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1. 동박, 전지박이란?
동박은 말 그대로 구리를 아주 얇게 펴서 만든 박막을 말하며, 회로기판(PCB), 반도체, 안테나, 통신장비 등 각종 전자부품과 2차 전지의 음극재 및 항공우주용 등 최첨단 산업 전반에서 사용되고 있습니다.
2차 전지에 사용되는 동박은 전지박이라고도 합니다.
위와 같은 첨단 산업에 사용되는 High-End 동박은 머리카락 보다 얇으면서 일정한 두께를 가져야하고, 표면 거칠기가 적어야 하며 강도를 높일 수 있는 고도의 생산 기술이 필요합니다.
동박은 기술장벽이 높아 신규 업체의 진입이 힘든 산업으로, 현재 국내의 SK넥실리스(전 KCFT, SKC가 인수), 솔루스첨단소재 (전 두산솔루스), 일진머티리얼즈 3사와 대만의 CCP, 일본의 Furukawa와 Denkai가 특수 동박 시장을 이끌고 있으며, 범용 동박 제품은 중국 기업들이 시장 대부분을 점유하고 있습니다.
최근 2차 전지의 폭발적인 성장으로 인해 2차 전지 음극재의 집전판으로 사용되는 동박의 수요 또한 증가 중에 있습니다. 이에 동박 관련 기업들의 공장 증설과 생산 거점 확대, 수익성 개선 및 구리 가격 변화 등을 관심있게 보아야 합니다.
현재는 2차 전지용 동박의 공급이 포화 상태에 있으나, 점차 수요가 폭발적으로 증가하여 공급이 부족할 것으로 보이며 2차 전지 뿐만 아니라 반도체, 데이터 센터, 5G 통신, 우주항공 산업 등 고부가가치의 특수용 동박 수요 또한 증가하고 있어 동박 시장은 더욱 커질 것으로 전망되고 있습니다.
2. 동박 적용 분야
- 2차 전지 음극재 집전판
2차 전지의 음극재는 전자의 이동 통로이자, 배터리에서 발생되는 열을 외부로 방출하고, 전극의 형상을 유지하는 지지체의 역할을 합니다.
특히 2차 전지의 용량 증가를 위해서는 단위 면적당 에너지 밀도가 높아져야하고, 이를 위해 동박의 두께를 더욱 얇게 만들어 단위 부피당 면적은 더 넓게, 무게는 더 적게 만들어야 합니다.
이와 동시에 동박의 인장 강도와 연신율을 높이고 전지의 충방전 시 발생하는 열을 잘 견딜 수 있도록 해서 전지 수명을 높일 수 있어야 합니다.
동박은 2차 전지 소재 중 설비 투자비가 가장 높아 신규 진입이 어려우나, 다른 소재 (코발트, 망간, 니켈 등) 대비 낮은 가격과 변동성이 적고 다른 산업 분야로의 범용성이 높아 소재에 대한 리스크가 적다는 특징이 있습니다.
2차 전지에 사용되는 동박의 두께는 주로 6um 이하 입니다.
- 회로기판(PCB) 및 반도체 소자
PCB 및 반도체 소자(IC 등)의 경우도 고직접화, 소형화에 따라 회로 폭이 좁아지고 있고 이에 따라 동박의 두께와 폭이 좁아지고 있습니다.
주로 10um 이하 두께의 동박이 사용되고 있으며 3um 이하의 초극박 제품 수요량이 점차 증가하고 있습니다.
- 디스플레이 패널용 연성PCB(FPCB)
최근 디스플레이의 두께가 얇아지고 Flexible 디스플레이 수요가 증가함에 따라 고연신, 고굴곡 및 저조도 특성의 동박제품이 사용되고 있습니다. - 5G, 자율주행자동차, 데이터센터, 안테나
데이터의 대용량, 고속 전송이 증가함에 따라 고주파의 신호를 사용하는 경우가 많아지고 있습니다.
그러나 고주파 신호 전송 시 전력 열화에 따른 전송손실이 증가한다는 단점이 있습니다.
전송 손실은 주로 회로 및 전선의 도체 부분에서 발생하게 되며, 전송 손실을 낮추기 위해서는 도체로 사용되는 동박의 표면조도(거칠기)가 매우 작아야 합니다.
표면조도가 낮으면 접착력이 낮아지기 때문에 표면처리를 통해 매끈하면서도 접착력이 높은 동박 생산이 필요합니다.
3. 동박 생산 방법
동박의 생산 방법은 크게 ▲롤 압연 방식과 ▲전해 방식 두가지가 있습니다.
- 롤 압연 방식
롤 압연 방식은 롤러 사이의 간격을 좁혀가면서 동박을 통과시켜 얇게 만드는 방식입니다.
압연 방식으로 만든 동박의 경우 표면 형태가 균일하고 저조도 특성을 가지며 구리 간 체결력이 높아 강도 및 연신율, 내열성이 뛰어나다는 장점이 있으나, 두께가 얇아질수록 생산비가 증가합니다.
주로 35um 이상 두께의 동박이나 고신뢰성을 요구하는 특수 분야(5G, 우주항공, 방산, 자동차 전장 분야, Flexible 디스플레이 등)에서 사용됩니다.
- 전해 방식
전해 방식은 전기분해를 통해 구리를 도금시키는 방식으로 압연 방식에 비해 저렴하고 얇게 만들 수 있어 6um 이하의 두께가 필요한 2차 전지용 동박 제조에 주로 사용되고 있습니다.
