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미국 배터리 분리막 시장 동향

- 2022년 8월까지 수입액 기준 한국 2억903만 달러로 2위

- 주요 배터리 기업을 중심으로 안정된 공급망 구축을 위한 협업 활발

상품명 및 HS Code

HS Code 3921.19는 플라스틱으로 만든 그 밖의 판·시트(sheet)·필름·박(箔)·스트립, 그 밖의 플라스틱으로 만든 것으로 이차전지 제조에 사용되는 분리막(격리막, Separator)이 해당한다.

자동차 연비규제 강화와 탄소 배출을 줄이기 위한 글로벌 자동차 기업들의 친환경 전략으로 전기차 시장은 급성장을 하고 있다. 노르웨이, 아이슬란드 등 북유럽 국가들은 2025년, 미국은 2050년을 목표로 내연 기관 차량의 등록 및 판매 금지 계획을 밝히고 있어 전기차 확대 보급이 전망된다. 

최근 미국은 전기차 보급의 확대를 위한 주정부 차원의 지원과 규제가 발표되며, 전기차의 심장인 배터리 시장도 동반 성장이 전망되고 있다. 뿐만 아니라, 스마트폰, 태블릿, 각종 소형 가전제품의 소비 증가도 배터리 시장 성장에 영향을 주고 있는 것으로 나타났다. 

Research & Markets 조사 자료에 따르면, 2021년 세계 이차전지 시장은 576억1천만 달러에서 2025년에 832억4천만 달러로 연평균 10% 성장세가 예상된다. 

미국 배터리 분리막 시장 동향

2021년 발표된 EMIS자료에 따르면, 미국 배터리 분리막 시장은 2021년 461만9천 달러 판매를 기록했고, 2023년부터 2028년까지 연평균 14.8%의 꾸준한 성장이 예상되어 2028년에는 1,016만3천 달러의 규모에 이를 것으로 보여진다. 배터리 분리막은 이차전지에 사용되는 필수 소재로서 전기차 시장 수요 증가에 따른 배터리 수요 증가에 동반하여 시장 성장이 전망된다.

배터리 분리막에 대한 이해

배터리(이차전지)는 양극재, 음극재, 분리막, 전해액의 4가지 핵심 물질로 구성이 되며, 양극재와 음극재의 이온화에 의한 산화 · 환원 반응으로 전류가 생성된다. 

양극재와 음극재가 물리적으로 접촉하여 화학 반응을 일으키면 화재가 발생할 수 있기 때문에, 필름의 일종인 분리막을 사용하여 이 둘 사이를 분리한다. 

분리막은 충전과 방전이 이루어지는 동안에 전극 간 이동이 일어나는 통로 역할도 하기 때문에 배터리 성능 및 안전에 매우 중요한 역할을 한다. 

얇은 분리막일수록 이온의 이동을 쉽고 빠르게 하여 배터리 출력을 높일 수 있고, 충전 시간을 줄여 줄 수 있다. 그러나 자동차용 배터리는 고온의 환경에 노출될 수 있기 때문에 내열성이 높은 분리막을 만드는 것이 기술개발의 핵심이다.

분리막은 미세 다공성 고분자 필름으로 주로 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 소재를 주로 사용하여 만들어진다. 

폴리에틸렌(PE)은 플라스틱 필름, 지오멤브레인(geomembranes), 비닐봉지 및 병 등에 사용되는 가장 일반적인 플라스틱 유형이고, 폴리프로필렌(PP)은 선형 탄화수소 중합체로 섬유 및 플라스틱에 가장 다양하게 사용 가능한 고분자이다.

Future Market Insights(FMI)에서 최근 공개한 보고서에 따르면, 재료 유형 중 폴리에틸렌(PE)이 2022년 기준 37.26%의 점유율을 보이며 지속적인 성장을 하고 있는 것으로 나타났다. 폴리에틸렌(PE)은 가격이 저렴하고, 우수한 열 수축률(thermal shrinkage) 및 전자 절연성(electronic insulation)을 가져 리튬이온 배터리 제조에 주로 사용된다. 

