더블유씨피 분기보고서 (2024.03)
1. 사업의 개요

가. 업계의 현황

이차전지용 분리막의 정식 명칭은 리튬이온전지배터리 분리막 (LiBS: Lithium-ion Battery Separator) 입니다. LiBS는 양극재, 음극재, 전해질과 함께 이차전지인 리튬이온배터리를 구성하는 4대 핵심 소재입니다. LiBS는 절연 소재로 이루어진 얇은 막으로 양극과 음극을 격리하여 전기적 단락을 방지하면서 내부의 미세기공을 통하여 리튬이온의 이동성을 확보하는 역할을 할 수 있도록 하는 것이 LiBS의 핵심 기술입니다.

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.

일반적으로 분리막은 원단 사업과 코팅 사업으로 구분됩니다. 원단 사업 내 생산 공정 방식은 건식분리막 (dry separator)과 습식분리막 (wet separator)으로 나누어 지는데 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 장점과 더불어 박막화 분리막 제품 생산이 용이한 공정 방법입니다. 또한, 습식 분리막이 건식 분리막대비 더 얇은 두께로 만드는 박막화에 유리하기 때문인데, 분리막이 얇을수록 배터리의 단위 부피당 더 많은 양극 ·음극 활물질을 충전할 수 있어 에너지 밀도가 상승하고 주행거리가 늘어날 수 있게 하는 핵심 소재입니다.

[건식 분리막과 습식 분리막 비교]

구분	건식 분리막	습식 분리막

두께	> 12㎛	5 ~ 10㎛

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)

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 습식분리막 필름에 세라믹 베이스, 이소불화비닐, 아라미드 등의 다양한 접착제를 코팅하는 과정을 거쳐 생산됩니다.

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 형성합니다.

전자현미경으로 본 습식 분리막(좌) 건식분리막(우)의 결정구조

자료: SNE Research

당사는 2016년 10월 W-SCOPE Corporation의 100% 자회사로 설립되었습니다. W-SCOPE Corporation은 도쿄 증시에 상장된 지주사로서 자금조달을 위해 설립된 일본 법인이고, 당사의 모든 생산 라인과 R 센터 등 생산 및 기술 기반은 국내에 소재하고 있습니다. 충청북도 오창에 소재한 관계사인 더블유스코프코리아㈜는 Non-EV용 소형 분리막 위주 생산에서 최근 이온교환막 중심으로 사업 구조 변경을 하고 있으며, 당사는 전기차용 분리막을 주요 제품으로 생산하고 있습니다. 당사는 2017년 3월 충주 공장에 1, 2 Line을 착공했고, 2019년 2월부터 분리막 양산을 시작했습니다. 전기차 산업의 급성장에 적극 대응하고자 설비 투자도 꾸준히 진행하여 2021년 10월 5,6라인을 가동하였으며 2023년에 신규 7, 8라인을 추가로 설치하여 2024년 하반기부터 7,8 라인의 양산 생산 일정으로 사업 확대를 추진하고 있습니다. 또한, 2022년 하반기에 발표한 헝가리 생산 거점도 2023년말에 공장 건물을 완공하였고 2024년부터는 8개의 생산 라인 설비를 순차적으로 진행하여 2025년부터 부분적으로 양산 생산하는 일정으로 추진하고 있습니다. 북미 생산 거점은 2024년 상반기까지 미국, 캐나다, 멕시코를 중심으로 생산 거점 부지 후보를 면밀하게 검토하여 국가별 1곳을 선정할 예정 입니다. 2024년 하반기에는 국가별 생산 후보 1곳을 선정하여 각 국가의 연방 정부와 주 정부를 상대로 보조금과 지원을 확인한 후 2025년초에 최종 진출 국가와 지역을 결정할 예정 입니다.

