전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 화학

속보

더보기

[Tech 스토리] 코나EV 화재 원인 지목된 '배터리 분리막'

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

'얇은 막' 흡사 '기름종이' 느낌…양극·음극 분리하고 리튬이온은 '통과'
분리막 제조원가, '양극재' 다음으로 높아…2022년 공급부족 전망 '-35%'
제조방식 따라 건식·습식 구분…전기차 배터리용 2차전지는 '습식' 사용

[편집자주] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 현대자동차가 잇달아 화재가 발생한 코나EV 리콜을 결정한 가운데 국토교통부가 화재 원인으로 '배터리 셀 제조 불량'을 지목하면서 분리막에 대한 관심이 집중됐습니다.

국토부는 배터리 셀 불량 관련 구체적 내용으로 "(배터리 셀) 제조 공정상 품질 불량으로 양극판과 음극판 사이에 있는 분리막이 손상됐다"고 설명했습니다. 즉, 배터리 내부의 분리막이 원인이라는 것입니다.

◆분리막, 양극재·음극재·전해액과 함께 배터리 4대 핵심 소재

분리막이 무엇이고 어떤 역할을 하는지 알기 위해 전기차에 사용되는 리튬이온 배터리의 원리와 구성 요소에 대한 이해가 필요합니다. 리튬이온 배터리는 양극재, 음극재, 분리막, 전해액으로 구성돼 있습니다.

배터리 내에서 양극(+)과 음극(-) 물질은 '산화환원 반응'을 통해 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 역할을 하고 전해액은 리튬이온이 양극과 음극을 오가면서 충방전을 가능하도록 합니다.

이 과정에서 절연 소재의 '얇은 막', 쉽게 표현하면 '기름종이'처럼 생긴 분리막은 '안전'과 관련 중요한 역할을 하고 있습니다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = [사진=삼성SDI] 2020.10.16 yunyun@newspim.com

먼저 분리막은 매우 미세한 공기구멍을 가지고 있어 이를 통해 리튬이온이 오갈 수 있도록 허락합니다.

하지만 양극과 음극은 서로 만나지 않도록 '분리'(물리적 접촉을 차단)하는 역할을 합니다. 양극과 음극이 직접적으로 만나면 쇼트(합선)가 발생해 화재가 발생하기 때문입니다.

배터리의 온도가 적정 수준 이상의 고온이 되면 미세기공도 차단되는 특성을 지녀 내부 합선도 방지하고 높은 기계적 강도를 지니고 있어서 내부에서 발생하는 부산물이나 이물질을 막아줍니다.

이번에 국토부에서 화재 원인으로 '분리막이 손상됐다'고 지목한 이유도 이 같은 원리 때문입니다.

◆ 건식 분리막? 습식 분리막?...전기차 배터리는 '습식'

분리막은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등 절연 특성이 뛰어난 고분자 소재로 만듭니다. 이들 소재를 가공하는 방식에 따라 습식 분리막과 건식 분리막으로 나뉘어지는데요.

건식 분리막은 기계적 힘으로 당겨서 기공을 만듭니다. 제조 공정이 비교적 간단해 단가가 낮지만 기공 크기를 균일하게 만들기 어렵고 박막화(얇게 만드는 것)가 어렵다는 단점이 있습니다. 에너지밀도를 요구하지 않는 에너지저장장치(ESS)나 전기 시내버스 등에 주로 사용됩니다.

습식분리막은 PE, PP 분말에 기름을 섞고 고온, 고압으로 반죽해 납작하게 뽑아냅니다. 서서히 굳히면서 그 사이사이에 들어있는 기름을 뽑아내면 기름이 있던 부분에 리튬이온이 통과할 길목인 기공이 만들어지는 겁니다. 제조 공정이 복잡하고 단가는 높지만 균일하게 기공의 사이즈를 만들고 박막화도 가능하다는 장점이 있습니다.

