이차전지 도전재용 탄소나노튜브 선두주자 제이오 기업분석

주요 사업부문

제이오는 94년 설립되어 약 30년의 오랜 업력을 자랑합니다.

동사의 사업부문은 크게 2가지로 나뉩니다.

플랜트 엔지니어링과 전지 소재(탄소나노튜브) 부문입니다.

이 중 탄소나노튜브에 대한 기술력이 인정되어 2023년 2월 16일에 기술 특례 상장을 하게 되었습니다. 

각 부분별 세부 내용에 대해서 살펴보겠습니다.

1. 플랜트 엔지니어링 부문

이차전지, 전지재료 등에 필요한 소재 생산설비 및 식품, 석유화학, 에너지 산업 등 다양한 분야에서 공정설계, 기본 및 상세설계, 기본 및 상세설계, 사업관리, 시운전 등 EPC 관련 서비스를 제공합니다.

 

동사는 현재 다양한 분야의 플랜트 프로젝트를 수행하고 있으며 이에 따른 1000개 이상의 레퍼런스를 확보하고 있습니다.

지속적인 수주 확보로 시장 점유율을 유지하고 있습니다. 

이는 고객사의 신뢰 확보와 사업 역량을 보유하고 있다는 반증이 됩니다. 

진입장벽이 있는 기술을 보유하고 있다 보니 고객사들이 최초로 지정한 업체를 바꾸지 않는 경향이 있습니다. 

동사는 고객사와 지속적인 우호관계를 유지하고 우수한 사업관리로 고객사의 신뢰도를 확보하고 있습니다. 

즉, 오랜 업력과 우수한 서비스를 제공하여 초기에 시장을 선점함에 따라 타사가 쉽게 접근할 수 없는 높은 진입장벽을 확보했다는 점이 이 부문의 최대 강점으로 꼽힙니다. 

주요 고객사로는 SK, POSCO, 롯데케미컬, 에코프로 등이 있습니다.

플랜트 엔지니어링 주요 사업영역

(1) 이차전지 소재 생산 및 리사이클링 설비

(2) 수소 생산 및 저장 설비

(3) 반도체 공정 특수소재 생산 설비

(4) 이산화탄소 포집 및 활용 설비 

2. 전지소재(탄소나노튜브) 부문

이차전지 도전재용 탄소나노튜브를 개발 및 생산하고 

탄소나노튜브 섬유 및 시트개발 및 생산을 담당하고 있습니다.

 

이 두 사업 부문 중 제이오가 앞으로 중점을 두고 더 나아가고자 하는 분야는 바로 이차전지 신소재인 탄소나노튜브 쪽입니다. 

도전재란?

도전재

양극 활물질과 음극 활물질 사이에서 전자이동을 촉진시키는 역할을 하는 소재입니다. 

배터리는 양극과 음극에서 전자가 이동하면서 에너지를 발생시키는 데 이 전자이동을 촉진시키는 역할을 하는 것입니다.

전극 내에서 소량 사용되기는 하지만 이차전지의 성능향상을 위해서는 반드시 필요한 중요한 역할을 하게 됩니다.

주로 사용되는 도전재는 카본블랙인데, 최근에는 탄소나노튜브가 더 적합한 소재로 평하 받고 있습니다. 

탄소나노튜브란?

탄소나노튜브

1. 탄소원자로 구성된 육각형의 격자 구조가 나노미터 단위의 매우 작고 얇은 튜브 모양을 이루고 있는 신소재입니다. 

2. 직경, 길이, 형상에 따라 다양한 물리적 성질을 발현합니다.

3. 철강보다 100배 강한 강도를 가지고 있습니다. 

4. 전기전도율이 구리와 비슷하게 우수합니다. 

5. 열전도율은 다이아몬드와 비슷하게 우수합니다. 

다이아몬드는 자연계에서 가장 높은 열전도율을 가지고 있는 것으로 알려져 있으니 이와 비슷한 탄소나노튜브의 열전도율은 엄청난 수준임을 알 수 있습니다. 

6. 위와 같이 강도가 높고 전기/열 전도도가 우수해, 다양한 산업 분야에서 활용하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 특히 최근에는 전기차 이차전지 도전재로의 수요가 급증하고 있습니다.

이차전지 도전재 소재로 왜 탄소나노튜브인가?

1. 탄소나노튜브 도전재를 양극재에 적용 시 

배터리의 에너지 밀도를 높여서 용량을 증가시킬 수 있습니다.  

탄소나노튜브는 카본블랙 대비 전자 이동도가 높아서 

기존 사용량의 6분의 1 수준만 사용해도 유사한 성능을 구현할 수 있습니다. 

