동박

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동박 이해도

동박(銅箔, copper foil)은 두께 10㎛(마이크로미터, 1㎛는 100만분의 1m) 내외의 얇은 구리 박막(Copper Foil)다. 구리막이라고도 한다. 동박은 전기화학반응에 의해 발생하는 전자를 모으거나, 전기화학반응에 필요한 전자를 공급하는 역할을 한다. 동박은 전기자동차에 필요한 리튬이온 배터리의 핵심 소재인 음극집전체로 쓰인다. 동박이 얇을수록 제한된 배터리 속에 보다 많은 음극활물질을 채울 수 있어, 동박의 두께가 배터리의 초경량, 고용량화를 좌우한다. 일상 속에서 접하는 리튬이온 배터리에 들어있기에 전기자동차뿐만 아니라 스마트폰과 노트북, 드론 등도 얇고 가벼운 동박을 필요로 한다. 얇은 동박을 적용한 배터리는 높은 품질의 제품이라는 평가를 받는다.

동박은 예전에 인쇄회로기판(PCB)에 주로 쓰였다. 지금은 배터리 수요가 더 많다. 전기자동차 한 대 분량의 배터리에 40㎏쯤의 동박이 들어간다. 시장조사기관 SNE리서치에 따르면 2020년 13.5만t이던 자동차 배터리용 동박 수요는 2025년 74.8만t으로 증가할 전망이다.

개요

동박은 8㎛(마이크로미터) 제품이 주력이다. 1㎛는 0.001㎜다. 머리카락의 15분의 1도 안 되는 두께다. 최근에는 6㎛ 제품 수요도 늘고 있다. 워낙 얇다 보니 불량 가능성이 높고, 공정도 까다롭다. 첨가제에 따라 동박 자체의 성능도 천차만별이다. 생산하는 곳의 온도와 습도의 영향도 받는다. 공장을 지어도 제품 생산까지 몇 년이 걸린다. 진입장벽이 높은 산업이다.

미국에서는 'Copper Foil(동박)'이라 하고 일본에서는 '전해동박(電解銅箔)'이라 부른다.

한국에서는 1989년 이전에는 전량 일본에서 수입해 썼으나 1990년 부터 일진머티리얼즈의 제품이 상용화 되면서 수입을 대체하기 시작했다. 일진은 1978년 서울대 공대와 연구계약을 체결했다. 10년 뒤인 1988년에야 양산을 시작했고, 1997년 첫 흑자를 냈다. 2001년엔 국내 최초로 2차전지용 동박 생산을 시작했다. 30년 넘는 투자는 전기차 시대를 맞아 빛을 보기 시작했다.

일진의 국내경쟁자로는 SKC를 들 수 있다. 전통적인 화학소재업체였던 SKC는 2019년 6월 기존 동박업체 중 강자였던 KCFT(현 SK넥실리스)를 인수했다. SK넥실리스는 2025년까지 현재 생산량의 다섯 배가 넘는 17만t 이상의 생산능력을 확보할 계획이며 이는 세계 최대 규모이다. SKC가 증설에 속도를 내면서 일진머티리얼즈와의 생산량 격차는 빠르게 줄고 있다. 2022년까지는 일진머티리얼즈가 생산량에서 앞서지만 2023년에는 10만t으로 비슷해질 전망이다.

중국 기업으로 왓슨(Wason), CCP, 일본기업으로 후루가와(Furukawa), 니폰 덴카이(Nippon Denkai) 등이 동박 시장에서 경쟁하고 있는 주요 기업들이다.

제조과정

동박 제조과정은 ▲원재료인 구리를 황산용액에 녹여 도금액을 제조하는 용해 공정 ▲황산구리용액에서 구리 이온을 대형 티타늄 드럼에 전착해 동박을 만드는 제박 공정 ▲필요에 따라 다양한 폭으로 동박 롤을 만드는 슬리팅 공정 ▲품질검사와 포장을 거쳐 출하하는 검사·출하 공정으로 구분된다. 전지용 동박은 두께 10㎛ 이하로 매우 얇아 쉽게 찢기고 주름이 생긴다. 이 때문에 얇은 동박을 넓은 폭으로 길게 생산하는 데에는 고도의 기술력이 필요하다. 얇은 전지용 동박을 대량 생산할 수 있는 기술은 한국과 중국, 일본 기업이 주로 보유하고 있다.

종류

동박은 압연 동박, 전해 동박으로 구분할 수 있다.

압연동박이란, 두 개의 롤러 사이로 구리판을 통과시켜 얇게 만드는 동박인데, 이를 수십번을 거쳐가며 동박을 얇게 만든다. 따라서 두께가 얇아질수록 생산비의 가격이 크게 상승하게 된다. 2차전지에서 사용되는 두께는 6마이크로미터로 가격은 금보다 비싼 수준이다.

가격이 문제가 되자, 이러한 것을 해결하기 위해 전해 동박을 전지에 적용하게 된다. 전해동박은 구리선을 용해 시킨 후 전기 도금을 거쳐서 생산하는 방법으로 기존 압연 동박보다 훨씬 저렴하게 생산할 수 있다. 따라서 현재는 전해 동박을 주로 사용하고 있다.

관련 기업

• SK넥실리스 : SKC가 KCFT를 인수하면서 동박 관련 기업이 되었는데, 주 사업 영역은 산업소재 및 반도체소재 부문이다. SKC도 꾸준히 동박 사업 부문에 투자를 하고 있다. 2020년 3월부터 1만톤 규모의 제4공장 가동을 시작했고, 제5공장, 제6공장도 증설 중이라 21년 말에는 4만톤 정도의 동박 생산 CAPA를 갖추게 될 예정이다. SKC의 장점은 세계에서 가장 얇은 4마이크로미터 동박을 1.4m의 광폭으로 최대 30km길이로 양산할 수 있는 기술력을 가지고 있다.

• 일진머티리얼즈㈜ : 일진머티리얼즈 Elecfoil 사업부는 구리 동박을 생산하는 사업부로, 2차전지의 음극집전체, PCB 회로를 구성하는 얇은 Copper Foil을 생산하고 있다. 휴대폰 배터리, 캠코더, 노트북에 쓰이는 I2B 제품과 고출력, 고용량의 특성을 가지고 있는 전기자동차, ESS에 사용되는 I2K가 2차전지 음극집전체의 대표 제품이다. Energy 사업부는 2차전지의 양극 활물질을 생산하는 사업부로, LMO(LiMn₂O₄)를 생산하고 있다. 말레이시아에 공장을 증설하여 I2B, I2K의 CAPA 생산량을 증가했다.
• 두산솔루스 : 두산솔루스의 대표 사업 제품은 전지박, 동박, 전자소재(OLED), BIO이다. 2014년 동박 업체 CFL을 인수하면서 동박 사업을 시작하였는데, 독보적인 High-end 동박 소재는 신호 손실을 최소화한 5G용 동박, 고강도/고연신율 전기차 배터리용 동박(전지박)에 사용되고 있다. 2020년 1만톤 규모의 헝가리 전지박 공장을 준공하여, 현지에서 바로 배송할 수 있는 장점을 가지고 있다.

참고자료

• 〈동박〉, 《한경 경제용어사전》
• 김동진 기자, 〈전기차 뜨자, 핵심소재 '동박' 난다〉, 《IT조선》, 2021-03-19

같이 보기

• 구리
• 박막
• 호일
• 양극박
• 전지박

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