전해 동박은 황산-황산구리 수용액에 백금으로 이루어진 양극과 드럼 형태의 티타늄 음극을 넣고 전류를 가하면, 수용액 속의 구리가 음극 드럼에 석출됩니다. 이때 음극 드럼의 회전 속도와 인가 전류를 조절하여 도금되는 동박의 두께를 제어할 수 있습니다.
생산된 동박은 이후 내화학성, 내열성, 접착력 강화 및 산화 방지를 위해 표면처리한 후 필요 크기만큼 절단하여 출하됩니다.
4. 국내 동박 생산 기업
현재 국내 동박 산업은 일진머티리얼즈, SK넥실리스 (SKC가 인수), 솔루스첨단소재(전 두산솔루스) 3사가 선도하고 있습니다.
- 일진머티리얼즈
일진그룹의 계열사 중 하나인 일진머티리얼즈는 국내 최초로 동박(Elecfoil) 개발에 성공하였으며, 세계 두번째로 2차전지용 동박 상용화에 성공한 세계 2위, 국내 1위의 동박 제조 기업입니다.
2019년 기준 글로벌 2차 전지용 동박 시장의 9.7%를 점유하고 있습니다.
일진머티리얼즈는 해외 법인인 IMM테크놀러지를 통해 국내 기업 중 가장 먼저 해외(말레이시아)에 연간 생산능력 2만톤 규모의 공장을 건설하였으며, 올해 말 2만 톤 규모의 추가 증설이 완료될 것으로 예상됩니다.
또한 현재 헝가리에 동박 생산, 가공 공장 건설을 계획을 통해 유럽 시장 진출에 힘을 주고 있습니다.
헝가리는 삼성SDI의 2차 전지 공장이 건설 중인 국가입니다.
현재 총 생산 가능한 CAPA는 1.5만 톤의 국내 익산공장을 포함해 2021년 말 약 5.5만 톤 달할 것으로 예상합니다.
주요 고객으로는 LG화학, 삼성SDI와 CTAL, BYD, Northvolt 등 국내외 대형 2차 전지 기업이 있으며, 국내 3사 중 가장 많은 고객사를 갖고 있습니다.
주요 생산 제품은 FCB부터 반도체 PKG용 동박, 5G, 2차 전지, 디스플레이 FCCL 용 동박 등 매우 다양한 제품 포트폴리오를 갖고 있습니다. - SKC (SK넥실리스)
SK그룹의 전통 화학 기업인 SKC는 2019년 동박 제조 기술력 1위의 KCFT(전 LS엠트론, 현 SK넥실리스)를 100% 인수하며 동박 산업에 뛰어들었습니다.
현재 국내 전북 정읍에 3.4만 톤 규모의 공장이 가동 중이며, 1.8만 톤 규모의 추가 증설이 진행 중 입니다.
또한 말레이시아에 5만 톤 규모의 생산 시설 건설이 진행 중이고, 유럽 지역(LG화학의 2차 전지 공장이 설립 중인 폴란드가 유력)에도 연간 5만 톤 규모의 공장 설립을 공식화하여 2025년까지 총 생산능력을 현재의 6배인 20만 톤 이상으로 확대할 계획입니다.
SKC는 세계 최초로 4um 두께의 동박을 30km 길이로 만드는데 성공해 세계에서 가장 얇고, 길고, 넓게 만드는 최고의 동박 생산 기술력을 갖고 있습니다.
주요 생산 제품은 2차 전지용 동박인 전지박과 Flexible 디스플레이 Film에 들어가는 연성동박적층필름 (FFCL, Flexible Copper Clad Laminate)으로 타사보다 고부가가치 제품 판매 비중이 높아 영업이익률 또한 가장 높게 나타나고 있습니다.
주요 고객은 LG화학, SK이노베이션 등의 2차 전지 기업이 있습니다. - 솔루스첨단소재
솔루스첨단소재는 기존 두산솔루스가 진대제 펀드로 알려진 사모펀드 스카이레이크에 2019년에 인수되면서 사명이 변경되었습니다.
2014년 룩셈부르크의 동박 업체인 서킷포일(CFL)을 인수하면서 3사중 가장 늦게 동박 산업에 진출했으나 국내 동박 업체 중 유일하게 유럽(헝가리)에 1.2만톤의 생산 공장을 양산 운영 중에 있습니다.
이중 절반인 0.6만 톤만 운영 중이고 나머지는 내년 초부터 본격 양산을 시작할 예정입니다.
또한 올해 하반기 중에 0.3만 톤 규모인 유럽 2공장을 신규 수주할 것으로 기대되고 있고 최근 도요타통상과 JV 설립을 통해 미국에 3만 톤 규모의 전지박 생산 체제를 구축할 예정이라고 합니다.
이후 2025년까지 전지박 9만 톤과 동박 1.5만톤을 합쳐 총 10.5만톤 규모의 생산 CAPA 확대를 목표로 하고 있습니다.
솔루스첨단소재는 2차 전지용 전지박과 5G, 우주항공 분야 등에 사용되는 특수용 동박을 주 제품으로 갖고 있습니다. 특히 5G용 High-End 동박 시장에서 글로벌 1위의 점유율(70%)을 갖고 있습니다. - 고려아연
고려아연은 미래 산업으로 2차 전지용 동박 사업에 신규진입을 선포하고 동박생산 업체 케이잼을 설립하여 2022년 까지 울산에 1만 3천톤 규모의 동박 생산 공장 구축을 목표로 하고 있습니다.
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