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럼플리어, LFP 뚝심 통했다..."니치마켓서 中과 승부"

"한국에서, 그것도 작은 기업이 리튬·인산·철(LFP) 배터리를 만들었을 때 승산이 있느냐는 회의적 반응이 많았다. 지금은 친환경 공법으로 배터리를 생산하면서도 가격은 중국산과 거의 동일한 수준으로 기술력을 끌어 올렸다." 김수진 럼플리어 대표는 지디넷코리아와 만나 LFP 배터리의 경쟁력을 역설했다. 김 대표는 "전극 공정에 들어가는 유기용매(NMP)는 고가의 발암물질이라 폐수 처리 시설에 설비 투자 비용이 많이 들어가고 공정도 복잡하다"며 "비싸진 공정 비용은 배터리 가격에 반영될 수밖에 없기에 한국에서 만들면 중국보다 비싸질 수밖에 없다"고 말했다. 이어 "하지만 럼플리어는 유독성 용매 대신 물을 사용하는 '수계 용매 공정기술'을 독자개발해 폐수 처리 시설을 아예 없애버렸다"며 "전체 공정을 60% 간소화했을 뿐만 아니라, 믹싱 시간도 기존 8시간에서 1시간으로 줄여 생산 비용을 약 30% 절감할 수 있다"고 설명했다. 그는 오폐수가 나오지 않는 친환경 공법 덕분에 화성에 생산 공장을 지을 수 있었다는 점도 강조했다. 럼플리어는 지난 4월 화성에 새로운 생산라인을 구축했다. 김 대표는 "가격은 중국산보다 다소 높지만, 에너지 밀도를 높이기 위한 기술 개발을 병행하며 수요가 확대되는 니치마켓을 공략하고 있다"고 밝혔다. 럼플리어는 K-배터리 3사(LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온)가 주력하는 전기차용 배터리 시장이 아닌 트럭·중장비·농기계·골프카트·전기선박 등 니치마켓을 공략하겠다는 전략이다. 삼원계가 대세이던 한국에서 LFP 고집한 이유 럼플리어는 2019년 설립된 국내 최초 LFP 배터리 전문기업이다. 국내 배터리 업계가 삼원계인 니켈·코발트·망간(NCM)과 니켈·코발트·알루미늄(NCA)에 집중하며, LFP는 에너지밀도가 낮은 배터리라며 등한시할 때 김수진 대표는 LFP 배터리의 안정성에 주목했다. 김 대표는 "한국과학기술연구원에서 이차전지를 연구하면서 화재 위험이 삼원계 보다 낮은 LFP 배터리 안전성에 주목을 하게 됐다"며 "2017년 중국에서 LFP 소재를 만드는 합작회사를 설립했다가, 국내서도 LFP 배터리 시장이 열릴 가능성을 보고 2019년 한국에서 사업을 시작하게 됐다"고 말했다. 이어 "소재를 만들어도 사줄 배터리 업체가 없었기 때문에 주변에서도 다 만류했다"며 "불과 재작년까지만 해도 LFP에 대한 인식은 매우 부정적이었지만, 지금은 상황이 완전히 달라졌다"고 말했다. 전기차 화재 사고 등으로 배터리 포비아 현상이 확산되고, 완성차 업체들도 가격이 저렴한 LFP 배터리를 선호하기 시작했기 때문이다. 전기차는 캐즘(일시적 수요 둔화) 현상이 있지만 니치마켓 시장에서는 전동화 흐름이 빠르게 확산되며 LFP 배터리 수요가 늘고 있다고 김 대표는 설명했다. 