당사는 습식 분리막 및 코팅 분리막 생산에 대하여 높은 기술력 및 안정성을 가지고 있습니다. 당사는 수 년 전부터 세계 최대 5.5m폭 제조 설비의 생산 기술을 확보하여 경쟁사 (2.5m~4.5m) 대비 단위 시간당 생산량이 가장 높습니다. 당사는 개별 연신 공정을 통해 유효 면적이 동종업계에서 최고의 효율성이 높은 월등한 기술력을 보유하고 있어 원단과 코팅 공정에서 Side trimming 비율이 가장 낮습니다. 이러한 기술적 경쟁력을 바탕으로 당사 분리막은 품질을 인정받아, 국내 Top-tier 배터리 제조사에 이차전지 분리막을 전량 공급하고 있으며 고객 다변화를 위해 국내 Top-tier 배터리 제조사들과 초기 제품 품질 테스트를 진행한 결과 2023년 하반기부터 양산 제품 테스트를 진행하고 있습니다. 따라서, 빠른 시일 내 국내 Top-tier 배터리 제조사 및 모든 이차전지 배터리 폼 팩터에 당사의 우수한 프리미엄 분리막을 공급할 수 있도록 적극 추진하고 있습니다.

2023년부터 글로벌 전기차 시장 캐즘 (Chasm)의 구간에 진입하여 2024년을 포함 단기간 내 글로벌 전기차 수요가 둔화할 것이라는 우려가 증가하고 있습니다. 이차전지 산업 전문가들은 캐즘을 뛰어 넘어야 글로벌 전기차 시장의 대중화가 본격적으로 개화 될 것으로 전망하고 있는 가운데 이러한 전기차 대중화 시장이 이루어지기 위해서는 전기차 가격 하락과 충전 인프라 확대가 같이 병행되어야 한다는 의견입니다. 먼저 전기차 가격 하락을 달성하기 위해서는 전기차 배터리 팩 가격이 평균 100 미화달러가 되어야 한다고 전문가들의 의견인데 이는 전기차가 내연기관 차량과의 가격 경쟁력을 갖추기 위한 필수 조건으로 말하고 있습니다. 2023년 전기차 배터리 팩 평균 가격은 약 139 미화달러 수준으로 알려졌는데 중국은 약 126 미화달러로 가장 저렴한 국가이며 미국산은 중국산 대비 약 11% 정도 높고 유럽산은 약 20% 더 높다고 알려졌습니다. 블룸버그 에너지 분석팀은 전기차 배터리 팩 평균 가격이 100 미화달러 도달 시기를 2027년으로 전망한 반면 골드만 삭스는 2025년으로 전망하고 있습니다.

전기차 배터리 분리막은 전기차 배터리 원가 비중의 약 15~16%를 차지하고, 배터리 모듈에서는 전체 원가의 약 10%를, 배터리 팩에서는 전체 원가의 약 5%를 차지하고 있습니다. 2024년에는 이차전지 산업 전체가 원가 절감을 중요한 목표로 정하고 있으며 당사도 단기적인 측면과 중장기 전략에 원가 절감을 최우선 목표로 선정하였습니다. 이와 관련 당사는 수 년간 신 생산 공법을 연구와 테스트를 걸쳐 신규 설비에 적용할 예정 입니다. 신 생산 공법은 단기적으로는 고객 다변화에 따른 공급 물량 확보가 가능하고 향후 글로벌 전기차 배터리 분리막 사업에 중장기 경쟁력을 확보하여 사업 지속성을 제공하는 핵심 기술로 평가하고 있습니다. 이차전지 산업이 향후 더 급성장할 것으로 예상되어 당사는 적극적으로 초격차 기술로 대응하고자 합니다. 또한, 산업 성장에 따른 수요도 현재보다 크게 성장할 것으로 전망되어 향후 국내외 전 생산 라인에 적용하여 투자비 최소화하고 생산량을 극대화하여 높은 수익성을 확보하고자 합니다.