즉 이차전지를 만들 때 동일 부피 내에서 도전재의 양이 70~80% 줄어드는 만큼 

양극활 물질 투입을 더 증가시킬 수 있게 됩니다. 

이렇게 되면 배터리 에너지 밀도를 높을 수 있게 되고 생산 원가 또한 절감할 수 있게 됩니다.

2. 탄소나노튜브 도전재를 음극재에 적용 시

지금과 같이 흑연계 음극재만 사용하는 경우에는 도전재의 성능은 크게 중요하지는 않습니다. 

흑연 자체의 전도성이 높기 때문입니다. 

하지만 배터리 에너지 밀도의 향상과 충방전 특성 강화를 위해서 실리콘 음극재의 비율이 높아지고 있는 추세입니다. 

이렇게 되면 도전재의 중요성이 굉장히 커지게 됩니다. 

음극재에 실리콘을 첨가하세 되면 실리콘으로 인해 음극재의 전자 이동도가 낮아지고, 

음극 활물질이 팽창하는 문제가 발생하게 됩니다. 

탄소나노튜브 도전재를 적용하면 낮아진 음극재의 전자 이동도를 높여주고 팽창을 잡아주는 역할을 하게 됩니다.

따라서 바인더 용량 감소시키고 활물질 안정성을 향상해 배터리 충반전 시 안정성을 향상할 수 있게 됩니다. 

 

아직은 실리콘 음극재가 본격적으로 적용되고 있지는 않습니다. 

실리콘 음극재를 양산중인 대표적인 회사로는 대주전자재료가 있습니다. 

현재 대규모 설비투자를 진행하면서 생산과 공급을 본격화하려고 준비 중이라고 합니다. 

그 외에의 실리콘 음극재 회사들의 양산 목표시점도 2024년과 2025년입니다. 

그래서 지금 당장은 탄소나노튜브 사업부가 가시적으로 크게 성장하지는 못하겠지만 앞으로 고성능 배터리 수요가 증가하고 실리콘 음극재 시장이 본격적으로 열리게 되면 도전재용 탄소나노튜브 수요는 이에 따라 증가할 것으로 보입니다. 

동사를 투자 함에 있어서 실리콘 음극재 회사의 매출과 투자등도 함께 지켜봐야 하는 이유입니다. 

향후 2~3년 내로 탄소나노튜브 시장의 가파른 성장이 기대가 됩니다. 

장기적 관점에서 관심이 필요하겠습니다. 

3. 배터리 용량 증가

전기차가 본격적으로 출시되기 시작하면서 주행거리 개선을 위한 배터리 용량 증가에 시장이 관심이 쏠리게 됩니다.

최근에는 배터리 용량 향상을 위한 개발이 다소 주춤했습니다.

이에 탄소나노튜브를 적용함으로써 2~5% 이상의 용량증가를 이루고 있습니다.

이차전지를 만들 때 동일 부피 내에서 도전재의 양이 70~80% 줄어드는 만큼 양극활 물질 투입을 더 증가시킬 수 있게 되기 때문에 배터리 용량 또한 증가할 수 있게 되는 것입니다. 

4. 배터리 충방전 효율 향상 및 수명 연장

고 종횡비의 탄소나노튜브는 활물질의 전기적 단락을 억제하여

전기적 네트워크 경로 형성으로 안정성을 확보할 수 있게 됩니다.

때문에 우수한 전도성으로 충전 시간을 단축할 수 있습니다.

또한 발열을 감소시키고 배터리 수명도 연장되는 효과를 볼 수 있습니다.

5. 충전속도 향상

탄소나노튜브는 구리보다도 저항에 우수하여 전기 전도율이 높아 전기가 원활히 전도될 수 있어 충전속도를 높여줍니다. 

또한 강도가 굉장히 높다 보니 고전압 고속충전에도 유리하게 됩니다. 

이차전지 도전재 시장 동향

현재까지는 구형의 카본 블랙이 주로 이자천지 도전재로 사용되어 왔습니다.

3년 전부터 이를 전도성이 우수한 탄소나노튜브가 대체해 나가고 있습니다.

탄소나노튜브 도전재를 양극재에 사용함에 있어서 2022년 일본 야노 경제 연구소에서 조사한 바에 의하면 기존의 예측 결과 보다 2년 더 빨라진 2025년부터는 탄소나노튜브 시장이 카본 블랙 시장을 능가할 것으로 보입니다.

탄소나노튜브 도전재를 음극재에 사용함에 있어서도 2025년부터 본격적으로 그 비중이 커질 것으로 예상되고 있습니다. 

