‘전동화 시대’ 무용담 쓴 SK온, 이젠 ‘전기화 시대’ 신화 잇는다 [그 회사 어때?-SK온]

세상에는 기업이 참 많습니다. 다들 무얼 하는 회사일까요. 쪼개지고 합쳐지고 간판을 새로 다는 회사도 계속 생겨납니다. 새로운 사업을 시작하기도, 수년을 하던 사업을 접기도 합니다. 다이내믹한 기업의 산업 이야기를 현장 취재, 데이터 분석 등을 통해 쉽게 전달해드립니다.

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SK온-SK엔무브 EV 액침냉각 배터리팩(위쪽)과 SK온 컨테이너형 ESS 제품. SK그룹 내 전기차 배터리 산업을 주도해 온 SK온은 미국 에너지저장장치(ESS) 시장에 진출하는 등 사업다각화에 속도를 내고 있다. [SK온 제공]

‘전동화’에서 ‘전기화’로의 전환이 본격화하된 가운데 SK그룹 내 전기차 배터리 산업을 주도해 온 SK온이 전략적 합병, 연구개발(R&D)에 대한 선택과 집중 등을 기반으로 향후 도래할 전기화 시대 ‘퍼스트 무버’를 향한 잰걸음을 재촉하고 있다.

최근 SK엔무브와의 합병 마침표를 찍은 통합 SK온은 지속가능한 성장을 위한 핵심 실천 과제인 4대 R&D 핵심 과제(고체 배터리·열확산방지 설루션·셀투팩·건식 전극 공정 등)와 ESS(에너지저장장치) 시장 본격 진출을 통해 글로벌 톱티어 기업으로 자리매김하겠다는 구상이다.

첫째도 둘째도 ‘기술’…SK온 R&D 투자 초집중

SK온은 4대 R&D 핵심 과제인 ▷고체 배터리 ▷열확산방지(TP) 설루션 ▷셀투팩 ▷건식 전극 공정 등에 R&D 역량을 집중 투여하며, 글로벌 기술 리더십을 강화하기 위해 노력하고 있다.

고체 배터리와 TP 설루션 등을 통해 배터리 안전성을 강화하는 동시에 셀투팩 및 건식 공정 연구개발을 토대로 원가경쟁력 강화도 꾀한다는 전략이다. 이 가운데 일부는 연내 시제품 개발을 완료하는 것이 목표로, 상용화에도 속도를 낼 계획이다.

이러한 연구개발 활동의 중심에는 대전에 들어선 SK온 미래기술원이 자리잡고 있다.

SK온은 올 9월 대전광역시 유성구 미래기술원 내에 전고체 배터리 파일럿 플랜트를 준공했다. 이번에 준공된 플랜트는 약 4628㎡(약 1400평) 규모로, SK온은 신규 파일럿 라인에서 황화물계 전고체 배터리, 리튬 메탈 배터리 등을 개발한다.

우선 에너지 밀도 800Wh/ℓ 전고체 배터리 상용화를 목표로 개발이 진행 중이다. 장기적으로는 이를 1000Wh/ℓ까지 높여 나갈 예정이다. 전고체 배터리 상용화 목표 시점은 2029년이다.

아울러 SK온은 파일럿 플랜트에 다년간 연구·개발한 ‘온간등압프레스(WIP) 프리 기술’을 국내 최초로 적용했다. WIP 기술은 상온보다 높은 온도(25~10도)에서 전극에 균일한 압력을 가해 밀도와 성능을 높이는 차세대 압착 공정이다. 이 기술은 배터리의 발열 반응을 최소화하고 수명을 늘리지만, 배터리 셀을 밀봉하는 과정이 필요하고 연속식 자동화 공정을 구현하기 어려워 생산성이 낮은 점이 개선사항으로 꼽힌다.

미래기술원은 연말까지 건식 전극 공정 파일럿 플랜트도 구축해 상품성 확보에 나설 계획이다. 건식 전극 공정은 활물질, 도전재, 바인더를 혼합하는 믹싱 공정에서 액체 상태의 유기용매(NMP)를 사용하는 대신 고체 파우더를 활용하는 기술이다.

업계에서 보편화된 습식 공정은 극판을 고열로 건조해야 하는 만큼 수십m에 달하는 건조 설비가 필요하며, 건조 과정에서 대량의 전력이 수반되는 만큼 고비용이 발생한다.

반면 건식 전극 공정은 고체 파우더를 알루미늄·구리 극판에 직접 도포하기 때문에 별도의 건조 공정이 불필요해져 비용 절감이 가능하다. 업계에서는 건식 공정이 습식 공정 대비 전극 제조 비용을 최대 30%까지 낮춰줄 수 있을 것을 기대하고 있다.

전기차 배터리 찍고 ESS 정조준…포트폴리오 확장

SK온은 주력 사업인 전기차용 배터리 시장에서 글로벌 유수의 완성차 업체들과 파트너십을 강화하며 존재감을 드러내고 있다.

실제 현대자동차그룹과 포드, 폭스바겐, 메르세데스-벤츠, 페라리 등 기존 고객사에 더해, 올해는 닛산과 미국 전기차 스타트업 슬레이트로부터 도합 120GWh(기가와트시) 규모 신규 수주를 따내며 일본 OEM과 최초로 협력 관계를 구축하는 데 성공했다.

시장 성장세도 뚜렷하다. 시장조사기관 SNE리서치 발표에 따르면, 올해 1~3분기 SK온의 글로벌 전기차용 배터리 사용량은 전년 동기 대비 24.0% 늘어난 34.5GWh를 기록했다. 이는 국내 배터리 3사 중 가장 높은 신장세다.