최근 시장에서 우려하는 글로벌 전기차 수요 둔화 우려에도 불구 글로벌 전기차 분리막 수요 추이를 전망하면 습식 분리막의 채용 비중은 지속적으로 증가할 것으로 예상하고 있습니다. 글로벌 전기차 분리막 수요가 지속적으로 증가할 것으로 전망하는 이유로는 SNE리서치에서 2024년 글로벌 전기차 판매는 약 16,800천대로 전망하고 있으며 이는 2024년 글로벌 신차 판매 약 83,300천대의 약 20% 비중을 차지할 것으로 예상하고 있습니다. 2030년 글로벌 신차 판매는 약 87,800천대로 전망하는 가운데 글로벌 전기차 신차 판매는 약 49,399천대로 약 56%의 침투율을 예상하고 있어2024년부터 2030년 연간 평균 글로벌 전기차 성장률은 약 16%를 전망하였습니다. 글로벌 전기차 판매량이 증가하면서 전 세계 전기차 배터리 수요도 2024년에는약 886GWh 규모에서 2030년 약 3,074GWh로 2024년부터 2030년 연 평균 약 19% 성장할 것으로 전망하였습니다. 이러한 성장세를 감안했을 때 2024년 글로벌 전기차 분리막 수요는 약 100억㎡에서 2030년 332억㎡ 규모로 성장할 것으로 예측하였고 2024년부터 2030년 연 평균 약 19%로 성장을 전망하고 있습니다.

단기간내 글로벌 전기차 시장은 상대적으로 전기차 침투율이 상대적으로 낮았던 북미 시장이 견인할 것으로 예상되고 있습니다. 북미에서의 신차 판매는 2024년 17,800천대에서 2030년 18,900천대로 증가할 것으로 예상했고 전기차 판매는 2024년 약 230천대에서 2030년 11,100천대로 증가하여 북미 내 전기차 침투율이 2024년 13% 수준에서 2030년 59%로 전망했습니다. 따라서, 북미 내 전기차 배터리 수요는 2024년 164GWh 규모에서 2030년 850GWh로 2024년부터 2030년 연 평균 약 26% 성장 추세를 시현할 것으로 전망했습니다. 따라서, 북미 내 전기차 배터리 분리막 수요는 2024년 약 18억㎡ 에서 2030년 92억㎡ 로 성장, 같은 기간 내 연 평균 약 26%를 전망하였습니다.

따라서, 북미 내 전기차 배터리 분리막 성장률은 유럽에서의 전기차 배터리 분리막 수요가 20억㎡ 에서 2030년 78억㎡ 로 수요가 증가해 같은 기간 내 연 평균 성장률 21%, 중국은 2024년 56억㎡ 에서 2030년 137억㎡로 성장, 연 평균 성장률 13%를 예상하고 있어 북미 내 전기차 배터리 분리막 시장이 글로벌 전기차 배터리 분리막 시장을 견인할 것으로 전망하고 있습니다.

전 세계적으로 환경 보호하기 위해 내연기관 차량에 대한 규제는 지속적으로 강화되고 있는 추세 입니다. 미국은 ZEV (Zero Emission Vehicle), 평균 연비 규제 등 정책을 통해 환경에 대한 규제를 하고 있습니다. 과거 트럼프 정부 시절 연비 규제가 완화되었으나, 파리기후 협약 재가입과 친환경 정책을 공약으로 내세운 바이든 정부의 출범으로 연비 규제 재 강화 기류를 보이고 있어서 전기차의 시대를 앞당기고 있습니다. 최근 발표된 Inflation Reduction Act (IRA) 법안은 자동차 제조업체들이 더 많은 전기차를 생산하도록 유도하는 규제이며 연간 자동차 제조업체가 판매한 자동차가 주행할 때 내뿜는 이산화탄소 등의 평균 배출량을 측정해 자동차 제조업체가 평균 배출량을 일정 수준 넘으면 막대한 과징금을 물리겠다는 정책입니다. 미국 정부는 미국 내 전기차 및 배터리 생산을 촉진하는 각종 제도가 보안되었으며 미국 연방 정부 차원에서 2027년까지 승용차 구입의 100%를 ZEV 차량으로 대체하고 2035년까지는 중대형 차량도 모두 ZEV로 구입해야 한다고 IRA 법안에 명시되어 있습니다. 바이든 정부는 2032년까지 미국 내 신차 판매의 67%를 전기차로 채운다는 목표 아래 전기차 보급 확산에 적극적인 정책을 펼치고 있습니다. 또한, 미국 환경보호청 (EPA)는 배터리 최소 성능 기능 도입과 오염물질 배출량 감소 등의 내용이 담긴 탄소배출 감축 규정을 발표했습니다. 이 규제에 따라 2027년 생산된 자동차부터 1마일 (1.6km) 주행당 이산화탄소, 질소산화물, 미세먼지 평균 배출량을 2032년까지 연 평균 13%를 감축하지 못하면 막대한 과징금을 물어야 합니다. 미국 내 주 정부별로는 캘리포니아와 뉴욕은 2035년부터 내연기관 차량 판매를 금지 할 예정입니다.

