'더 좋은' 배터리 위해 '더 많은' 채용이 요구되는 소재 

The more, the better. 2차전지 소재 산업의 성장성 평가를 위한 핵심 키워드다. '더 좋은' 배터리를 만들기 위해 '더 많은' 채용이 요구되는 소재의 성장이 가파를 것이라는 건 당연한 명제이나, 해당 기준에 부합하는 소재군은 의외로 많지 않다. 더 좋은 배터리라 함은, 대용량 배터리(전기차 주행거리 확장 구현), 충전 속도가 빠른 배터리(충전 시간 단축)로 구체화할 수 있는데, 이를 위해 더 많은 탑재가 요구되는 소재는 하이니켈 양극재, 실리콘 음극재, CNT 도전재 등이다. 하이니켈 양극재의 파괴력은 증명되었다. 향후에도 양극재의 성장성은 확고하다. 이와 함께 추가적인 배터리 용량 증대 및 충전 속도 향상을 구현하는데 기여하는 소재군에 대한 관심이 필요하다. 특히, 전기차 보조금이 축소되는 유럽 및 중국과 달리, 보조금 지급 초기 단계로서 수요 동력이 가장 강한 미국 시장의 경우, 대형차 비중이 높은 시장 특성상, 시장이 요구하는 용량 및 충전 속도 기준이 매우 높다. 이에 따라 해당 조건을 충족하기 위해 더 많은 탑재가 요구되는 소재군들의 수혜가 클 것으로 판단한다.

IT 부품/전기전자, 재고가 가장 건전한 산업 

① 삼성전자 스마트폰은 1 분기에 재고조정이 마무리됐다. 출하량 부진에도 전년 하반기 대비 소폭이나마 증산을 시작했다. 

② 중국 업체들의 재고조정은 21 년 하반기에 시작됐었다. 모든 고객사와 유통채널의 재고 레벨 정상화를 단언하기는 어려우나 상당히 개선됐을 것으로 추측된다. 

③ TV 와 가전도 지난해부터 선제적으로 재고조정에 돌입 했었다. 

④ 애플은 뒤늦게 올해 1 월부터 부품의 오더컷을 시작했다. 2 분기에는 재고건전화가 예상된다.

IT 부품 산업은 재고 레벨이 낮기에 수요 개선이 나타날 경우 가동률의 급등이 예상된다. 수요가 부진해도 상대적으로 가동률 관리가 용이할 전망이다.

하반기 성장모멘텀 재점검: 폴더블 & 태블릿용 OLED 

수요 상황과 별개로 폴더블과 OLED 부품/소재는 하반기와 24년에 실적 개선이 유력하다. 폴더블은 일부 부품의 가격 상승을 넘어 초도판매량과 24년 준비 동향을 주목해야 한다. 태블릿용 OLED에 들어가는 RFPCB는 향후 5년 이상의 성장 모멘텀이 만들어지고 있다고 판단된다. 

하반기에는 재고 부담 적은 기술변화 IT부품 기업군 

대형주에서는 LG이노텍과 삼성전기, 중소형주에서는 비에이치와 디케이티가 관련주다. IT부품군의 상저하고 실적 개선흐름과 기술변화 모멘텀을 주목하자. 

23년은 글로벌 반도체 매출액 감소와 이에 따른 장비 투자 축소로 전공정 장비 기업들의 실적이 일시적으로 위축될 전망이다. 그러나 중장기적으로 반도체 투자가 우상향으로 증가하면서 전공정 장비 기업 실적은 24년부터 빠르게 회복될 것이다. 반도체 업황이 저점을 다지고 회복을 준비하는 지금이 전공정 장비 기업 투자의 적기라고 판단한다.

반도체 업황 회복기에 투자의 최우선 순위를 갖는 것은 전공정 장비 기업이다. 전공정 장비는 생산 리드 타임이 6개월 이상으로 매우 길기 때문이다. 다운턴 기간중 줄였던 투자를 빠르게 원복해야 업황 회복기 수요의 적기 대응이 가능하기 때문에 반도체 생산 기업들은 다운턴을 벗어나는 시점부터 CAPEX 증가 계획을 발표하고 장비 발주를 재개한다. 때문에 전공정 장비 기업들의 매출 회복 시점은 반도체 생산 업체들보다 선행한다. 전공정 장비 기업 실적은 2분기를 최저점으로 3분기 이후 상승 전환할 것으로 예상한다. 회복의 방향성을 보고 투자할 시점이다.