또한, 분리막은 제조 공정에 따라 건식 분리막과 습식 분리막으로 나뉘는데, 건식은 폴리머만 녹여서 만든 필름을 연신 공정을 통해 구멍을 만들고, 습식은 용제를 섞어 고온에서 필름을 만들고 용매를 이용해 용제를 제거하는 방식으로 기공을 만든다. 

습식 공정으로 만들어진 분리막은 구불구불하게 상호 연결된 기공 구조를 가진다. 이로 인해 더 많은 충전과 방전 주기를 제공하고 높은 에너지 밀도에서 사용 가능하기 때문에, 주로 전기차에 사용된다. 

에너지 밀도 증가 및 충전속도 단축과 같은 배터리 성능을 높이기 위해 양극재와 전해질에 대한 연구를 중심으로 배터리 안정성에 직접적인 영향을 주는 분리막 개발에 대한 노력도 계속되고 있다. 

내열성이 좋고, 수축이 적고, 우수한 저항력을 가진 세라믹 코팅을 습식 공정 중에 첨가해 분리막의 성능을 높이는 등 끊임없는 소재 개발이 진행 중이다.

수입 동향

이차전지 제조에 사용하는 분리막이 포함되는 HS Code 3921.19 기준, 2021년 미국의 수입액은 전년 대비 12.1% 증가한 약 7억9,983만 달러를 기록했다. 

주요 수입국으로는 2022년 8월 기준, 28.3% 점유율을 보이며 아일랜드가 1위에 이름을 올렸고, 한국도 28%의 큰 점유율을 보이며 2위를 차지했다. 

캐나다(11.4%), 독일(8.1%), 일본(5.9%), 중국(5%)이 그 뒤를 이어 주요 수입국으로 이름을 올렸다. 한국은 2021년 기준 2억4,208만 달러의 수입액으로 전체의 30%가 넘는 큰 점유율을 보이며 수입국 1위를 기록했었지만, 2022년 8월까지의 수입액 기준으로는 아일랜드가 소폭 앞섰다.

경쟁 동향 및 주요 기업

Mordor Intelligence가 발표한 최근 분석 자료에 따르면, 글로벌 리튬이온 배터리 분리막 시장은 여러 기업들이 서로 치열한 경쟁을 벌이고 있다. Asahi Kasei Corp., Toray Industries Inc., Sumitomo Chemical Co. Ltd, SK Innovation Co. Ltd, Ube Industries Ltd.등이 글로벌 상위 주요 제조기업에 속한다.

유통 구조, 배터리 업계 내 공급망 다각화를 위한 활발한 협업

배터리 제조용 분리막은 양극재, 음극재, 전해액과 함께 배터리 셀 제조의 핵심 소재로서, 배터리 밸류체인 안에서 미드스트림에 속한다. 이차전지 및 에너지 저장 관련 제품의 급격한 수요 증가는 분리막뿐만 아니라 업스트림에 속하는 리튬, 코발트, 니켈과 같은 특정 광물에 대한 수요 급증으로 이어졌다.

배터리 소재 기업들은 빠르게 증가하는 배터리 수요에 충족을 위해 밸류체인 증설 및 확장에 힘을 쏟고 있는 것으로 보여진다. 지난 4월, Entek International은 미국 내 안정적이고 탄력적인 리튬-이온 배터리 분리막 공급을 위해 2025년까지 대규모 확장 계획을 발표 한 바 있다.

Asahi Kasei 또한 일본에 습식 제조공장과 미국에 건식 제조공장을 두고 리튬-이온 배터리 분리막 생산을 늘리겠다고 밝힌 바 있다. 뿐만 아니라, 배터리 제조기업들은 양극재, 분리막 등 핵심소재 개발 생산의 내재화를 통해 원활하게 원재료를 수급하고 공격적인 시장 진출을 위한 가격 경쟁력을 갖추기 위해 노력하고 있는 것으로 보여진다. 

