이수화학이 온산공장에 설립한 데모설비(Demo Plant)에서 전고체 배터리의 고체 전해질 원료인 황화리튬(Li2S)을 생산하고 있다. 연산 20t 규모다. 국내에서 유일하게 Li2S를 양산할 수 있는 업체인 이수화학은 오는 5월 전고체 배터리 사업 부문을 떼어 내 '이수스페셜티케미컬(가칭)'이라는 회사를 신설한다.전고체 사업의 성장성을 고려한 결정으로 풀이된다.
16일 업계에 따르면, 이수화학은 지난해 11월11일 약 210억 원을 투입한 황화리튬 데모설비 준공식을 갖고 '황화리튬'을 생산하고 있다. 준공식에는 김상범 이수그룹 회장, 류승호 이수화학 대표, 김학봉 (주)이수 대표를 비롯해 120여 명의 임직원들이 참석했다.고체전해질을 구성하는 핵심 소재로는 폴리머·황화물·산화물 등이 있지만, 그중에서도 연성이 크고 이온 전도도가 높은 황화물계 고체전해질이 고용량 대형 전지 제조에 적합한 것으로 평가받는다.그러나 황화물계 고체전해질은 수분에 대한 반응성이 높아 유해가스인 황화수소가 발생한다는 단점이 있고, 결국 전지 성능 저하, 배터리 제조 공정에서 취급을 어렵게 하는 걸림돌로 작용해왔다. 이수화학과 국책과제를 수행한 한국전자기술연구원(KETI) 차세대전지연구센터는 고체전해질에 제올라이트 나노입자를 소량 첨가·합성함으로써 황화수소 발생을 감소시키는 기술을 개발했다. 대기 내 수분과 황화수소 가스를 동시에 흡착하는 제올라이트의 특성을 활용했다.
전기차 배터리 시장 조사 회사 SNE리서치에 따르면, 전고체 배터리 시장은 2022년 2.1기가와트시(GWh)에서 2025년 30GWh, 2030년 160GWh로 급성장할 것으로 전망된다. 국내 주요 배터리 기업들은 리튬이온 배터리 단점을 보완하기 위해 차세대인 전고체 배터리 개발을 시작했다. 삼성SDI는 2027년까지 황화물계 전고체 배터리를 양산하겠다는 로드맵을 공개했으며, LG에너지솔루션은 2026년 고분자계, 2030년 황화물계 전고체 배터리의 상용화 계획을 밝혔다.
전고체 배터리는 리튬이온이 이동하는 전해질을 고체로 만든 배터리다. 전해액과 분리막이 필요없는 배터리다. 액체 전해질보다 내열성과 내구성이 뛰어나 폭발이나 화재 가능성이 낮고 크기도 줄일 수 있는 장점이 있다. 전해질에 액체가 없어 초박막을 만들 수 있고, 양·음극을 여러 겹 쌓아 고전압·고밀도 배터리 구현이 가능하다. 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높아 전기차의 주행 거리를 늘리면서 충전 시간을 절약할 수 있다고 한다.
이수화학은 미국 솔리드파워, 한국 에코프로비엠, 희성촉매 등 다수의 고체 전해질 생산기업으로부터 황화리튬 수요를 확인했다. 솔리드파워와는 지난해 7월 업무협약(MOU)을 체결해 협력 관계를 구축했다. 미국 콜로라도주에 있는 솔리드파워는 고체 전해질을 개발하고 전고체 배터리를 설계하는 전고체 배터리 기술 개발 기업으로 포드, BMW, SK이노베이션 등의 투자를 유치하면서 기술력을 인정받았다.
이수화학 류승호 대표는 "배터리 업계 내에서 전고체 배터리 상용화 시점을 2027년경으로 내다보고 있다"면서 " 이수화학 황화리튬 데모설비 준공을 시작으로 전고체 배터리를 탑재한 전기자동차 상용화 시점을 앞당길 수 있도록 노력하겠다"고 밝혔다.
이수화학은 또 정밀화학 제품의 제조‧판매, 전고체 전지 소재 제조‧판매 사업을 분할해 신설회사를 설립한다. 지난해 11월29일 이사회를 열고 '이수스폐셜티케미컬(가칭)'을 인적 방식의 분할로 설립하기로 결정했다.분할기일은 5월1일이다. 존속 법인인 이수화학과 신설 법인 간 분할 비율은 0.803대 0.197이다. 신설 회사는 한국거래소 심사를 거쳐 같은달 31일 유가증권시장에 재상장한다.
신설 회사는 전고체 배터리 사업에 집중하고, 이수화학은 그리바이오와 수소사업, 석유화학 제품 생산‧판매, 합성세제와 부산물 제조‧판매, 스마트팜 사업 등에 주력한다는 게 회사 측 설명이다.
이수화학은 에코프로비엠 등 국내 배터리 양극재 기업들과 Li2S 공동 개발 계약을 맺었다. 시장에선 전고체 배터리 수요가 향후 해마다 60% 이상의 증가율을 보일 것으로 전망되는 만큼, 해당 사업의 시장성을 긍정으로 평가하고 있다. 전우제 한화투자증권 연구원은 "이수화학은 H2S(황화수소)를 이용해 TDM(고분자 제품 첨가제)을 생산하고 있는데, H2S는 고체 전해질인 Li2S의 핵심 원료"라면서 "화화합물 억제 원천 기술을 이미 보유해 Li2S 생산이 가능하다"고 평가했다. 전우제 연구원은 "전고체 배터리 국책 과제(~2024년)에 삼성 SDI와 함께 참여 기업으로 선정됐으며 원가 절감 이후 2025년부터 Li2S상업생산을 목표하고 있다"고 덧붙였다.
박준환 기자 naulboo@gmail.com