그는 "중국산 배터리를 사용해 본 중동·남미·유럽 시장은 저품질 제품 사용으로 피해를 보고, AS가 전혀 안 되는 경험을 하다보니 납기일을 지키고 비슷한 가격에 고품질 제품을 제공하는 한국산 배터리 수요가 늘고 있다"며 "해외에서도 러브콜이 많이 오고 있다"고 말했다. 차세대 배터리 'LMFP'도 준비…내년 매출 목표는 2배 럼플리어는 여기에 그치지 않고 LMFP 배터리도 개발 중이다. LMFP는 양극재에 사용되는 철의 일부를 비교적 저렴한 망간으로 바꿔, LFP처럼 비용과 안전성을 유지하면서 에너지밀도는 더 높아 차세대 배터리로 불린다. 김 대표는 "내달 LMFP 배터리 샘플이 나온다"며 "소재도 내재화하기 위한 노력을 진행 중이며, 이미 분리막과 전해액 등은 국산화를 했다"고 말했다. 이어 "흑연 같은 음극재는 아직 중국에서 소싱하고 있는데, 내년부터는 내재화하려 한다"며 "고출력 LFP를 필요로 하는 곳들이 있어서 기존 LFP보다 에너지 밀도를 높인 LMFP 수요가 늘 것이라 보고 연구개발에 박차를 가하고 있다"고 덧붙였다. LFP와 마찬가지로 LMFP도 가격 경쟁력이 있다는 점을 강조했다. 그는 "니켈과 코발트를 사용한 삼원계는 배터리 생산이 늘수록 원자재 가격이 비싸지는 구조인데, LFP는 원재료를 구하기 쉬워 많이 팔더라도 원자재값이 올라가지 않는다"고 말했다. 내년 착공 예정인 대구 공장에서 LMFP 배터리와 소재 모두 생산하는 것을 목표로 한다. 김 대표는 "현재 화성 공장의 생산능력(캐파)은 약 20만 셀(100MWh)인데, 대구는 1GWh 공장으로 이곳의 10배 수준이다"며 "고객의 수요가 있기에 캐파 확대를 추진하고 있다"고 전했다. 이어 "LFP만 하는 것이 아니라 투 트랙으로 드론 배터리 등에서도 매출이 나고 있으며, 올해는 100억원 매출을 예상하며, 내년 4~5배 성장을 목표로 한다"며 "다품종 소량 생산은 대기업이 못 들어오는 시장이기 때문에 니치마켓 시장을 공략하려 하며, 계속해서 차세대 배터리를 개발해 선보일 예정"이라고 밝혔다. 태양광 전철 밟지 않으려면 K-LFP 보호부터…“중국산 점령 막아야” 국내에서 정부 주도 에너지정장장치(ESS) 시장이 열리는 것도 럼플리어에 기회가 될 수 있다. 다만, 태양광 시장을 중국 업체들이 잠식해버린 전철을 밟지 않으려면 정부의 세밀한 정책이 필요하다고 제언했다. 김 대표는 "ESS는 화재 위험 때문에 LFP배터리를 사용하는데 국내에서 생산하는 기업이 아직 없다"며 "새 정부가 국내 태양광 설치를 확대하는 과정에서 결국 ESS 수요가 늘기 때문에 배터리 시장도 같이 성장할 수밖에 없다"고 말했다. 이어 "다만, 과거에 태양광으로 재생에너지를 확대하는 과정에서 중국산이 점령했듯이, 지금도 ESS를 살리는 과정에서 중국산 배터리만 수혜를 볼 수 있다"며 "중국산을 완전히 배제하기 어렵다면, 국산 배터리에 인센티브를 제공하는 등 제도적 보완이 필요하다"고 강조했다. LFP의 한계로 꼽히는 재활용 문제에 대해서도 김 대표는 충분히 기술로 해결 가능한 영역이라는 입장이다. 김 대표는 "LFP 재활용 관련 연구는 중국을 필두로 이뤄지고 있다"며 "재활용이 불가능한 것이 아니라 경제성의 문제기 때문에 블랙메스를 뽑아내는 기술이 향후 5년, 10년 뒤에는 크게 진전이 있을 것"이라고 전망했다.