유럽의 경우 2021년 기존 New European Driving Cycle (NEDC)에서 더 보수적인 Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure (WLTP)로 변경되어 유럽의 이산화탄소 배출량 가이던스는 기존 118g/km에서 93g/km로 강화가 되었습니다. 이는 자동차의 연비가 약 21% 개선이 되어야 하며 기존 내연기관 차량을 모두 유지한다는 가정하에는 이산화탄소 배출량이 0g인 순수 전기차를 약 20% 이상 추가하여야 달성이 가능한 수치 입니다. 또한, 유럽에서는 2025년부터 4년간 Zero and Low Emission Vehicle (ZLEV)에 대한 인센티브를 신규로 부여할 것으로 계획되어 있는데 이산화탄소 배출량이 50g/km 이하인 차종의 비중이 25%를 넘어설 경우 1%마다 해당 완성차 제조사의 평균 이산화탄소 배출량 타겟을 1g/km씩 완화해주는 정책입니다. 그러나, 현재 유럽 정책은 이산화탄소 배출량 타켓의 부족분을 1g/km당 95 유로의 페널티를 부과하고 있어 글로벌 완성차 업체들의 이산화탄소 배출량 타겟 부합은 필수적이라고 분석하고 있습니다. 그리고, 유럽 배출가스 기준 (European Emission Standards)에 의거하여 자동차의 배기가스 배출을 줄이기 위해 유럽 연합에서 시행하고 있는 규제 기준으로 현재는 EURO6규제가 적용되고 있습니다. 유럽 연합은 배기가스 배출 제한 정책을 통해 신차의 CO2 발생량을 55% 감축해야 하는 법안이 2030년부터 실행이 예정되어 있습니다. 추가적으로 EU의회에서는 2035년부터 합성연료를 제외한 내연기관 차량 판매를 금지하는 법안을 통과시켰습니다. 유럽 최대 자동차 기업 폭스바겐은 2033년부터 유럽 공장에서 전기차만 생산할 계획을 발표한 바 있습니다. 따라서, 유럽 연합은 CO2 배출량 기준치 상향 조정 및 벌금 규모를 동시에 강화하면서 완성차 제조사들에게 전기차 생산에 대한 압박 수위를 점진적으로 높이고 있습니다.

유럽연합은 CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism)을 최종 승인했는데 CBAM은 역내로 제품 수입 시 생산 과정에서 배출된 탄소량에 따라 인증서를 구매, 제출하는 제도로 탄소 누출을 막고 2050년 그린딜 달성을 위해 유럽 연합이 마련한 Fit For 55 정책 (2030년까지 1990년대비 탄소 배출량을 55% 감축하기 위해 총 13개 법안으로 구성) 패키지의 핵심 법안입니다. 따라서, 유럽 연합의 친환경 정책은 지속될 것이고 더욱 강화될 가능성이 크다고 전망합니다.

유럽 연합 외에도 영국, 이스라엘, 싱가포르는 2030년, 한국, 중국은 2035년, 캐나다는 2040년부터 내연기관차 판매를 금지할 계획이고 이스라엘과 싱가포르는 2030년부터 내연기관 신차 판매 금지를 발표하였습니다. 유럽 연합 회원국인 노르웨이는 전체 유럽 연합이 정한 시한보다 10년이나 빠른 2025년부터 내연기관차 판매 금지를 발표하였습니다. 일본은 하이브리드 차량을 제외한 내연기관 신차 판매 금지를 2030년부터 실행할 예정 입니다.

