더블유씨피 사업보고서 (2022.12)
1. 사업의 개요

이차전지용 분리막은 양극과 음극을 격리하여 전기적 단락을 방지하면서 내부의 미세기공을 통하여 리튬이온의 이동성을 확보하는 역할을 하고 있습니다. 또한 내부 혹은 외부 단락으로 인한 열폭주(Thermal runaway)가 발생하였을 경우 미세 기공을 막아 리튬이온의 이동을 차단하는 셧다운(Shut-down)기능으로 이차전지의 안전성을 담보하는 중요한 역할을 담당하고 있습니다.

출처: 삼성SDI(2018)

분리막은 전자가 전해액을 통해 직접 흐르지 않도록 하고, 내부의 수십 나노미터(㎚) 크기의 미세한 구멍을 통해 원하는 이온만 이동 가능하도록 합니다. 이 때문에 분리막은 물리적인 조건과 전기 화학적인 조건을 모두 충족시킬 수 있어야 합니다.

현재 상용화된 분리막으로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)와 같은 합성수지가 있으며, 주로 30~60%의 다공도와 4~25㎛ 두께의 소재가 사용됩니다. 이와 같은 합성수지를 물리적으로 늘리는 연신 공정을 통해 이온이 통과할 수 있는 미세기공을 형성하는데, 공정 방법에 따라 건식 분리막(dry separator)과 습식 분리막(wet separator)으로 구분합니다.

출처: Source: SNE Research 2021> 리튬이차전지 분리막 기술동향 및 시장전망 (~2030)

건식 제조는 단순히 기계적인 힘으로 필름 원단을 당겨 기공을 만드는 방식이고, 습식 제조는 필름에 여러 참가제를 추가해 화학적인 방식으로 기공을 만드는 방식입니다. 건식 제조의 경우, 제조공정은 간단하지만 기공 사이즈가 불균일하고 습식에 비해 기계적 강도도 약합니다. 반면 습식 제조의 경우는 제조공정이 복잡해 비용이 많이 들지만 균일하게 기공의 사이즈를 만들 수 있다는 장점이 있습니다.

최근 글로벌 분리막 수요 추이를 보면 습식 분리막의 비중이 지속적으로 증가하고 있습니다. 이는 습식 분리막이 더 얇은 두께로 만드는 박막화에 유리하기 때문인데, 분리막이 얇을수록 배터리의 단위부피당 더 많은 양극·음극 활물질을 충전할 수 있습니다. 2020년 글로벌 분리막 소재별 수요량은 습식 분리막이 27억 1,300만㎡, 건식 분리막이 13억 8,300만㎡으로 각각 전체 수요량의 약 66%, 34%를 차지했습니다.

[건식 분리막과 습식 분리막 비교]

건식 분리막	습식 분리막

두께	>12㎛(불안정)	5~10㎛(안정적)

투과성	40~60%(불안정)	30~40%(안정적)

조리개	0.01~0.1㎛(불안정)	0.1~0.3㎛(안정적)

내열성	높은 내열성	낮은 내열성

원자재	폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)	폴리에틸렌(PE)

원가	비교적 낮음	비교적 높음

출처: JPMorgan Chase

일반적으로 분리막은 건식 분리막과 습식 분리막으로 구분하지만, 한 단계 더 나아가코팅분리막도 있습니다. 코팅 분리막은 기존 분리막의 고온 변형 문제를 해결하기 위해 분리막 표면에 코팅층을 형성시켜 내열성이 강화된 분리막으로 최근 수요가 크게 늘고 있습니다. 코팅분리막은 습식 공정만을 통해 제조 가능하며, 기존 습식 분리막 필름에 세라믹 베이스, 이소불화비닐, 아라미드 등의 다양한 접착제를 코팅하는 과정을 거쳐 생산됩니다.

한편 현재 이차전지 시스템은 전해질이 액체로 되어 있어 안전성 및 용량 개선에 한계가 있습니다. 이에 차세대전지라 불리는 전고체전지에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 전고체전지는 전해질이 고체로 되어 있어 폭발 위험이 없어 안전성이높고, 분리막과 냉각장치가 필요 없어 동일 부피 당 많은 전지 사용으로 용량 개선이 가능하다는 장점이 있습니다. 그러나 고체 전해질의 이온전도도가 액체 전해질에 비해 낮고, 충전과 방전 시 리튬금속 표면에 결정체가 쌓여 효율 저하 및 수명 단축 문제가 있습니다. 현재 전고체전지가 상용화되기까지는 상당 기간이 필요할 것이며, 상용화 되더라도 액체 전해질 전지를 완전하게 대체할 수 없다는 게 지배적인 의견입니다.

출처: Source: SNE Research 2021> 리튬이차전지 분리막 기술동향 및 시장전망 (~2030)

글로벌 이차전지 시장은 전기차용 배터리를 중심으로 2030년까지 연평균 32.4%의 고성장이 예상됩니다. 지난 2020년 글로벌 배터리 출하량은 221GWh이며 2030년에는 3,670Gwh에 이를 전망입니다. 이와 같이 이차전지 수요가 늘어나면서 분리막의 수요 또한 급증하고 있습니다.