SK온은 미국 에너지저장장치(ESS) 시장에서도 첫 대규모 글로벌 공급계약을 체결하는 등 사업 포트폴리오 다각화에 속도를 내고 있다.

북미 시장을 중심으로 대형 수주 소식도 연일 들려오고 있다. SK온은 올해 9월 미국 재생에너지 기업 플랫아이언과 1GWh 규모 ESS 공급 계약을 체결했다. 오는 2026년 하반기 납품이 목표로, 기존 라인을 전환해 미국 내에서 ESS용 LFP 파우치셀을 양산할 계획이다.

플랫아이언이 2030년까지 미국에서 추진하는 최대 6.2GWh 추가 ESS 프로젝트에 대한 우선협상권도 확보해, 향후 공급 물량은 더욱 증가할 전망이다.

아울러 SK온은 지난달 말 진행된 3분기 실적발표 컨퍼런스콜에서 플랫아이언 외 다수의 미국 고객들과 최대 10GWh 이상 규모의 ESS 공급계약을 논의 중이라 밝혔다. ESS 생산을 위해 미국 내 합작공장(JV)을 활용할 수 있다는 점도 처음으로 알렸다.

SK온은 ESS 화재 안전성에 대한 업계의 높은 요구에 부응하기 위해 사전 예방책과 사후 대비책 등을 종합적으로 갖췄다.

먼저, 업계 최초로 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 기반 진단 기술을 ESS에 적용했다. EIS는 배터리내부에 다양한 주파수의 교류 신호를 가하고 임피던스(저항)를 측정해 배터리 내부 성능과 상태를 평가하는 비파괴 분석 기술이다. SK온 ESS 제품은 이 같은 기술을 통해 화재 위험을 최소 30분 전에 감지하고, 이상 징후가 있는 모듈만 블록처럼 분리·교체할 수 있도록 설계됐다.

아울러 SK온은 냉각 플레이트와 전기 절연성 및 내열성 등을 갖춘 ‘마이카(MICA)’ 소재 열 차단막 등을 활용해 화재 발생 시 인접 셀·모듈로 열이 전파되는 것을 효과적으로 차단하는 열확산 방지 설루션과 폭압 패널을 장착해 충·방전 과정에서 내부에 축적되는 가스를 외부로 신속하게 배출하는 기술인 폭발 방지 기술도 확보했다.

SK온은 글로벌 에너지 전환 흐름에 맞춰, ESS 사업을 통해 신재생에너지의 안정적 공급과 전력계통의 효율화에 기여해 나갈 방침이다.

세계 톱5 배터리사, 톱티어 플루이드 기업과 합병

SK온은 지난 11월 1일 자로 SK엔무브와의 합병 작업에 마침표를 찍었다. 업계에서는 글로벌 톱5 배터리 제조사 SK온과 글로벌 톱티어 플루이드 기업 SK엔무브가 합병을 계기로 기술, 사업, 재무 등의 영역에 걸쳐 시너지 창출에 나설 것으로 내다보고 있다.

지난달 초 양사 합병 후 처음으로 열린 최고경영자(CEO) 타운홀 미팅 당시 김원기 SK엔무브 CIC 사장도 “SK온과 SK엔무브는 자동차 생태계에서 밀접한 연관성이 있다”며 “품질로 승부한 결과 전 세계 신차의 60%에 우리 윤활기유가 들어 있는 만큼 전동화 시대에도 액침냉각, 열폭주 방지 기술과 같은 압도적인 기술력과 품질로 SK온 배터리와 최대한 시너지를 내겠다”고 포부를 밝힌 바 있다.

SK온은 SK엔무브의 액침 냉각 플루이드 기술과 자사 셀투팩 기술을 통합한 ‘패키지 설루션’의 사업화를 추진 중이다.

액침 냉각 기술은 절연성 플루이드를 배터리 팩 내부에 직접 순환시켜 열을 방출하는 방식으로, 기존 공랭식이나 수랭식보다 온도 상승을 효과적으로 낮춰 배터리 수명 연장을 돕는다. 전기차, ESS, 데이터센터 등 산업 분야에서 액침냉각 기술이 각광받는 이유다.

SK엔무브는 액침냉각 기술의 핵심인 냉각 플루이드 분야에서 차별화된 경쟁력을 갖추고 있다. 미국 텍사스 소재 데이터센터 액침냉각 전문기업 ‘그린 레볼루션 쿨링(GRC)’에 대한 전략적 투자를 통해 국내 최초로 액침냉각 시장에 진출했으며, 다양한 분야에서 액침냉각 기술의 개발과 상용화를 선도하고 있다.

SK온은 이미 2022년 셀투팩 제품인 에스-팩을 개발했으며, 2024년에는 에스-팩 플러스로 성능을 끌어올렸다. 사업화 과정에서, 생략된 모듈의 안전성은 액침 냉각 기술과의 융합으로 보완하겠다는 전략이다.

양사가 이처럼 패키지 설루션에 공을 들이는 것은 AI 데이터센터 건설 붐, 신재생에너지 전환 가속, ESS 설치량 증가 등으로 인해 앞당겨지고 있는 전기화 시대에 발맞춰 선제적 기술 개발에 나서기 위해서다. SNE리서치에 따르면 지난 2024년 기준 글로벌 리튬이온배터리 수요에서 ESS용이 차지한 비중은 전년 대비 4.8%포인트 증가한 23.3%로 나타났다.

SK온 관계자는 “SK온은 본업인 전기차 배터리는 물론 ESS 분야 등 사업 포트폴리오 확장에 속도를 높여, 신규 고객사 유치와 기존 고객과의 파트너십을 강화할 것”이라며 “이를 통해 글로벌 시장에서의 영향력을 더욱 확대할 것”이라고 덧붙였다. 서재근 기자