LG에너지 솔루션은 LG화학을 통한 양극재 생산 능력을 2026년까지 현재 기준의 7배 수준으로 늘리겠다고 밝혔고, 일본 Toray와 배터리 분리막 합작법인(JV) 설립을 발표한 바 있다. 삼성 SDI 또한 에코프로비엠과 양극재 생산을 위한 합작사를 준공했고, 분리막 제조기업, 더블유스코프에 지분 투자도 밝힌 바 있다. 

관세율 및 인증

이차전지 제조에 사용되는 분리막(Separator Film)은 HS Code 3921.19에 해당되며, 단위 Kg에 6.5% 관세를 적용하고 있지만, 한국은 무관세 적용 국가 중에 하나이다.

배터리 분리막에만 별도로 해당되고 필수로 받아야 하는 인증은 없지만, 배터리 팩 전체에 요구되는 관련 국제 표준 ISO, IEC와 같은 에너지 저장장치 관련 이차전지 성능시험 및 안정성 평가 기준을 잘 숙지할 필요가 있다.

시사점

그동안 배터리 제조기업들은 전기차 수요가 높고 원자재에 대한 접근이 용이한 나라를 중심으로 발전해 왔다. 

S&P Global Market Intelligence 조사 자료에 따르면, 2021년 기준 중국이 전 세계 리튬 이온 생산량의 79%를 차지하며 558GWh 생산력을 기록, 독보적인 1위를 차지하고 있다. 그 뒤를 미국(44GWh), 헝가리(28GWh), 폴란드(22GWh), 한국(18GWh)이 이름을 올렸지만, 중국과의 격차는 큰 편이다.

미국 IRA 법안에 포함된 전기차 보조금 혜택을 살펴보면, 배터리에 들어가는 핵심 광물과 부품의 원산지 비율에 따라 보조금이 차등 지원된다. 이는 앞으로 공격적으로 배터리 원재료 및 생산의 중국 의존성을 낮추겠다는 의지가 보여진다. 

미국 배터리 제조 관련 기업에 근무하는 C씨는 KOTRA 디트로이트무역관과의 인터뷰에서 “고성능의 품질로 차별화된 제품 경쟁력을 확보하기 위해 노력하고 있으며, 연말에 공개될 예정인 배터리 핵심 부품에 구체적인 요건에 주목하고 있다”고 밝혔다. 

“법안에 따른 수혜를 최대화하기 위해 배터리 제조기업들은 미주 생산 현지화 및 미국과의 자유무역협정(FTA) 체결국을 중심으로 공급망 다각화와 협력 강화에 힘을 쏟고 있다”고 밝혔다.

지난해 일본 자동차 기업, Toyota는 최초로 전고체배터리를 장착한 전기차의 시범 주행 영상을 공개하며 전고체배터리 연구개발의 의지를 보여준 바 있다. 

기존의 액체 전해질로 구성된 배터리는 외부 충격 시 누액으로 인한 폭발 사고 등 안정성 문제와 온도 변화에 따른 증발이나 용량 개선의 한계들이 꾸준히 논의된 바 있다. 이에 일부 배터리 제조사뿐만 아니라 자동차 제조사들도 전고체배터리 연구개발 중이라고 밝힌 바 있다. 

이는 전해액 누액에 의한 폭발 사고 위험은 없어지지만, 분리막과 냉각 장치 등 일부 배터리 요소가 더이상 필요 없어지기 때문에 관련 기업들은 앞으로 차세대 배터리 개발에 따른 시장 변화를 주시해야 할 것으로 보인다.

자료제공: Research & Markets, EMIS, byjus.com, US Census Bureau, Mordor Intelligence, Zoominfo, Asahi Kasei Corp., Toray Industries Inc.,  Sumitomo Chemical Co. Ltd., SK Innovation Co. Ltd., Ube Industries Ltd., L.E.K research and analysis, Jeio Tech, S&P Global Market Intelligence, Harmonized Tariff Schedule, KOTRA 디트로이트무역관 자료 종합

자료편집: 핸들러전문지