[Tech 스토리] 코나EV 화재 원인 지목된 '배터리 분리막'

기사입력 : 2020년10월18일 14:36

최종수정 : 2020년10월18일 14:36

'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

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뉴욕을 뒤흔든 맘다니 돌풍 [뉴욕=뉴스핌]김근철 특파원= "빨리 뉴욕에 파트타임 일자리라도 알아봐야 할 것 같아요." 지난 주말 뉴욕 인근에 사는 지인들과의 모임 도중 나온 얘기다. 이날 저녁 자리 화제의 중심은 단연 '민주당 뉴욕 시장 후보 조란 맘다니'였다.'뉴욕 파트타임' 얘기도 맘다니 덕분에 나온 농담이다. 맘다니는 자신이 시장에 당선되면 뉴욕의 최저 임금을 시간당 30달러로 올릴 것이라고 약속했다. 지금 환율로 따지면 4만 600원 정도다. 현재 뉴욕의 최저 임금 시급은 16.50달러다. 이미 미국 내 최고 수준이다. 그런 뉴욕 최저 임금을 2배로 올리겠다는 얘기다. 물론 2030년까지라는 전제는 달렸다. 그렇다 하더라도 귀가 솔깃해질 만한 공약임은 분명하다. 비단 이날 모임뿐 아니다. 요즘 '뉴요커'들 사이에서 맘다니는 최고의 뉴스메이커다. 어디서든, 누구와든 맘다니 얘기를 꺼내면 10분~20분은 쉽게 대화를 나눌 수 있다. 그만큼 맘다니의 등장 자체가 뉴욕 사람들에게도 충격이자 파격이다. 조란 맘다니 미국 민주당 뉴욕시장 후보. [사진=로이터 뉴스핌] 뉴욕 시장 자리는 한국으로 치면 거의 서울 시장급이다. 뉴욕은 미국의 최대 도시이자, 전 세계에서 사람과 돈이 가장 많이 몰려드는 중심지다. 이런 뉴욕의 유력한 차기 시장 후보가 불과 33세라니. 그것도 아프리카 우간다에서 태어나 7세 때 뉴욕으로 이민 온 인도계 무슬림이다. 더구나 그는 26살이 되던 2018년에야 뒤늦게 미국 시민권을 취득하고 투표권을 받았다. 맘다니가 하버드 같은 아이비리그의 명문대를 졸업한 것도 아니다. 그는 평범한 학창 시절을 보내고 대학 졸업 후 저소득층 주택 압류 방지 상담사로 활동했다. 그러다가 2020년 뉴욕 주의회 하원의원 선거에 민주당 후보로 나서 선출된 것이 사회 경력의 전부다. 시쳇말로 '듣보잡' 수준이다. 예전 같았으면 뉴욕 시장 후보에 명함도 못 내밀 커리어다. 그런 맘다니가 불과 몇 개월의 선거 운동으로 민주당의 뉴욕 시장 후보가 됐다는 것은 믿기지 않는 스토리다. 그것도 뉴욕 주지사 3선에, 한때 차기 대선 후보 물망에 올랐고, 당내 유력 인사와 후원 그룹의 지원을 받는 '거물' 앤드루 쿠오모를 꺾었다. 그야말로 이변이 일어난 것이다. 민주당 전략가 트립 양은 뉴욕타임스(NYT)에 "현대 뉴욕시 역사에서 가장 큰 반전이 일어났다"고 평가했을 정도다. 맘다니는 1일 발표된 민주당 3차 경선 결과 과반이 넘는 56%를 득표했다. 이로써 그는 당당히 민주당의 뉴욕 시장 후보로 공식 선출됐다. 뉴욕은 아직도 민주당의 아성으로 불린다. 민주당 후보 공천은 뉴욕 시장 당선의 보증수표처럼 여겨진다. 뉴욕타임스(NYT)를 비롯한 미국 언론들의 관심은 이제 '맘다니 돌풍'이 과연 어디까지 이어질지에 모아진다. 숱한 전문가들은 아직 맘다니의 본선 경쟁력에 의문을 거두지 못하는 분위기다. 맘다니의 민주당 경선 승리의 발판이 됐던 급진적인 공약들이 결국 부메랑이 돼서 발목을 잡을 것이란 분석이 많다. 맘다니가 내세운 핵심 공약은 실제로 급진 좌파 성향의 포퓰리즘 정책으로 불릴 만하다. 