노백과에서 쉽고 정확하게 알려드리겠습니다 😀

SK Careers Editor 민경산

 

 

 

 

 

분리막은 2차전지의 핵심 4대 구성요소 중 하나입니다. 2차전지는 ‘리튬이온 전지’ 라고도 불리는데요, 반영구적 충전이 가능합니다. 1차전지는 리모컨 등에 들어가는 건전지를 의미하는데요, 건전지는 충전이 안 됩니다. 방전되면 새로운 건전지를 이용해야 하죠. 반면 스마트폰 배터리는 충전이 가능합니다! 방전되더라도 전류를 공급해주면 다시 사용할 수 있죠.

 

‘방전’이 일어났을 때 … 충전 가능? = 2차전지, 충전 불가? = 1차전지

 

 

 

충전과 방전을 전자의 흐름으로 표현해보겠습니다.

충전: 양극의 리튬이온과 전자가 음극 쪽으로 저장되는 과정

방전: 음극에 있는 리튬이온과 전자가 양극으로 이동하는 과정

2차전지에서는 ‘충전’과 ‘방전’이 번갈아 가면서 발생하는데, 이를 통해 에너지를 사용하고 재충전하는 일련의 순환과정이 반복됩니다. 양이온과 전자가 모두 양극으로 이동하게 되면 에너지의 흐름이 멈추게 되죠.

두 방식 모두 전자가 양극으로 이동하면서 생기는 에너지를 사용하는 것이 핵심입니다.

 

 

 

2차전지의 핵심 4대 구성요소들도 빼놓을 수 없죠. 양극재와 음극재, 전해질과 분리막이 있습니다. 양극재는 리튬이온 소스로 배터리의 용량과 평균 전압을 결정합니다. 음극재는 양극에서 나온 리튬이온을 저장했다가 방출하면서 외부회로를 통해 전류를 흐르게 하는 역할을 합니다. 전해질은 이온이 전지 안에서 원활하게 이동하도록 돕는 역할을 하고요, 분리막은 전해질 속에서 양극과 음극이 이동할 때 서로 접촉하는 것을 방지합니다. 배터리의 안정성은 전해질과 분리막의 품질이 좌우합니다.

 

 

 

 

 

분리막은 배터리의 양극과 음극 사이에 존재하는 투과성 막입니다. 전지가 작동하는 도중에 양극과 음극이 닿는 현상을 ‘합선’이라고 하는데, 합선이 일어나면 순식간에 열이 발생해서 폭발사고가 발생할 확률이 높아집니다. 전기차가 운행하는 도중에 배터리가 폭발한다면 너무나도 위험하겠죠?

그래서 배터리 생산업체들은 분리막의 품질에 매우 민감할 수밖에 없습니다. 한 번 폭발사고가 발생한 배터리를 전기자동차 시장에서 다시 찾는 일은 매우 드물 것 같습니다. 하지만 고성능의 기술을 요구하는 만큼 분리막의 시장 가격은 높게 책정되는 경우가 많습니다. 만약 이때 높은 안정성을 갖춘 분리막을 합리적인 가격으로 생산할 수 있는 기업이 있다면, 많은 기업들에게 사랑받겠죠?

 

이것이 바로 SKIET가 세계로부터 주목받는 이유입니다. SKIET는 축자연신 공정을 활용해서 습식 분리막을 안정적으로, 합리적인 가격 선에서 생산할 수 있기 때문이죠. ‘연신’이란 분리막 소재들을 뜨겁게 만든 사태에서 잡아당기는 것을 말합니다. 분리막에는 폴리올레핀(Po), 폴리프로필렌(PP)같이 절연 특성이 뛰어난 고분자 화합물을 사용합니다. 여기에 높은 열을 가해서 작은 구멍을 만들고, 그 구멍을 전자가 통과하면서 전류가 흐르게 됩니다.