2025.07.15 14:35류은주

'습식' 승부수 던진 솔리비스…전고체 배터리 상용화 성큼

지디넷코리아가 한국경제의 든든한 버팀목인 소·부·장(소재·부품·장비), 반도체·디스플레이, 배터리 등 핵심 기반 산업을 이끄는 [소부장반디배] 기업 탐방 시리즈를 새롭게 시작합니다. 유망 기업들의 정확하고 깊이 있는 정보를 전달해 드리겠습니다. [편집자주] 전기차 시장이 둔화하고 있지만, 차세대 배터리 기술 경쟁은 더욱 치열해지고 있다. 그 중에서도 가장 주목받는 것이 '전고체 배터리'다. 전고체 배터리는 기존 리튬 이온 배터리 보다 에너지 밀도는 높이고 화재 위험성은 낮춰 '꿈의 배터리'로 불리기도 한다. 국내 배터리 3사도 전고체 배터리 개발에 박차를 가하고 있다. 해외에서는 솔리드 파워 등 전고체 배터리 스타트업들이 활약 중이며, 국내에서도 관련 스타트업이 속속 등장하고 있다. 그중에서도 원천기술을 확보한 솔리비스를 향한 관심도 커지고 있다. 솔리비스는 전고체 배터리 핵심소재인 황화물계 고체 전해질을 생산하는 스타트업이다. 솔리비스는 국내에서 처음으로 전고체전지 국책과제 및 연구실을 운영한 한양대학교 신소재공학부 신동욱 교수가 2020년 창업했다. 신동욱 대표는 솔리비스의 경쟁력으로 20여년의 연구경험을 토대로 고체전해질 양산 원천기술과 국내외 관련특허 100여개를 보유하고 있다는 점을 꼽았다. 신 대표는 "우리가 확보한 양산 기술이 독창적이면서도 독보적이라 국내에서는 '최고'라는 평가를 받고 있다"며 "파일럿 생산된 제품의 성능이 다른 경쟁사 제품에 압도적으로 우수하다는 것이 고객사들로부터 검증이 됐다"고 말했다. 이어 "국내 최초 연구자로서 20년 넘는 연구개발 과정에서 쌓은 높은 이해도를 바탕으로, 산업의 향후 전개 방향을 예측하고 그에 맞춘 전략적 제품 로드맵을 구축하고 있다"고 덧붙였다. 솔리비스는 자체 개발한 생산공정인 '3세대 습식합성 양산플랫폼'을 적용해 고체전해질의 이온전도도를 높이고 생산원가 측면에서도 경쟁력을 높였다. "'습식' 합성 고체 전해질 성능 입증...업계 인식 달라지고 있다" 고체 전해질을 합성하는 방식에는 '습식'과 '건식'이 있다. 습식은 고체전해질 원료를 액체 용매에 녹인 후, 화학 반응을 통해 전해질을 생성하고 이후 용매를 증발·제거하는 방식이다. 건식은 용매를 사용하지 않고, 원료 분말을 바로 기계적 혼합·압축·소결 등을 통해 고체 전해질을 합성하는 방식이다. 솔리비스는 습식 합성법을 사용하는데, 신 대표는 '습식'이 기술적으로 대세가 되고 있다고 설명했다. 건식 대비 균일한 입자 크기 제어가 가능하고 대량 생산 시 공정 안정성이 높다는 이유에서다. 신 대표는 "대부분의 국내 업체들이 건식을 사용하기 때문에 처음에는 공급사에 납품할 때 편견에 많이 시달렸다"며 "하지만 제품 평가를 하자 시각이 완전히 바뀌어 오히려 지금은 상황이 역전돼 습식이 더 성능이 우수하다는 반응이 많아지고 있다"고 설명했다. 이어 "건식을 하던 업체들도 습식으로 넘어가는 분위기"라며 "이런 분위기가 작년부터 본격화해 올해 더 확대될 듯하다"며 "폴리머계·산화물계·황화물계 중 황화물계 전고체 배터리가 주류로 자리잡았듯이 습식 합성법으로 기술이 수렴될 것으로 보인다"고 자신했다. 하반기 본격 양산 개시해 매출 성장 자신감…상장 준비 차근차근 이차전지 시장 침체 속에서도 솔리비스는 꾸준히 투자 유치에 성공하며, 상용화를 향한 발걸음을 재촉하고 있다. 솔리비스는 현재 강원도 횡성군 우천산업단지에 연간 약 40톤 규모의 생산능력을 갖춘 대규모 고체전해질 생산 플랜트를 건설 중이다. 올해 상반기 내 초도물량 출고를 앞두고 있으며, 하반기 중에는 본격적인 양산에 돌입할 계획이다. 직원 규모도 연내 약 70명으로 늘릴 예정이다. 신 대표는 "올해 매출 50억원, 내년 200억원, 내후년 500억원을 예상하고 있다"며 "보수적으로 잡은 기준이며, 현재도 복수의 업체들과 공급을 협의 중"이라고 밝혔다. 기업공개(IPO)도 준비 중이다. 신 대표는 "주관사는 다 정해졌고, 적절한 상장 시기를 보고 있다"고 전했다. 그는 전고체 시장이 본격 개화하는 시점을 2030년으로 점쳤다. 신 대표는 "일본과의 특허 문제도 있기 때문에 2030년 이후 상용화하는 제품들이 많이 나올 것으로 보인다"며 "배터리 가격도 생각보다 빨리 내려가고 있기 때문에 2030년에는 경쟁력 있는 제품이 나올 것"이라고 전망했다.