시내버스 무임승차, 0세부터 5세까지 무료 보육 및 유치원 교육 실시, 뉴욕시 관리 아파트 임대료 동결, 값싼 시립 식료품점 설립, 부자 증세 등이 그것이다. 구체적 재정 대책이 없다는 질타와 비판이 나올 만하다. 게다가 맘다니는 학창 시절부터 팔레스타인을 지지하는 운동에 가담했다. 뉴욕과 민주당의 돈줄을 쥔 유대인들의 거부감도 크다. 민주당 주류와 온건그룹에선 벌써 부담스러운 티를 낸다. 너무 과격해서 중도층 이탈을 야기할 것이란 우려의 목소리를 낸다. 그래서 민주당을 지지하는 월가의 큰손들은 이미 온건 성향의 대항마를 찾고 있는 것으로 알려졌다. 당내 경선에서 패배했던 쿠오모 전지사나 경선에서 중도 사퇴한 에릭 애덤스 뉴욕 시장이 독립 출마 형태로 시장 선거에 나서려는 것과도 이와 연결돼 있다. 도널드 트럼프 대통령도 일찌감치 맘다니를 '100% 공산주의자 미친 놈'이라고 부르며 파상 공세를 퍼붓는 중이다. 급진 좌파 프레임을 씌워 민주당 전체를 싸잡아 비판하려는 의도도 깔려있다. 트럼프와 공화당은 색깔론 공세에 더해 민주당 측 후보 난립을 잘 이용하면 뉴욕 시장까지 손에 쥘 수 있겠다는 기대도 하고 있는 눈치다. 지하철에 탑승한 조란 맘다니 미국 민주당 뉴욕 시장 후보. [사진=로이터 뉴스핌] 이런 정치판의 셈법과 보도를 따라가다 보면 '맘다니가 11월 4일 선거에서 뉴욕 시장에 당선되기는 힘들겠구나' 하는 생각도 든다. 최근에 월가 금융기관에서 오래 기간 일했던 지인을 만난 자리에서도 '만다니의 한계'에 대해 얘기를 나눴다. 하지만 그의 견해는 좀 달랐다. 자신의 사무실에 근무하는 한 직원 때문에 생각이 바뀌었다고 한다. 그 직원은 줄곧 보수 성향을 보여왔고 지난 대선에서도 트럼프를 열렬히 지지했다고 한다. 그런 사람이 이번에 민주당 경선에 참여해 맘다니에게 표를 던졌다. 이유를 물으니, "뉴욕에서 사는 게 너무 힘들다. 물가가 미쳤다. 부자들은 상관없겠지만 우리 같은 단순 사무직은 열심히 일해도 렌트비, 교통비, 식료품비 내기에도 너무 벅차다. 내게 이념은 크게 상관없고, 누구라도 이 힘든 생활에 도움을 준다면 표를 안 찍을 이유가 없다"라는 답이 돌아왔다고 한다. 이 말을 들으니 맘다니의 공식 홈페이지 첫 화면에 큼직하게 적힌 슬로건이 새삼 머릿속에 다시 선명히 떠올랐다. "조란 맘다니는 뉴욕의 근로자들의 생활비를 낮추기 위해 시장직에 도전하고 있습니다"였다. 맘다니는 얼마전 NBC 방송의 간판 시사 프로그램 '미트 더 프레스'에 출연해 자신을 공산주의자라고 공격한 트럼프의 언급에 "나는 공산주의자가 아니다."라고 반박했다. 그리고는 "나는 트럼프가 힘을 실어주겠다고 대선 운동 기간 약속했던 바로 그 노동자들을 위해 싸우고 있다. 트럼프 대통령은 이후 그들을 배신해왔다"라고 말했다. '빨갱이 프레임'을 씌우는 트럼프에게 시원하게 한 방 먹이면서 자신이 노동자들을 위한 진짜 일꾼임을 드러내는 패기와 영리함이 번뜩이는 발언이다. 그래서 맘다니가 이념 프레임의 덫에 갇히지 않고, 뉴욕 시민의 민생과 민심을 파고드는데 성공한다면 '정말 큰일을 낼 수도 있겠다'는 생각도 든다. 그건 그가 뉴욕 시장에 당선된다는 의미만이 아니다. 인류 역사상 가장 풍요롭다는 21세기에도 팍팍안 일상을 견뎌내야 하는 노동자 계층과 밀레니얼 세대들에게 과거의 이념과 정치적 문법의 약발이 먹히지 않는다는 점을 확인시켜줄 '사건'이 될 수 있다. 맘다니 열풍과 논란이 뉴욕의 일회성 정치 이벤트로 그치지 않고 앞으로도 계속 증폭되고 변모하면서 확산될 것이란 예감이 드는 이유다. kckim100@newspim.com 2025-07-03 04:16

