2차전지 핵심은 '주행거리'서 '충전시간'으로…'실리콘 음극재' 뜬다

전기차는 그동안 주행거리가 상품성을 좌우했다. 배터리 관련 소재도 양극재 등 소재 밀도를 높여 주행거리를 늘리는데 집중했다. 순수전기차 주행거리가 500㎞를 넘기기 시작하면서 시장의 관심은 '배터리 충전시간'으로 옮겨갔다. 배터리 수명에 영향을 최소화하면서 초고속 충전이 가능한 배터리에 대한 수요가 늘고 있다. 이를 가능하게 할 '실리콘 음극재' 관련 기술이 내년부터 뜰 수 있다는 조언이 증권업계에서 나오는 배경이다.

대주전자재료는 15일 4만4550원에 거래를 마쳤다. 지난 4월 28일 장중 5만4600원을 찍고 고점 대비 18.41% 빠진 상태다. 대주전자재료는 실리콘 음극재를 생산하는 국내 유일 업체다. 2차전지 4대 핵심소재인 음극재는 리튬이온을 충전시 받아들이는 역할을 한다. 주로 흑연이 사용된다. 흑연 내 층구조 사이에 리튬이온이 삽입되는 방식이다.

흑연을 실리콘으로 바꾸게 되면 1g당 리튬 용량이 3000mAH 이상으로 높아진다. 흑연(360mAh)보다 월등히 높다. 용량이 높은 실리콘을 쓰면 전극의 두께를 줄일 수 있어, 급속 충전 속도가 빨라진다. 현재 실리콘 음극재가 적용된 배터리를 탑재한 전기차는 포르쉐의 타이칸 과 아우디 이트론 GT 등이다.

다만 실리콘은 에너지 충전시 400% 까지 부피가 커진다. 흑연(15~20%) 대비 팽창 정도가 크다. 아직까지 순수 실리콘 음극재가 개발되지 못한 이유다. 지금까진 흑연 사이에 실리콘을 나노 입자 크기로 끼워넣는 방식이 주로 쓰인다.

정원석 하이투자증권 연구원은 "최근 자동차 업계와 배터리 업계의 관심사는 충전속도"라며 "올해까지는 양극재 등이 주목받았지만 내년에는 실리콘 음극재 업체들이 주가 재평가를 받을 수 있다"고 설명했다 .

대주전자재료의 실리콘 음극재 사업은 올해부터 본격적인 성장세다. NH투자증권에 따르면 지난해 월 40t이던 생산능력을 올해는 80t, 내년에는 150t까지 늘린다. 매출 비중도 지난해 11%에서 내년에는 27%까지 높아질 전망이다. 고정우 NH투자증권 연구원은 "전 세계에서 실리콘 음극재를 양산하는 업체는 2~3개뿐"이라며 "신규 진입이 어려워 향후 성장성이 크다"고 강조했다.

또 다른 관련주는 나노신소재다. 실리콘 음극재의 팽창 문제를 해결하기 위해 반드시 사용해야 하는 CNT 도전재를 세계에서 유일하게 생산한다. 포르쉐 타이칸 등에 탑재된 배터리에도 나노신소재의 CNT 도전재가 들어갔다. 정원석 연구원은 "전 세계 주요 배터리 업체들과 공급을 협의중인 상황"이라며 "신차 소식이 나올때마다 부각될 수 있다"고 설명했다.

고윤상 기자