23년은 반도체 다운턴으로 인해 장비투자액이 일시적으로 감소하지만 24년 이후 곧바로 회복을 시작해 장기 성장 랠리를 이어갈 전망이다. 장비를 교체할 경우 공정 레시피 전체가 바뀌게 되는데 이를 검증하는 시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 양산 품질이 달라질 수 있는 리스크가 크다. 때문에 이전 테크에서 양산성이 검증된 전공정 장비를 다음 테크에서 그대로 사용하는 경우가 많다. 반도체 생산 기업의 Capa 증설뿐 아니라 테크 마이그레이션을 통해서도 매출증가를 기대할 수 있는 장비 기업에 투자해야 할 것이다.

유진테크를 전공정 장비 기업 top pick으로 제시한다. 

- 강점인 LPCVD 장비 영역에서 TEL과 Kokusai 등 일본 기업이 독점하던 배치 타입 장비를 통해 매출 다변화를 꾀하고 있다. 

- SK하이닉스 뿐 아니라 삼성전자 파운드리에 이어 DRAM, NAND 모두 장비를 공급함으로써 매출 성장 가능성이 클 것으로 전망한다. 

- 공정미세화로 채용이 늘어나고 있는 ALD 장비 매출 확대도 긍정적이다. 

차선호주는 피에스케이다. 

- 주력 제품인 Dry strip 장비는 22년 기준 글로벌 점유율 38%를 기록하고 있다. 

- Lam Research가 독점하고 있던 Bevel Etch 장비의 국산화에 성공해 23년 매출부터 기여될 전망이다. 

- 추가로 NHN(New hard mask)strip 장비개발에 성공하는 등 Dry cleaning 장비 내에서 영역을 지속 확장해 나가고 있다. 

- 고객사가 다양해 반도체 불황 속에서도 매출 변동폭이 적은 점도 장점이다

기존 어닐링 공정은 웨이퍼를 고온으로 열처리 하는 방식으로 진행

기존 어닐링 공정은 퍼니스(Furnace) 어닐 또는 RTA(Rapid Thermal Annealing)이 주로 사용됐다. 퍼니스 방식은 웨이퍼를 배치 타입 퍼니스에 넣어 고온으로 열처리 하는 방법이다. 그러나 고온의 장시간 열처리 진행 시 오히려 이온의 원하지 않는 확산이 발생했다. 또 웨이퍼가 고온으로 인해 손상되는 문제와 퍼니스 열처리를 위해 적정 온도까지 승온시키는 시간이 길어지는 문제 등이 발생했다. 이에 할로겐 램프 방식을 적용하여 승온 온도를 조절하고 열처리 시간을 줄인 RTA 또는 RTP(Rapid Thermal Process) 공정을 적용하게 되었다.

HKMG 적용으로 고온 처리시 Metal gate가 녹는 문제가 발생함에 따라 저온 어닐링 수요 확대

또 High-K 물질을 게이트 옥사이드에 적용하면서 게이트가 메탈 게이트로 변하게 되었는데, 고온으로 어닐링할 경우 메탈이 녹는 문제가 발생하면서 저온 고압수소 어닐링 장비 수요가 높아지고 있다. 고압 수소 어닐링 장비는 국내 기업인 HPSP가 글로벌 독점으로 개발해 공급하고 있다. 기존의 어닐링 장비는 웨이퍼를 고온으로 가열함으로써 실리콘 표면을 산화시키는 방식이나 HPSP의 고압 수소 어닐링은 웨이퍼 내부로 직접 고압의 수소를 투입함으로써 계면 결함을 개선하는 방식이다. 100% 농도의 고압의 수소를 사용하기 때문에 400도 이하의 저온으로 공정 진행이 가능한 장점이 있다. 로직과 DRAM 등 선단 공정 반도체에서 High-K 물질 적용이 확대됨에 따라 동사의 고압 수소 어닐링 장비 시장 또한 지속 확대될 것으로 추정한다.

반도체 소자의 미세화로 PR 및 Hard Mask 물성 변화 

PR(Photo Regist)는 노광 공정에서 감광액으로 사용되며 최종 패턴이 완성되기 전까지 밑그림 역할을 한다. 그런데 웨이퍼에 새겨지는 패턴이 미세해지고 식각환경이 가혹해지면서 패턴 완성 시까지 PR이 버티지 못하는 경우가 발생하고 있다.

이 때문에 PR에 더해 hard mask라는 막질을 추가로 사용해 깊은 방향성 식각환경하에서 PR이 먼저 무너져도 hard mask를 통해 패턴을 완성할 수 있도록 사용하고 있다. 추가적으로 hard mask로도 버티지 못하는 환경에서 New hard mask라는 새로운 물질을 추가 막질로 사용하는데, 기존의 hard mask에 붕소를 추가해 좀 더 단단한 막질을 형성한 것으로 알려져 있다.