2025.03.13 13:41류은주

주성빈 위브 대표 "미래 제조업 공정의 '표준' 제시할 것"

투명한 모니터, 섬유처럼 유연한 디스플레이 등 자유로운 형태를 한 디스플레이 제품이 속속 세상에 나오고 있다. 미래 사회를 그린 콘텐츠에 단골로 등장하는 스크린이 달린 옷이나 앞유리에서 그래픽이 나타나는 자동차를 실제로 보게 되는 일도 머지않았다. 가상현실(VR) 기기가 대중화되면 고글이 모니터 스크린을 상당 부분 대체할 가능성도 있다. 앞으로 '화면'이라는 말을 들었을 때 사람들이 떠올리는 까만 사각형도 점차 존재가 희미해질 수 있다. 소개한 기술들은 모두 마이크로 LED에 기반한다. '꿈의 디스플레이'라 불리는 것들이다. 지금 양산하는 제품 중 가장 좋은 성능을 보이는 OLED 대비 밝기·수명·전력 효율·내구성 등 모든 면에서 월등하다. 마이크로 LED 개발로 초대형·초소형 스크린에서도 고화질을 추구할 수 있게 됐으며, 디스플레이 형태에도 제한이 사라지고 있다. 원리는 LED와 크게 다르지 않다. 다만 발광 소자 두께가 머리카락보다 가늘다는 점이 다르다. 그래서 아직 누구도 양산에 성공하지 못했다. 높은 제조비용 탓이다. 같은 면적에 심어야 하는 소자 개수가 더 많아 생산 속도가 더디다는 점을 차치하더라도, 높은 화소 불량률에 제조사들은 골치가 썩는다. 100인치 TV 한 대 가격을 초고급 외제차 수준으로 책정하는 이유다. 전문성 높은 디스플레이 산업 시장조사기관 '욜 인텔리전스'는 올해 마이크로 LED 산업을 총망라한 리포트를 발간했다. 글로벌 유수 제조사뿐 아니라, 이들에게 장비를 납품하는 서드파티 업체 근황까지 모조리 분석할 정도로 자세하다. 업체는 11월 공개한 리포트에서 마이크로 LED 시장이 머지않아 개화할 것으로 전망했다. 2026년 본격적인 양산이 이뤄지고 2029년 10억 달러 규모에 도달하는 시나리오다. 폭발적인 성장을 위한 목표로 이들은 제조 공정 혁신을 주장했다. 대량 생산에 적합한 공정을 개발하는 일이 우선이라는 의견이다. 특히 웨이퍼 공정에서 나타나는 높은 불량률이 가장 큰 허들이라고 꼬집었다. 이런 이유로 2024 보고서에서는 수많은 불량 검사 장비에 대한 분석이 실렸다. 그 중 산업에 입성한 지 5년이 채 안 된 국내 스타트업이 관심을 받았다. 빛을 활용해 LED 소자 품질을 검사하는 광발광(PL) 분석 기술에 기반한 계측 장비 분야에서 일본 기업 도레이, 하마마츠와 함께 글로벌 대표 사례로 소개됐을 뿐 아니라, 이들 중 유일하게 한 페이지 전체를 할애한 세부적인 분석으로 유망성을 인정받았다. 광분석 기술 스타트업 위브를 두고 욜인텔리전스는 '마이크로 LED 검사 분야에서 높은 해상도와 빠른 검사 속도를 모두 만족시키기 위한 차세대 검사 장비'라고 평했다. 주성빈 대표에 따르면 위브는 이미 업계에서 주목받을 만한 역량을 10년 전부터 차근차근 쌓아 올리고 있었다. "위브는 2014년 연구용 라만분광기에서 시작했습니다. 지금까지 국내외 유수 대학, 연구기관, 기업 연구소에 장비를 납품해 왔고, 2020년부터 마이크로 LED 검사 장비 개발을 시작했습니다. 