중국은 완성차 생산 기업의 총 평균연비와 친환경 차량 생산 현황을 검토하여 기업에 점수를 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 선언하였으며 신차의 50%를 전기차로 전환하기로 발표했습니다. 2023년말 기준 중국자동차공업협회에 따르면 중국 내 전기차 판매 대수가 689만대를 기록해 신차 중 전기차 판매 비중은 25%를 기록하면서 중국 정부가 제정한 2025년 전기차 판매 비중 20%를 3년 조기 달성하여 2035년까지의 신차 판매 절반을 전기차 전환이 실제적으로 실현 달성 가능할 것으로 전망하고 있습니다.

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.

전기차 배터리 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.

한편 현재 리튬이온 전지는 전해질이 액체로 되어 있어 안전성 및 용량 개선에 한계가 있습니다. 이에 차세대 전지라 불리는 전고체전지에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 전고체전지는 전해질이 고체로 되어 있어 안전성이 높아 동일 부피 당 많은 전지 사용으로 용량 개선이 가능하다는 장점이 있습니다. 그러나, 고체 전해질의 이온전도도가 액체 전해질에 비해 낮고, 충전과 방전 시 리튬 금속 표면에 결정체가 쌓여 효율 저하 및 수명 단축 문제가 있습니다. 따라서, 전고체전지가 상용화되기까지는 상당 기간이 필요할 것이며, 상용화 되더라도 액체 전해질 전지를 완전하게 대체할 수 없다는 게 시장의 지배적인 의견입니다.

현재 시장에서 각광을 받고 있는 인산철배터리 (LFP)와 관련 LFP 배터리의 글로벌 탑재 비중은 2023년 중순 기준 약 30% 수준으로 대부분이 중국 전기차 시장에서 채용이 되었는데 글로벌 자동차 업체들의 LFP 채용 결정은 이미 내부적으로 결정되었고 향후 LFP 배터리를 저가 전기차에 탑재하는 사례들은 가속화 될 것으로 보입니다. 그러나, 미국 IRA법안은 배터리 소재와 부품 규정을 통해 LFP의 시장 진입을 간접적으로 제한하고 있습니다. 북미에서 생산되는 전기차 배터리 원자재/광물 비율은2023년에는 40%, 2024년에 50%, 2025년 60%, 2026년 70%, 2027년 ~ 2029년까지 80% 규정을 준수해야 합니다. 북미 현지 생산 되어야 하는 전기차용 배터리 부품 비율도 2023년 50%, 2024년 ~ 2025년 60%, 2026년 70%, 2027년 80%, 2028년90%, 2029년 100%가 발표되어 전기차 배터리 셀 업체들과 글로벌 자동차 OEM들은 이 비중을 지켜야하는 의무가 발생했습니다. LFP 배터리는 삼원계 배터리 대비 생산 비용이 약 30% 저렴하다고 알려졌는데 삼원계 배터리는 폐 배터리 시점 도달 후 리사이클링 관련 니켈, 코발트, 망간 등을 확보할 수 있는 것으로 알려진 것과는 달리 LGP 배터리는 재활용이 가능한 금속이 리튬과 인산철로 국한되어 같은 용량의 재활용했을 때 LFP 배터리에서 회수 가능한 금속의 가치는 삼원계 배터리의 25~30% 수준인 것으로 알려졌습니다. 이에 따라 LFP 배터리에 대한 리사이클링은 삼원계 배터리 대비 핵심 소재 리사이클링 여부가 낮아 LFP 배터리 채용이 증가할 시 이차전지 산업 전체에 악영향을 미칠 가능성도 있습니다. 이런 점을 감안할 시 에너지밀도와 재활용 가치 등을 기준으로 전기차 보조금이 결정된다면 배터리 생산 업체들의 기술 경쟁으로 이어질 수 있고 더 나아가 전기차 산업의 동반 발전을 통해 소비자에게 이득이 돌아가는 순기능이 기대된다고 전문가들은 평가하고 있습니다.