2차전지 관련 소재주 어디에 투자해야 할까?

오늘은 대부분의 투자자분들이 가장 관심이 많은 섹터인 2차 전지에 대해 얘기해볼까 합니다. 현재 2차 전지 시장은 개화기 단계입니다. 현대차의 판매대수 비율만 봐도 전기차는 10%에 불과하고, 글로벌 기준으로 전기차 시장 점유율은 7% 수준이죠. 하지만 탄소배출량 규제 강화로 미국과 유럽은 사실상 2030년 이후에는 내연기관 신차 판매가 금지되기 때문에 이차전지 시장의 본격적인 성장은 2030년 이후로 봐야 할 것입니다.

 

엄청난 성장이 담보된 섹터는 맞지만 그렇다고 아무데나 투자해서는 절대 안 됩니다. 최근 가짜 이차전지 작전주들도 너무 많고 돈이 안 되는 게 눈에 보이는데도 투자자분들이 제대로 인지하지 못하고 투자하는 경우가 많습니다. 따라서 오늘은 2차 전지 투자 전 기본적으로 반드시 숙지해야 할 사항들을 좀 정리해서 알려드리고자 합니다.

 

2차 전지 어떤 소재가 돈이 될까?

1. 전해질

• 일단 전해질부터 설명드리면 전해액은 이온의 이동을 원활하게 해주는 매개체 역할을 하는데 기술진입장벽이 높지 않아 중국이 시장을 장악한 상태이며 하이엔드 급은 일본이 비교우위의 기술력을 시장을 점유하고 있습니다. 게다가 전해액은 2차 전지 가격 비중이 10~12%에 불과한 저부가가치 소재이며, 향후 고체전해질이 상용화된다면 시장에서 퇴출될 소재이므로 장기투자로 적합하지 않습니다.

2. 분리막

• 다음 분리막입니다. 분리막은 양극과 음극의 물리적 접촉을 차단하여 내부 단락에 의한 폭발사고를 방지합니다. 양극과 음극이 물리적으로 접촉하게 된다면  R=0에 수렴하기 때문에 I=V/R 공식에 따라 순간적으로 폭발적인 전류가 흐르고 화재나 폭발로 이어지게 되는 것입니다. 중요한 소재이긴 하지만 전해액과 마찬가지로 기술진입장벽이 높지 않아 중국이 물량공세로 시장을 장악한 상황이며, 2차전지 가격비중이 12~14%에 불과한 저부가가치 소재라 수익성이 크지 않습니다. 게대가 고채전해질이 상용화된다면 분리막은 더 이상 필요하지 않기 때문에 장기투자로 적합하지 않습니다.(고체전해질은 분리막의 역할을 동시에 수행할 수 있습니다.)
  
  

3. 음극재

• 음극재는 전위차를 형성하기 위한 핵심소재이지만 음극재 특성상 전위를 낮추기가 매우 어렵기 때문에 전위를 낮추는 연구는 많이 진행되지 않았습니다. 음극재의 성능을 높이기 위해서는 구조적으로 안전성을 갖추고 화학 반응도가 낮은 흑연을 주로 사용하는데, 흑연의 경우 용량의 한계가 분명하다는 단점이 있습니다. 이런 용량 단점을 보완하기 위해 2,500도 이상의 열처리를 통해 만든 인조흑연이 있지만 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 그럼에도 불구하고 인조 흑연의 비중은 급속도로 확대되고 있으며, 전 세계 흑연의 80%가 매장되어 있는 중국에서 음극재 시장을 반 독점하고 있습니다. 현재 음극재는 2차전지 가격 비중이 14%에 불과해 부가가치가 크지는 않습니다.
  