해당 분야는 이제 태동 단계에 도달해 앞으로 성장 가능성이 매우 높고, 위브의 광분석 기술을 가장 잘 활용할 수 있는 분야이기도 하다고 판단했습니다.“ 라만분광기는 재료과학, 화학, 생물학 등 연구 분야에서 물질을 분석하기 위해 활용하는 장비다. 빛을 물질에 조사하면 미약한 신호가 산란한다(라만산란). 산란하는 빛의 파장을 분석해 물질 속성을 파악하는 원리다. 물질을 파괴하지 않고 비접촉에 빠른 속도로 분석이 가능하다. PL 검사도 비슷한 특성으로 최근 업계에서 조명받고 있다. 전극을 각 소자에 직접 연결시키는 물리적 검사 대비 속도가 빠르고 소자를 파손시킬 위험이 적다는 장점이 마이크로 LED 공정에서 요구하는 계측 장비 조건에 들어맞는다는 평가다. 일반적인 LED 대비 생산과 품질 검사 속도를 대폭 향상시켜야 제조 단가를 맞출 수 있고 소자 파손에도 더욱 주의해야 하는 마이크로 LED 공정 특성 상, 앞으로 검사 정확도만 갖추면 업계 표준적인 입지를 다질 가능성이 충분하다. 마이크로 LED 제조 공정은 일반적인 LED와 크게 차이나지 않는다. 반도체 성질을 지닌 준금속으로 만든 동그란 원판, 웨이퍼에서 시작한다. 웨이퍼 위에 전기가 통하면 빨강, 초록, 파랑 3원색 빛을 내뿜는 또다른 반도체 물질을 안착시키고 원하는 모양으로 깎아 내면 LED 소자가 완성된다. 하지만 높은 제조 난이도와 파손 위험은 양산을 어렵게 한다. 동일 면적에 더 많은 소자가 들어가기 때문에 기존 LED 생산 속도보다 더 빠르게, 불량률도 더 줄여야 한다. 주 대표는 양산화를 위한 공정 개선에서 계측이 가진 중요성을 역설했다. "저는 마이크로 LED에 맞게 모든 제조 공정을 개선해야 한다고 주장하는 입장입니다. 마이크로 LED는 제조 원리가 기존 제품과 크게 다르지 않기 때문에 지금까지는 '에피택시'(EPI, 웨이퍼 위에 각각 다른 색으로 빛을 발하는 반도체 물질을 입히는 공정 기술) 단계보다는 '칩온웨이퍼'(COW, 에피택시 공정 이후 소자를 성형하는 공정) 기술을 발전시키는 데 집중했습니다. 표면적으로 보면 일리가 있습니다. 기존 LED에서 사이즈만 작아진 것이기 때문에 성형 기술만 뒷받침 되면 양산이 가능하다고 생각할 수 있습니다. 계측기 제조사들도 자연스럽게 COW 단계에서 소자를 검사하는 기술 위주로 제품을 개발했습니다. 이 단계에서 불량이 나지 않으면 그 이후에는 기판에 잘 옮겨심기만 하면 양품을 만들 수 있다는 전제가 깔려 있습니다.“ 마이크로 LED 계측 장비를 개발하는 과정에서 주 대표는 관련 국책 과제와 기업 협동 연구에 참여했다. 제조 현장을 탐방하며 차세대 장비만이 해결할 수 있는 문제점을 몇 가지 발견했다. COW 단계 전후에 존재하는 잠재 불량요소다. 기존 계측기로는 확인할 수 없다. "실제로 제가 현장에서 확인한 것은 COW 단계 전후에 존재하는 불량입니다. 그 전에는 간과하고 있던 문제입니다. 일단, COW 단계 이후 기판에 소자를 옮겨 심는 단계에서 파손 위험이 매우 큽니다. 공급받는 웨이퍼 표면의 미세한 흠집도 잠재 위험 요소입니다. 이후 공정에서 불량을 일으킬 수 있습니다. 내부에 크랙이 생긴 도자기는 외형에서 이상을 확인할 수 없지만 조금만 충격을 줘도 쉽게 깨져버리죠. 