 

 

 

분리막 종류는 건식과 습식으로 구분되는데, 기공을 만드는 방식에 차이가 있습니다. 건식 분리막은 기계로 필름 원단을 당겨서 기공이 만들어집니다. 하지만 습식 공정은 여러 첨가제를 가미해 화학 결합을 일으켜 기공을 만듭니다. CCS라고 불리는 ‘세라믹 코팅 기술’이 대표적인 습식 제조 공정이죠. 건식 분리막은 가격이 저렴하지만 높은 에너지 밀도에서 사용할 수 없습니다. 그래서 에너지저장장치(ESS), 전기 시내버스 등에 사용되죠. 하지만 습식 분리막은 스마트폰, 노트북, 전기차 등 고성능의 2차전지에 활용됩니다. 더 안정성이 요구되겠죠?

 

 

 

SKIET 홈페이지에 들어가 보시면 “축차연신공법을 분리막 제조 공정에 도입했다” 라는 문구가 나옵니다. 이 문장이 오늘 기사의 핵심이자, 여러분들께서 SKIET 취업을 목표로 하실 경우 꼭 알아 두셔야 할 정보이죠. 위의 이미지를 클릭해보세요!

SKIET가 등장하기 전 까지만 해도 Top Tier 습식 분리막은 일본 기업들에게 전적으로 의존해야 했습니다. 당시 일본에서는 동시연신공법을 사용했습니다. 공중에서 분리막 소재를 사방으로 당겨서 기공을 만드는 방식입니다. 분리막 표면이 오염되지 않는 장점이 있지만, 정해진 비율로만 분리막을 잡아당길 수 있었죠.

하지만 SKIET는 분리막의 기공을 만들 때 ‘롤러’를 사용합니다. 분리막을 좌우로, 상하로 한 번 늘리는 과정인데요 이것이 바로 ‘축차연산공법’입니다. 실시간으로 롤러를 청소하는 공정을 도입함으로써 분리막 표면이 오염될 수 있는 문제를 미연에 방지했죠.

 

 

 

15년 넘게 분리막 연구개발에 전념한 성과는 뚜렷했습니다. SKIET는 습식 분리막 시장에서 세계 1위로 평가받고 있거든요. 국

내 에너지 자료조사 업체 SNE리서치는 글로벌 톱5(SK·삼성·LG·파나소닉·CATL) 배터리 회사에 습식 분리막을 납품하는 업체 중 SKIET 생산능력이 가장 높다고(점유율 26.5%) 분석했습니다. 또한, 일본 시장분석 업체 테크노시스템즈리서치(TSR)는 작년 상반기 중국을 제외한 습식 분리막 시장에서 SKIET가 약 40%의 점유율을 확보해 1위에 오를 것이라 점치기도 했습니다. 일본과 중국 기업 일변도였던 분리막 시장에 혜성처럼 등장해서 이제는 시장을 선도하는 기업으로 자리매김했죠.

 

SK이노베이션과 SKIET는 공격적인 설비 투자를 통해 유럽에 배터리 및 분리막 공장을 건설하고 있습니다. 전기차 보급이 확대될 것으로 예상되는 유럽에 생산설비를 확보함으로써 유럽의 저명한 자동차 기업들을 타게팅 하겠다는 전략입니다. 하지면 여기서 안주할 수는 없습니다. 향후 전망이 유망한 사업인만큼 경쟁자들이 치고 올라오는 속도도 빠르기 때문이죠. 영원한 1위 자리를 굳히기 위해 SK이노베이션과 SKIET는 새로운 도전을 이어 나가야 하는 상황에 직면했습니다.

 

 

 

 

 

SKIET의 앞으로의 행보는 어떻게 될까요? 그 행보는 지금 이 글을 읽고 계시는 여러분들께서 결정하실 수도 있습니다. 새로운 ‘스키노맨’이 된다면 충분히 가능한 일이죠. 여러분의 취업 준비에 도움이 되었기를 바라며 저는 또다른 내용으로 여러분들을 찾아 뵙도록 하겠습니다. 그럼 모두 안녕~~