  음극재는 충전 시에는 리튬이온이 양극에서 음극으로 이동해 음극재의 소재인 흑연의 층 사이사이로 들어가면서 흑연이 팽창해 부피가 늘어나게 되는데, 흑연의 팽창이 구조변화를 유도시키고 충방전이 반복되면 용량이 줄어드는 원인으로 작용합니다. 이런 단점을 해소하기 위해서 안정성이 높은 인조흑연의 사용비중이 점차 증가하고 있는 추세이지만 위에서 말씀드렸다시피 제조공정이 복잡해 가격이 비쌉니다.
  
  따라서 차세대 음극재로는 가격도 저렴하고 성능도 우수한 실리콘 음극재가 가장 유력한 상황인데, 흑연은 탄소 원자 6개당 리튬이온 한 개가 저장되지만, 실리콘은 원자 4개당 리튬이온 15개가 저장되는 구조를 갖기 때문에 실리콘 기반 음극재 단위 에너지 용량이 흑연보다 약 10배가량 높습니다. 또한 급속 충전 설계가 쉬워 충전속도도 단축할 수 있고 실리콘이라는 원료는 지구상에 풍부하게 존재하기 때문에 중국과 같은 자원보유국에 이끌려 다닐 필요도 없습니다. 따라서 중장기 투자를 한다면 흑연 기반이 아닌 실리콘 기반의 음극재 기업이 더욱 유리할 것입니다.

4. 양극재

•  양극재는 2차 전지의 핵심 소재중 가장 중요한 역할을 하고 있어 가격도 가장 높은 소재입니다. 평균적으로 완성된 2차 전지의 재료비중 양극재가 차지하는 비율은 40%가 넘습니다. 그렇다면 왜 양극재가 핵심소재이며 가격도 가장 비싼 걸까요?
  
  그것은 에너지 밀도의 중요성 때문입니다. 전기차의 주행 거리 및 출력은 배터리의 에너지 밀도에 의해 결정되는데 에너지 밀도를 결정하는 것이 바로 양극재입니다. 배터리의 에너지 밀도는 양극과 음극 사이의 전위차에 의해 결정되는데 전위차를 높이려면 양극의 전압을 높이거나 음극의 전압을 낮춰야 합니다. 하지만 위에서 말씀드렸던 것처럼 음극재의 경우 전압을 0V 이하로 낮추는 것이 거의 불가능에 가깝기 때문에 양극재의 전압을 높여주는 방향으로 연구가 진행되었고, 그렇게 양극재는 배터리의 성능을 결정하는 핵심 소재가 된 것입니다. 오랜 기간 연구되었다는 것은 기술진입장벽이 높다는 것을 의미하기도 합니다.
  
  양극재는 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 등의 원재료를 적절한 비율로 섞어 만들게 되는데 니켈의 비중이 높을수록 에너지 밀도가 높아지는 특성이 있어 니켈의 비중을 80%까지 끌어올린 하이니 켈 양극재를 최선호하고 있습니다. 하이니켈 양극재는 높은 기술력을 요구하고 가격도 비싸 고급형 전기자동차에 사용되고 있으며 한국이 시장을 리드하고 있습니다. 중국에서는 가격이 싸고 저렴한 LFP계 양극재를 주로 생산하고 있으며 보급형 전기자동차에 사용되다 보니 전체적인 시장 점유율은 높은 편입니다.
  
  결과적으로 2차전지 핵심소재 중 가장 기술진입장벽이 높고 부가가치가 큰 양극재가 성장성이 가장 높다고 판단됩니다.

마무리

오늘은 아직 2차전지 핵심소재들에 대해 기본적인 사항을 정리해 보았습니다. 솔직히 말씀드리면 대부분의 투자자분들이 오늘 설명한 기본적인 사항도 숙지하지 않고 2차 전지 기업에 투자하시는 분들이 대부분일 겁니다. 절대로 그러시면 안 되고 충분히 해당 산업과 기업에 대해 충분히 공부하고 숙지하신 뒤에 투자를 결정하셔도 늦지 않는다는 점을 말씀드리고 싶습니다.