이와 같은 원리입니다. 웨이퍼에 존재하는 흠집들은 소자가 큰 일반적인 LED 제품을 만들 때에는 별다른 위협이 되지 않지만, 마이크로 LED에서는 잠재적인 불량 요소가 되기에 충분합니다. 균열을 품은 소자는 이후 공정에서 빛이 나지 않거나, 발광 형태가 불완전하거나, 색표현에 이상이 있을 위험성을 가집니다." 이러한 경험에 기반해 그는 마이크로 LED에 특화된 계측 장비를 2020년 개발했다. '반디'는 마이크로 LED 제조 전 공정에서 활용할 수 있도록 설계됐다. 기존 장비가 LED 소자 외형과 발광 여부만을 검사하는데 비해, ▲웨이퍼 표면 균일도 ▲소자 외형 ▲발광형태 ▲발광세기 ▲색도(색깔에 대한 객관적 수치)에 대한 검사 기능을 제공한다. 공정 초반에 웨이퍼 흠집을 확인하는 단계부터, 기판에서 최종적으로 소자 불량 여부를 판별하기까지 모든 단계에서 활용할 수 있다. 특히, 기판에 옮긴 이후에도 소자 파손 여부를 확인할 수 있는 기능은 마이크로 LED 공정의 페인 포인트를 고려한 선택이다. 욜 인텔리전스 보고서에 의하면 6인치 웨이퍼를 기준으로 이 모든 검사를 12분 만에 마칠 수 있다. 특히 높은 해상도로 웨이퍼 품질을 검사하고 LED 소자 발광 정보에 대한 자세한 분석을 할 수 있는 점은 기존 장비들과 위브를 차별 짓는 가장 큰 요소다. 주 대표는 마이크로 LED 공정에 걸맞은 정밀한 계측 기능을 강조했다. "웨이퍼 품질을 검사하는 기능만 봐도 반디는 기존 장비보다 월등히 높은 해상도를 갖췄습니다. 마이크로 LED가 2~30 마이크론(밀리미터 1/1000 길이) 정도 크기입니다. 그러면 웨이퍼 흠집은 10마이크론 미만의 미세한 부분까지 볼 수 있어야 하죠. 정밀한 계측으로 양품의 웨이퍼만 공정에 투입한다 해도 불량률을 기존 대비 획기적으로 줄일 수 있고, 버려지는 자재 비용도 그만큼 아낄 수 있습니다. 더불어, 전 공정에서 LED 외형, 발광 형태, 발광 세기와 색도까지 검사할 수 있는 폭넓은 기능 또한 기존 장비에서 구현하지 못한 요소입니다. 마이크로 LED 양산에 필수적이라고 생각해 위브에서 독자 개발해 탑재했습니다." 주성빈 대표는 미래 산업에서 공정의 '표준'을 제시할 수 있는 계측 장비 기업으로서 발돋움하겠다는 포부를 밝혔다. 이를 위해 마이크로 LED뿐 아니라 화합물 반도체 분야에서도 관련 기술 개발에 한창이다. 주 대표는 작은 스타트업이 아직 시장도 형성되지 않은 미래 산업에 지속 투자하는 이유를 설명했다. "수준 높은 검사 기술은 단순히 양품과 불량을 판별할 뿐 아니라, 해당 공정에 어떤 문제가 있는지까지 확인할 수 있습니다. 마이크로 LED와 화합물 반도체 산업에서는 아직 표준이라고 할 만한 공법이 나타나지 않았습니다. 이것저것 시도하고 실패를 반복하는 상황이라고 할 수 있습니다. 정확한 계측은 각 제조사들이 공정을 명확하게 분석하고 개선할 수 있도록 인사이트를 제공할 수 있습니다. 위브는 앞으로 수년 내로 뒤바뀔 제조업 지형에서 계측의 '표준'으로 자리매김하기 위해 일반적인 기업은 도전하기 힘든 어려운 과제에 뛰어들고 있습니다."

2025.01.08 08:50백봉삼