전기차 배터리용으로 사용이 늘어나는 이윱니다. 분리막 표면에 구멍이 많고 크기가 균일해야 리튬이온이 원활하게 통과할 수 있기 때문입니다. 구멍이 별로 없거나 들쭉날쭉하면 이동에 어려움이 가중될 수밖에 없습니다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = [사진=SNE리서치] 2020.10.16 yunyun@newspim.com

또한 배터리의 에너지 밀도 향상을 위해서는 두께가 얇아야 더 많은 양의 활물질을 넣을 수 있고, 그러면서도 분리막의 기계적 강도가 우수해야 쉽게 손상되지 않고 배터리의 안전성까지 확보할 수 있습니다.

SNE리서치에 따르면 건식분리막과 습식분리막 비율은 2019년 약 38:62에서 2025년 28:72 수준이 될 것으로 보입니다. 전기차 보급의 활성화가 진행되며 습식분리막의 비중은 앞으로 더욱 늘어날 것으로 기대됩니다.

◆ 시장 급성장하지만 높은 진입장벽...2022년부터 공급 부족

나아가 2차전지 분리막 시장 수요 역시 2019년 총 28억 제곱미터(m2)에서 2025년 약 193억 m2로 연평균 38%씩 성장할 것으로 전망됩니다.

문제는 공급이 수요를 따라가지 못한다는 것입니다. 최근 전기차 시장이 급성장하며 배터리 소재 업체들은 공통적으로 "없어서 못 파는" 일이 발생하고 있습니다.

분리막은 이중에서도 수요, 공급이 가장 타이트한 제품으로 꼽힙니다. SNE는 "2022년부터 공급부족이 심화될 것"이라며 "2022년 공급부족율은 -35% 수준에 이를 것"으로 내다보고 있습니다.

분리막이 '안정성'에 직결되는 소재이기 때문에 배터리 셀 업체의 승인 과정에 최대 2년이 필요하다고 합니다. 배터리 제조원가 비율을 보더라도 분리막은 양극재 다음으로 높습니다. 그 뒤로 음극재, 전해질 순입니다.

신규 업체들이 시장 진입을 할 경우에도 초기 막대한 설비투자 비용 뿐만 아니라 가동률, 수율 안정화 문제 등으로 초기 대규모 적자 가능성이 높아 진입이 상대적으로 어렵습니다.

그 결과 전 세계적으로 분리막 업체는 손에 꼽을 정도로 적습니다. 일본의 아사히카세이와 도레이, 국내 SKIET가 탑티어로 꼽히고 중국 SEM, 시니어 등이 있습니다.