EUV 도입 또한 PR의 변화를 가져오고 있다. 기존 유기물 기반의 PR 대비 무기물 PR 도입 시작되고 있다. 무기물 PR의 장점은 유기물 대비 작은 금속 입자 기반으로 입자의 크기가 작아 해상도가 높고 금속 입자의 특성 상 EUV 흡수율이 높으며 내식각성이 강해 유기물 PR보다 얇게 도포할 수 있는 장점이 있다.

공정 환경이 가혹화되며 막질이 단단한 성질로 변화하고 제거 장비도 이에 맞추어 변화

공통적인 것은 식각 환경이 가혹해지고 EUV 공정으로 무기물 PR이 도입되면서 기존의 막질 대비 가혹한 공정 환경을 견딜 수 있도록 물성이 단단한 막질로 변화하고 있는 것이다. 이 경우 기존 Dry strip 장비로 제거하기도 하지만 New hard mask strip이라는 좀 더 단단한 막질에 특화된 장비를 사용하기도 한다. Dry strip의 경우 국내 기업인 피에스케이가 글로벌 점유율 38%~40%로 1위를 차지하고 있으며 향후 3D NAND 적층 단수 상향으로 Dry strip 장비 사용량이 증가하며 수혜를 볼 수 있을 것으로 전망한다.

양극재 리레이팅의조건

타 소재 대비 양극재 리레이팅이 유효했던 것은

① 중국과의 경쟁 완화(중국 LFP로의 투자 선회), 

② 후발주자였던 SKON의 중장기 하이니켈 양극재 부족 때문으로 판단 

향후 리레이팅이 기대 되는 소재는 분리막 

- 향후 2년간 한국 분리막 업체 리레이팅 구간 진입 예상 -> 중장기 수급 타이트 해질 것으로 예상.

- ① IRA로 인한 중국과의 경쟁강도 완화(and 신규Player 진입X), ② 북미 증설이 가장 공격적인 LG에너지솔루션의 분리막 벤더 다변화가 필수적 이라고 판단하기 때문

- LG에너지솔루션의 26년 말 기준 분리막 필요 생산능력은 50억m2 수준. 기존 상해에너지(중국)의 공격적인 진입 제한적. 도레이 원단 생산 원가 열위로 인하여 북미 지역 분리막 벤더 다원화 필수적

- 중국 및 일본 업체의 북미 시장 진입(40%)를 가정 하더라도, 한국 2개사의 공격적인 증설 필요한 상황

수소라는 연료는 태양광, 풍력과 같은 재생에너지의 단점인 간헐성, 불확실성으로 인한 저장 및 운송이 어렵다는 점을 보안할 수 있다. 수소는 기체, 액체 등 다양한 형태로 저장할 수 있어 에너지 저장수단으로 장점을 가지고 있으며 대용량 저장 시 타 재생에너지 대비 비용이 상대적으로 낮고, 보관 중 에너지 손실이 거의 없다.

결과적으로, 탄소 배출이 없는 완벽한 수소 경제를 달성하기 위해서는 신재생에너지로부터 수소 연료를 확보하고, 파이프라인, 탱크를 통해 저장 및 운송을 하여 수송, 건물 발전 등 다양한 곳에 필요한 전기 에너지를 공급하여야 한다.

현재 그린수소가 수소 연료 생산 비중에서 차지하는 비중은 매우 미미하다. 그레이수소 비중이 90%에 육박하지만, IEA 시나리오 상에서 2050 탄소 중립을 위해서는 그린수소 비중이 60%,블루수소 40% 수준으로 전환되어야만 한다.

2021년 기준 전세계 수소 수요는 전년대비 5% 정도 증가하여 94백만 톤 수준이다. 대부분 전력생산이 아닌 전통적인 용도로 수소를 사용하고 있다(정유/화학 분야). 나아가, 화석연료로 부터 얻은 수소가 대부분이며, 탄소 포집 없이 천연가스를 통한 수소 생산이 전체 생산량에서 62%를 차지하고 있다. 따라서 그린수소를 활용한 전기 에너지 생산 시장은 아직 초기 단계라고 판단된다.