탄소나노튜브 시장 전망

전기차 판매가 22년에 전체 신차 매출의 10% 이상을 차지하게 되었습니다.

2030년이 되면 이 비중이 30% 이상이 될 것으로 예측됩니다.

이와 함께 탄소나노튜브도 매년 45%씩 수요증가가 전망됩니다. 

이와 더불어 탄소나노튜브 시장도 매년 46% 성장할 것으로 보입니다.

종합해 보면 탄소나노튜브는 신규 이차전지 소재의 핵심 영역으로서 미래 발전 가능성이 매우 높다고 할 수 있습니다. 

동사의 탄소나노튜브 도전의 역사

국내에서 가장 오랜 기간 동안 탄소나노튜브를 개발한 기업입니다.

동사는 탄소나노튜브의 먼 미래 가능성을 보고 지금까지 한 우물을 파온 것 걸로 보입니다. 

2006년 5월 동사는 업계 최초로 양극재용 탄소나노튜브의 대량 생산에 성공합니다. 

2014년 8월에는 음극재용 탄소나노튜브 양산도 시작하게 됩니다. 

같은 해 12월에 삼성 SDI와 이차전지용 비철계 탄소나노튜브 연구 개발을 시작합니다. 

2015년 8월에 이차전지용 비철계 탄소나노튜브 개발을 완료하고 대량생산을 시작합니다. 

2021년 12월에는 SK이노베이션으로부터 투자를 유치했습니다. 

이 투자는 계열사에 배터리 제조사인 SK온이 있기 때문에 우수한 탄소나노튜브 도전재를 원활히 공급받기 위한 전략적 투자자로서 참여한 것으로 판단됩니다. 

경쟁사 현황

탄소나노튜브가 이렇게도 전도유망한 꿈의 소재인데 많은 기업들이 이 시장에 뛰어들지 않았을까 싶은데 다행히 도전재용 탄소나노튜브 제조가 가능한 국내 회사는 제이오, LG화학, 금호석유화학정도밖에는 없는 걸로 확인되고 있습니다. 

그만큼 기술장벽이 높다는 뜻입니다.

이 중 LG화학이 대기업으로서 동사의 무서운 경쟁 상대 일 수 밖에는 없습니다. 

LG화학은 생산능력자체도 가장 큰 상황이고 무엇보다도 계열사인 LG에너지 솔루션이라는 든든한 지원군이 있기 때문에 실적으로 연결시키기에도 분명 좋을 것으로 판단은 됩니다. 

그럼에도 불구하고 동사의 경쟁력은 세계 최초로 비철계 탄소나노튜브를 개발했고 전공정을 내재화시켰으며 대량 생상시설 구축을 통해서 가격 경쟁력을 갖췄다는 부분입니다. 

특히 양극재는 배터리를 제조할 때 쓰이는 양이 많아서 배터리 제조업체가 양극재 도전재 회사를 선정함에 있어서 양산성과 가격 그리고 자체의 전도성에 큰 영향을 받아 선정할 수 밖에는 없습니다. 

 

동사의 제품의 경우 국제적으로도 품질과 가격 측면에서 경쟁사 대비 경쟁력이 있습니다.

전도성에 중요한 두께 면에서 동사 제품은 10 나노급의 아주 얇은 직경을 가지고 있는데 반해서 대부분의 경쟁사의 경우에는 아직까지 12~15 나노에 머물고 있습니다. 

이것이 큰 차이가 아닌 것으로 보이지만 2~5 나노 정도면 전도성에 있어서 10~30%나 차이가 나게 됩니다.

즉 동사의 제품이 경쟁사보다 적은 양으로도 동일한 효과를 낼 수 있다는 말입니다. 

이런 부분이 타사 대비 경쟁력에 있어서 장점이라고 할 수 있습니다. 

고객사 

1. 배터리 제조사

LG화학의 수주를 받는 LG에너지 솔루션을 제외하고 SK 온(SK온 (sk-on.com)), 중국 BYD(글로벌 No.1 전기차 브랜드 BYD (bydev.co.kr)), CATL(CATL), 유럽의  폭스바겐 및 볼보에서 투자한 노스볼트등의 글로벌 배터리 제조사들을 고객사로 확보하고 있습니다.

2. 도전재 분산사

도전재로서 탄소나노튜브가 배터리에 쓰이기 위해서는

1차적으로 소재 즉 탄소나노튜브를 만드는 회사에서 이것의 제조가 이루어져야 합니다.

2차적으로는 이 탄소나노튜브가 전지에 적용할 수 있도록 만들어 주는 분산이라는 과정이 필요하게 됩니다. 