yunyun@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
광주도서관 현장 매몰자 추가 수습 [광주=뉴스핌] 박진형 기자 = 광주대표도서관 공사 현장에서 철제 구조물이 붕괴해 2명이 사망하고 2명이 실종 상태다. 11일 서부소방서에 따르면 이날 오후 1시 58분쯤 광주 서구 치평동 광주대표도서관 공사 현장에서 옥상 2층 철근 콘크리트 구조물이 붕괴하는 사고가 발생했다. [광주=뉴스핌] 박진형 기자 = 11일 오후 광주 서구 지평동 광주대표도서관 신축 공사장에서 붕괴 사고가 발생해 경찰이 안전 사고를 대비해 출입을 통제하고 있다.2025.12.11 bless4ya@newspim.com 이 사고로 하청업체 소속 작업자 1명이 이날 오후 2시 52분에 의식 불명 상태로 구조돼 병원으로 옮겨졌으나 오후 4시 1분을 기해 사망 판정을 받았다. 이날 오후 2시 53분쯤 지하층에서는 또다른 작업자 1명이 구조물에 깔린 상태로 발견됐다. 구조 당국이 8시 13분쯤 잔해를 치우고 수습하는 과정에서 이미 사망한 상태였다. 나머지 2명은 실종 상태다. 건설 현장에 투입된 작업자는 총 97명이며 사고를 당한 이들은 미장 및 철근, 배관 관련 작업을 각각 담당하고 있었다. 소방당국은 대형 크레인 2대, 중앙119구조본부 소속 구조견 2마리, 열화상카메라, 드론 등을 활용해 나머지 실종자에 대한 수색 작업을 펼치고 있다. 밤샘 수색 작업에 대비해 한국전력의 협조를 구해 조명도 설치했다. 11일 오후 광주 서구 지평동의 한 공사장 붕괴 사고 현장에서 출동한 구조대원들이 매몰자 수색·구조 작업을 벌이고 있다. [사진=광주 서부소방서] 사고는 콘크리트 타설 중에 구조물이 연쇄적으로 무너져 발생했으며 정확한 사고 원인은 조사 단계다. 광주대표도서관은 연면적 1만1640㎡, 지하 2층~지상 2층 규모로 건립될 예정으로 총사업비는 516억원이다. 완공 시점은 내년 4월 13일까지였다. 광주시는 이날 오후 2시 40분을 기해 지역재난안전대책본부를 가동했다. 소방 관계자는 "사고 현장에 콘크리트하고 철근이 집중돼 있어 구조까지 상당한 시간이 소요될 것으로 보인다"고 말했다.  bless4ya@newspim.com 2025-12-11 21:26
사진
李대통령, 전재수 장관 면직안 재가 [서울=뉴스핌] 박찬제 기자 = 이재명 대통령이 11일 '통일교 금품수수' 의혹을 받는 전재수 해양수산부 장관에 대한 면직안을 재가했다. 대통령실 대변인실은 이날 오후 언론 공지를 통해 "이재명 대통령은 전재수 해양수산부 장관에 대한 면직안을 재가했다"고 밝혔다. [영종도=뉴스핌] 김학선 기자 = 통일교로부터 금품을 받았다는 의혹이 제기된 전재수 해양수산부 장관이 11일 오전 'UN해양총회' 유치 활동을 마친 후 인천국제공항 제2여객터미널을 통해 귀국해 입장을 밝힌 후 공항을 나서고 있다. 전 장관은 "직을 내려놓고 허위사실 의혹을 밝힐 것"이라고 밝혔다. 2025.12.11 yooksa@newspim.com 통일교 측으로부터 금품을 받았다는 의혹이 불거진 전 장관은 앞서 "장관직을 내려놓고 당당하게 응하는 것이 공직자로서 해야 할 처신"이라며 사의를 표명했다. 전 장관은 이날 오전 인천국제공항으로 입국하면서 기자들과 만나 '통일교 금품 수수 의혹'에 대해 "전혀 사실무근"이라면서도 사의를 밝혔다. 그는 "흔들림 없이 일할 수 있도록 제가 해수부 장관직을 내려놓는 것이 온당하지 않을까 생각한다"고 밝혔다. 전 장관은 의혹에 대해 "전혀 사실무근이고, 불법적인 금품수수는 단언컨대 없었다"며 "추후 수사 형태든지, 아니면 제가 여러 가지 것들 종합해서 국민들께 말씀드리거나 기자간담회를 통해 밝혀질 것"이라고 강조했다. 전 장관은 "(통일교 측으로부터)10원짜리 하나 불법적으로 받은 사실이 없다"면서 "600명이 모인 장소에서 축사를 했다는 것도 사실무근"이라고 반박했다. 앞서 민중기 특별검사팀은 지난 8월 윤영호 전 통일교 세계본부장으로부터 2018∼2020년께 전재수 당시 더불어민주당 의원에게 명품 시계 2개와 함께 수천만 원을 제공했다는 취지로 진술한 것으로 전해졌다. 그러면서 한일 해저터널 추진 등 교단 숙원사업 청탁성이라고 설명한 것으로 알려졌다. pcjay@newspim.com 2025-12-11 17:14
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동