다만, 현재까지 발표된 각국 정부의 수소 관련 정책을 고려하면, 수전해를 통한 수소 생산과 수소연료전지에 대한 수요는 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. Fortune Business Insights에 따르면 글로벌 수소연료전지 시장은 2021년 45.8억달러 수준이며, 타 조사기관은 2022년 글로벌 수소연료전지 시장을 59억달러 수준으로 추정했다. 나아가, 향후 2029년까지 수소연료전지 시장은 연평균 29.7% 성장할 것으로 전망을 하고 있다

하이니켈 (Ni 90% 이상, 단결정) 

삼원계와 LFP의 차이점은 분명하다. 니켈은 용량을 높여주는 금속이기에 삼원계가 LFP에 비해 적은 양으로도 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다. LFP의 에너지 밀도가 올라오고 있지만, 아직 니켈 함량 80%의 삼원계 수준까지는 따라오지 못했다

국내 양극재 기업들은 니켈함량 90% 이상의 NCM9.5.5, NCMA 양극재까지 양산하고 있다. 리사이클링 산업이 성숙하여 회수가치가 높아지면 하이니켈 양극재의 경쟁력은 더 올라갈 수 있다. 다만 하이니켈 양극재는 충방전 반복시 용량 감소 문제를 해결해야 하는 과제가 있다.

니켈 함량이 높을수록 충방전 시 더 큰 부피변화가 나타나는데, 그에 따라 입자 크랙이 발생하고 크랙으로 전해질이 스며들며 소모되어 용량이 감소되기 때문이다. 이는 안정성을 높여주는 금속인 알루미늄 도핑/코팅기술과 NCMA 개발로 이어졌다. 또한 기존 다결정에서 강도가 증가하여 크랙 발생이 억제되도록 하는 단결정 양극재 개발도 진행 중이다.

LFP

글로벌 완성차 기업들은 전기차 보급 확대를 위해 Entry모델에서 저렴한 LFP 채택을 늘릴 계획이다. 이뿐만 아니라 ESS에서도 LFP 채택이 늘어나고 있다. Tesla는 Model 3, Model Y 스탠다드 레인지 모델 일부에 LFP 배터리를 탑재하고 있으며, 향후 전체 배터리 수요에서 LFP배터리가 61%를 차지할 것이라고 전망했다. 

LFP 양극재의 명확한 장점은 비용 절감이다. 밀도는 중국 기업들의 양산 셀 단위 기준 210wh/kg까지 개선되었다고 알려져 있다. (SVolt 200wh/kg 양산, Gotion Tech 2022년 말 에너지 밀도 230wh/kg LFP배터리 양산 발표) 이는 미드니켈 삼원계 양극재와 가까운 수준의 밀도이기에 LFP가 미드니켈 양극재의 경제성을 압도할 수 있다. 수산화리튬의 정제시설 부족으로 탄산리튬-수산화리튬의 스프레드가 높게 지속될수록 비용측면에서 LFP는 또 나은 선택이 될 수 있다. 또한 LFP양극재에서 IRA 핵심광물요건을 충족해야 하는 광물은 리튬뿐이고 철과 인은 해당이 안 된다.

추출 혹은 가공을 북미나 미국과 FTA를 맺은 국가에서 해야하는데, 리튬의 정제시설은 중국에 주로 분포하지만 생산지는 호주/칠레 비중이 높아 요건을 만족하기에 비교적 유리하다. 이에 오히려 LFP 배터리를 탑재한 전기차가 세액공제를 받기에 훨씬 유리할 수 있는 상황이 연출 될 수 있다.

지금은 내재화 경쟁 

OEM 및 셀기업들의 광물 투자도 이제 막 시작단계이기에 실제 조달이 늘어나기 전까지 그들의 소재 파트너 선택 기준은 ‘중국 외에서 안정적인 광물 밸류체인을 가졌는가’가 될 것이다. 원료내재화의 장점은 단기적으로는 IRA 법안에서 우려기관 광물 수급 관련 리스크를 피할 수 있다는 점이다. 이는 셀 및 OEM사들의 소재 공급망 다변화에서 채택될 가능성 높여줄 것이다.

삼성SDI-GM 합작사 향으로 포스코퓨처엠이 장기공급계약을 맺은 것이 그 예가 될 수 있다. 장기적으로는 원료내재화를 통해 마진의 확장이 가능하다. 리튬 기업들의 평균 영업이익률은 2021년 27%, 2022년 무려 56%이다. Upstream에서 소재에 들어가는 최종 원재료 제품까지 그 스프레드 격차가 어마어마하다는 의미이다. 니켈 역시 전구체 원료인 황산니켈은 일반 Nickel 보다 15~20%의 프리미엄을 받고 거래된다. 따라서 적어도 Midstream부터만이라도 원료를 내재화하면 최종 제품으로 원재료를 조달해올 때보다 마진의 확장이 가능하다.