따라서 이 분산을 담당하는 회사가 소재제조업체와 배터리 제조업체 사이의 가교역할을 하게 됩니다.

 

나노 신소재(ANP 나노 신소재 (webmoa21.co.kr)), 동진쎄미켐(DONGJIN SEMICHEM) 등이 이러한 분산능력을 가진 대표적인 회사로 알려져 있습니다. 

이러한 분산사의 공급능력도 동사와 긴밀한 연관이 있기 때문에 투자 함에 있어서 함께 살펴보아야 하겠습니다. 

고객사 현황

배터리 제조사인 SK 온은 생산거점이 중국, 미국 그리고 유럽에 있습니다.

중국공장은 중간 분산사인 나노 신소재를 거쳐 동사의 제품이 100% 공급되고 있습니다.

유럽과 미국은 중간 분산사인 일본의 토요칼라(한국토요칼라(주) (tyckorea.co.kr))라는 회사를 통해서 100% 공급되고 있습니다.

이와 더불어 중국회사들은 자국원료를 우선적으로 사용하지만 성능적인 차별화 때문에 중국 BYD, CATL 도 동사의 제품이 음극재용으로 사용이 시작되고 있습니다.

경쟁사 대비 강점

1. 넓은 비표면적과 작은 직경으로 우수한 전기적 특성을 구현했습니다.

2. 연속 공정 방식으로 타사의 Batch Type 공정 대비 고효율의 균질한 제품을 생산할 수 있습니다.

3. 비철계 촉매를 사용해 전지의 전압 강하 및 화재 위험을 방지할 수 있습니다.

4. 미중 패권 다툼 및 러시아 사태등으로 당사 탄쇼나노튜브의 세계 시장 진출 및 확대가 용이합니다. 

핵심 경쟁력

1. 기술적 우위

동사의 탄소나노튜브 제품은 경쟁사 제품 대비 작은 직경 및 균질한 형상으로 우수한 성능을 구현하고 있습니다.

 

양극 도전재의 경우

전지회사에서는  통상 15옴 정도면 양극재에 쓰일 수 있다고 판단을 하고 제품을 채용합니다.

15옴을 달성하기 위해서 탄소나노튜브를 얼마나 많은 양을 넣느냐가 경쟁력의 척도가 됩니다.

동사 제품을 보면 약 0.3 웨이트 퍼센가 필요합니다.

경쟁사의 경우 0.5~0.6 웨이트 퍼센트가 필요하다고 합니다.

이 결과를 볼 때 경쟁사 대비 사용량을 30% 이상 줄일 수 있어서 원가경쟁력과 제품경쟁력을 가지고 있다고 볼 수 있습니다.

 

음극 도전재의 경우 

최근 러시아의 옥시알(https://ocsial.com/ko/)사와 동사가 이 부분에서 국제적인 경쟁을 하고 있습니다.

옥시알사의 제품이 두께가 매우 얇기는 하지만 가격이 톤당 20억으로 아주 비쌉니다.

또한 러시아가 최근 국제적인 제재를 겪고 있어 공급망에 문제가 있습니다.

그에 반해 동사의 제품이 톤당 1억 정도로 상당히 저렴하면서도 특성적으로도 우수한 소재로 평가받고 있습니다.

더불어 옥시알사와 동급 이상의 제품의 개발이 이미 돼있기 때문에 23년에는 양산체재를 갖출 계획이라고 합니다.

2. 대량 생산 공정 및 원가경쟁력 확보

경쟁사와 다른 연속 반응 공정을 사용합니다.

투자비도 경쟁사 대비 약 70% 수준입니다. 

통상 1000톤 공장을 지을 경우 550억이 소요되는 반면 동사의 경우  300억 수준으로 굉장히 저렴하게 공사가 가능합니다.

이로 인해 감가상각등에 영향을 미쳐 가격 경쟁력으로 이어집니다.

3. 인증 및 특허 취득

탄소나노튜브 관련 소재, 공정, 응용, 장치 관련해서 차별화 기술을 보유하고 있습니다.

국내에 56건의 특허를 출원하여 현재 44건의 탄소나노튜브 기술 관련 특허를 등록하고 있기도 합니다. 

 

또한 탄소나노튜브는 나노물질이기 때문에 미국, 유럽 등에 판매하기 위해서는

미국의  경우는 EPA(환경보호국)에

유럽의 경우 REACH(신화학물질제도)에 등록을 하여야 합니다. 

동사는 두 군데 모두 등록을 완료했습니다.