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트럼프 "머스크 추방도 검토" [서울=뉴스핌] 고인원 기자= 도널드 트럼프 미국 대통령이 기자들에게 "(일론) 머스크의 추방 문제도 고민해보겠다"고 발언하며, 두 사람 간 갈등이 또 한 번 수위를 높였다. 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 트럼프의 감세·재정 법안을 비판한 데 이어, 트럼프는 머스크의 정부 보조금과 계약에 대한 전수조사와 함께 추방 가능성까지 언급해 정치적·법적 논란이 확산되고 있다. 트럼프는 1일(현지시간) 백악관 앞에서 기자들과 만난 자리에서 "머스크를 추방할 수 있느냐"는 질문에 "모르겠다. 한번 살펴보겠다(I don't know, we'll have to take a look)"고 답했다. 그는 이어 "머스크는 많은 보조금을 받았으며, 전기촤 의무화 폐지에 매우 화가난 듯 하다"고 덧붙였다. 도널드 트럼프 미국 대통령과 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO).[사진=로이터 뉴스핌] 2025.06.21 mj72284@newspim.com 트럼프는 전기차 강제 규정을 "바이든 시대의 유산"으로 규정하고 폐지를 추진 중이다. 그는 "나는 전기차를 원하지 않는다. 휘발유도, 하이브리드도, 언젠가는 수소차도 원할 수 있다"며 "다만 수소차는 터지면 5블록 떨어진 데서 시신을 찾는다"고 비꼬기도 했다. 트럼프의 '추방' 발언이 담긴 클립이 퍼지자, 머스크는 X(옛 트위터)에 "이걸 더 키우고 싶어 죽겠지만, 지금은 참겠다"고 의미심장한 글을 올렸다. 이 논란은 머스크가 트럼프의 '크고 아름다운 하나의 법안 법(OBBBA)'을 "완전히 미치고 파괴적 법안"이라며 비판한 데서 촉발됐다. 트럼프는 이에 대해 "머스크는 역사상 가장 많은 보조금을 받은 사람"이라며, 정부효율성부(DOGE)가 머스크의 보조금 수혜 내역을 조사할 필요가 있다고 응수했다. 이어 트럼프는 "보조금이 없으면 로켓 발사도, 전기차 생산도 못할 것"이라고 몰아세웠다. 전문가들은 연방정부의 보조금·계약 중단이나 규제 강화 가능성을 주목하고 있으며, 이는 테슬라와 스페이스X의 사업에 실질적인 타격으로 이어질 여지가 있다고 지적한다. 머스크는 세금안 반대뿐 아니라 "새로운 정당(America Party)을 만들겠다"고 맞불을 놓으며 대선 기간부터 이어온 트럼프와 머스크 간 '브로맨스'가 균열 조짐을 보이고 있다. koinwon@newspim.com 2025-07-01 22:23