최근 전 세계적인 트렌드로 환경에 대한 규제가 지속적으로 강화되고 있습니다. 유럽의 경우 EU에서 EURO6 정책을 통해 신차의 CO2발생량을 제한하고 있으며, 최근CO2배출량 기준치 및 벌금 규모를 모두 강화하면서 완성차 제조사들에게 전기차 생산에 대한 압박을 높이고 있습니다. EU의회에서는 2035년부터 내연기관 차량 판매를 금지하는 법안을 통과시켰으며 실제 폭스바겐은 2021년 별도의 탄소배출 저감 조치를 시행하지 않을 시 최대 18억 3,000만 유로의 벌금을 내야할 것으로 알려져 있습니다.

미국은 ZEV(Zero Emission Vehicle), 평균연비규제 등 정책을 통해 환경에 대한 규제를 하고 있습니다. 또한 과거 트럼프 정부 시절 연비 규제가 완화되었으나, 파리기후 협약 재가입과 친환경 정책을 공약으로 내세운 바이든 정부의 출범으로 연비 규제재강화 기류를 보이고 있어서 전기차의 시대를 앞당기고 있습니다.

중국은 완성차 생산 기업의 총 평균연비와 친환경 차량 생산 현황을 검토하여 기업에점수를 부여하는 '솽지펀제도' 도입을 통해 전기차 등 친환경 차량 생산 확대를 장려하고 있습니다. 중국 정부는 2020년 10월 '신에너지자동차로드맵 2.0'을 통해 2025년까지 전기차 비중을 25%까지 확대하고, 2035년 이후 하이브리드를 제외한 내연기관차 판매 금지를 선언했습니다.

전 세계적인 환경 이슈로 전기차 생산이 증가하는 만큼 이차전지와 이차전지 소재에 대한 수요는 급증하고 있으나, 공급의 증가 속도는 이에 미치지 못하고 있습니다. 따라서 이차전지 제조사들의 공격적인 증설이 이어질 것으로 전망됩니다. 또한 배터리 제조사는 대규모 증설로 규모의 경제를 통한 생산 단가 하락을 도모할 수 있습니다. 실제 배터리 제조사들은 주요 수요처인 미국·유럽·중국을 중심으로 활발한 증설 투자를 진행하고 있습니다.

이차전지 수요가 증가하면서 이차전지 핵심 소재 수요 역시 증가하고 있습니다. 이 중 분리막 수요는 2018년 37억㎡ 규모에서 2030년 316억㎡ 규모로 연평균 20% 수준의 성장이 전망되고 있습니다. 특히 습식 분리막이 더욱 가파른 성장을 보일 것으로 예상되며, 2030년 글로벌 분리막 시장 수요는 습식 분리막과 건식 분리막이 각각 252억㎡, 64억㎡로 전망됩니다.

이차전지 분리막 사업은 대규모 자본투자 및 ㎛(마이크로미터) 단위로 미세 조정이 가능한 수준의 높은 공정 기술이 요구됩니다. 양극제나 전해질 등 다른 이차전지 소재는 비교적 대규모 설비를 필요로 하지 않기 때문에 화학 기업들이 쉽게 진입할 수 있는 반면, 분리막 산업은 고도의 기술력은 물론, 대규모 시설투자가 필수적으로 동반되기 때문에 전 세계적으로 소수의 기업만이 이차전지 분리막 사업을 영위하고 있습니다.

당사는 2016년 10월 W-SCOPE Corporation의 100% 자회사로 설립되었습니다. W-SCOPE Corporation은 도쿄증시에 상장된 지주사로서 자금조달을 위해 설립한 일본 법인이고, 당사의 생산라인과 R 센터 등 생산 및 기술기반은 모두 국내에 소재하고 있습니다. 충북 오창에 소재한 계열사인 더블유스코프코리아㈜는 IT용 소형 분리막을 위주로 생산하고 있으며, 당사는 전기차용 분리막과 같은 중대형 분리막을 주로 생산하고 있습니다. 당사는 2017년 3월 충주 공장에 1,2 Line을 착공했고, 2019년 2월부터 분리막 양산을 시작했습니다. 전방산업의 폭발적인 성장에 동반하여, 당사 또한 단기간에 빠르게 성장했고, 이에 설비투자도 꾸준히 확대하여 2021년 10월 5,6 Line까지 가동 중에 있습니다.

당사는 습식 분리막 및 코팅 분리막 생산에 대하여 높은 기술력 및 안정성을 가지고 있습니다. 또한 당사는 세계 최대 5.5m폭 제조설비의 생산 기술을 확보하여 경쟁사(2.5m~4.5m) 대비 단위시간당 생산량이 가장 높습니다. 연신을 위한 Loss 부분을 잘라내는 Trimming 비율이 낮아 경쟁사(동시 연신 방식) 대비 유효 면적이 월등한 기술력도 보유하고 있습니다. 당사 분리막은 그 품질을 인정받아, 국내 Top-tier 배터리 제조사에 이차전지 분리막을 공급하고 있습니다.