 

반면 중국 업체들은 이제 등록을 하기 위해 준비하고 있는 것으로 알고 있습니다.

이를 등록하기 위해서는 상당한 비용이 소요될 뿐 아니라 여러 기준 테스트를 거쳐야 하기 때문에

보통 3~5년의 시간이 소요되고 있습니다. 

따라서 이미 등록을 마친  동사는 경쟁사에 비해 미국, 유럽 등에 판로를 개척함에 있어 향후 몇 년간은 이것이 큰 진입장벽이 될 것으로 보입니다.

4. 글로벌 고객사 확보

전지소재는 한번 채택되면 기종이 단종될 때까지 바꿀 수 없는 특성이 있습니다.

이와 더불어 자동차에 들어가는 전지인 경우 사람의 생명과도 직결됩니다.

따라서 이 소재가 제품에 채택될지 확정되기 위해서는 3~5년 정도의 시간이 소요됩니다.

동사는 그 과정을 겪고 SK 온, 노스볼트, 중국 BYD, CATL 등의 전지회사에 공급을 하고 있습니다. 

5. 양산가능한 생산 CAPA 확대

최근 고객사 증가에 따른 수요 대응을  위하여 5000톤까지 CAPA 증설 계획 중입니다. 

동사는 무엇보다도 고객사 확보를 우선하고 있습니다.

고객을 확보해야 이를 바탕을 생산 CAPA를 늘리고 매출을 증대시킬 수 있기 때문입니다.

이를 위해 생산 CAPA를 고객사요구하는 것 이상으로 선제적으로 확대를 하고 있습니다.

 

22년 12월에 1000톤 규모의 CAPA가 준공이 완료되어 금년도에 이미 그것을 통한 매출이 일어나고 있습니다.

23년에는 2000톤, 24년에는 3000톤, 25년에는 5000톤 CAPA 증설이 예상됩니다.

현재 이는 고객들로부터 이미 수주받은 양을 커버하기 위한 규모입니다.

신규 고객을 감안하면 이보다 더 큰 CAPA증설을 이후에도 지속적으로 하겠다는 포부를 가지고 있습니다.

6. 차세대 신제품의 한 발 빠른 개발

레벨 C 단계의 국내외 유수의 배터리 회사와 신제품 개발을 진행 중에 있습니다.

현재 개발이 완료된 양극재용 보다 얇은 6 나노급에 대한 신소재를 금년에는 준양산라인을 완공해서 25년부터는 본격 양산을 할 수 있을 전망입니다.

이를 기반으로 매출을 현재보다 배로 상승시킬 수 있을 것으로 기대를 모으고 있습니다. 

투자상 유의점

1. 플랜트 엔지니어링이 85% 이상 차지하는 매출 비중 

아직은 탄소나노튜브 시장이 본격 개화되지 않았기 때문에 

22년 3분기말 기준으로 플랜트 엔지니어링 부문 매출비중이 85.3%로 다소 압도적인 수준이긴 합니다. 

하지만 탄소나노튜브 부문이 19년 0.7%에 불과하던 것이 22년에는 14.7%로 꾸준히 증가하고 있는 모습은 긍정적으로 보입니다. 

앞으로 동사에 투자함에 있어서 탄소나노튜브 사업 부문이 얼마나 빠른 기간 내에  효과적으로 매출 비중을 늘릴 수 있는지 지켜봐야 하겠습니다. 

2. 플랜트 엔지니어링 부분의 지속적인 적자로 인한 수익성 지표 악화

제이오 수익성 지표

플랜트 엔지니어링 사업 부문의 적자로 21, 22년 영업순손실을 기록합니다. 

그 이유가 플랜트 엔지니어링 부분의 추가 공사 대금이 선방영되었고 매출 인식 되는 시점에 차이가 생기면서 발생했다고는 하나 어쨌건 플랜트 엔지니어링 부문의 실적이 부진하다는 것은 단점입니다. 

23년부터는 전자 소재 사업부문의 매출액이 400억 가까이 증가하며 영업이익도 흑자로 전환할 것이라고 회사 측은 예상치로 발표하고 있기는 하지만 이 또한 달성할 수 있는지 지켜보아야 하겠습니다.

또한 플랜트 엔지니어링 부문이 회사에 차지하는 비중이 향후 급격하게 줄지는 않을 것이기 때문에 이 부분 포트폴리오 다각화를 진행하여 수익성 개선을 해내는지도 투자상 체크포인트라 하겠습니다. 

재무 안전성

제이오 재무 안정성 지표

재무 안전성은 업종 평균 대비해서 양호한 편입니다. 

 

 

<출처: 제이오 기업설명회>