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'Single Crystalline' cathode materials

고용량 단결정 양극소재로 혁신적 성능 개선을 주도하겠습니다.

Products

㈜에스엠랩은 이차전지용 단결정
양극소재를 통해, 친환경 시대를 앞당기겠습니다.

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제품

회사소개

(주)에스엠랩은 이차전지 핵심 4대소재 중 하나인 양극소재를 개발·생산하는 회사입니다.

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언론보도

20240519/ 조선비즈, [딥테크 점프업]③ 창업 뛰어든 배터리 석학 “목표는 전 세계 단결정 양극재 점유율 10%” 2024-05-21

[딥테크 점프업]③ 창업 뛰어든 배터리 석학 “목표는 전 세계 단결정 양극재 점유율 10%”   조재필 UNIST 에너지화학공학과 교수 겸 에스엠랩 대표 세계 첫 단결정 양극재 개발부터 양산까지 성공 “올해 10월까지 상장 목표… 2029년까지 18만t 생산” 지난해 5월 산업통상자원부는 반도체·디스플레이·이차전지·바이오 분야를 첨단전략산업으로 지정하고 해당 기술을 보유한 기업이나 기관을 지원하겠다고 발표했다. 지금까지 이 분야에서 국가첨단전략기술 보유 판정을 받은 기업이나 기관은 총 9곳이다. 대부분 삼성전자, 셀트리온과 같은 대기업인데, 중소기업으로는 유일하게 이차전지 분야의 에스엠랩이 포함됐다. 에스엠랩은 이차전지용 단결정 양극재 소재를 만드는 기업이다. 배터리 분야에서 세계적인 연구자로 꼽히는 조재필 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수가 2018년 창업했다. 지난 4월 17일 울산 에스엠랩 본사에서 만난 조재필 교수는 “정무영 전 UNIST 총장의 권유로 창업한 기업이 지금은 직원 97명 규모로 성장했다”고 말했다. 조재필 교수는 앞서 연구에서 94%까지만 가능하다고 알려졌던 이차전지용 양극재의 니켈 비율을 98%까지 올릴 수 있다는 사실을 세계 최초로 확인했다. 에스엠랩은 조 교수의 연구 결과를 상용화하고 있다. 지난달 17일 울산 에스엠랩 본사에서 만난 조재필 UNIST 교수 겸 에스엠랩 대표./울산=홍아름 기자 –에스엠랩의 핵심 기술을 소개해달라. “니켈 함량 비율이 80% 이상인 양극재를 ‘하이 니켈’이라고 하는데, 에스엠랩에서는 이 비율을 한참 뛰어넘는 니켈 함량 97%의 양극재를 생산하고 있다. 일반적으로 니켈 함량이 1% 올라갈 때마다 전기자동차의 주행 거리가 7~9㎞씩 늘어난다고 본다. 기존 니켈 기반 양극재는 포도송이 같은 다결정 형태로 수산화 리튬이나 카보네이트(탄산염)와 같은 불순물이 들어있다. 불순물의 비율이 일정 수준을 넘어가면 표면에서 예상치 못한 반응(부반응)이 일어난다. 결과적으로 부도체막이 만들어져 리튬 이온이 오가기 쉽지 않다. 이를 보완하기 위해 물로 소재의 불순물을 씻어내는 습식 공정을 이용한다. 그런데 양극재는 수분에 취약하다. 에스엠랩은 단결정 소재를 만들어 불순물을 최소화하는 동시에 습식 과정을 없애 소재의 안정성을 높였다.” 리튬이온배터리는 리튬이온이 전해질을 통해 양극과 음극을 오가면서 발생하는 화학반응을 통해 전기에너지를 만든다. 배터리를 충전할 때는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하고, 사용할 때는 음극에서 양극으로 이동한다. 리튬 금속이 (+)전기를 띤 이온으로 바뀌면서 내놓은 전자는 외부 전선을 통해 이동하면서 전류를 만드는 원리다. –단결정 양극재는 어떻게 만드나. “소재를 구성하는 물질에 층간 구조를 바꾸는 첨가제를 넣고 열과 압력을 가해 만든다. 니켈의 비율이 높을수록 소재는 잘 부서지는데, 설탕이 부서지면 물에 더 빨리 녹듯 양극재도 부서지면 부반응이 더 많이 일어난다. 그러면 수명이 줄거나 가스가 발생하는 문제가 나타난다. 이걸 막기 위해 적당한 힘으로 눌러주면서 단결정을 만들어내는 것이 노하우다. 니켈 함량 97%의 단결정 양극재를 만드는 건 에스엠랩뿐이다. 소재를 물로 씻는 습식 과정도 필요 없으니 비용을 줄일 수 있다.” –습식 공정 대비 비용을 얼마나 줄일 수 있나. “공정비만 봐도 최소 10% 이상 줄어든다고 본다. 습식 공정에서 나오는 폐수는 양잿물 수준으로 수소 이온 농도 지수(pH)가 높은 염기성 용액이다. 이 폐수를 처리하는 비용이 필요 없으니 실질적으로 15% 이상은 더 저렴해진다고 볼 수 있다. 니켈 함량이 늘수록 더 비싼 코발트의 비중이 떨어지기 때문에 금속 재료의 가격은 떨어진다. 다만 가공이 워낙 까다로워 니켈 비율이 높아질수록 소재 가격 역시 올라갈 수밖에 없다. 에스엠랩은 건식 공정으로 가공비를 줄이기 때문에 가격 면에서도 경쟁력이 높다.” 울산 에스엠랩 본사의 모습. 본사 건너편에는 3공장 부지가 있다./울산=홍아름 기자   –현재 생산 규모는. “2018년 설립 이후 초기에 100억원 투자를 받고, 시리즈 B, C 투자를 거치면서 공장을 늘렸다. 지금은 시리즈 D 투자를 받아 1, 2공장 건너편에 3공장을 증설하고 있다. 2026년 3월 완공하면 월 2600t, 연 3만t에 달하는 소재를 생산할 수 있다.” 에스엠랩은 지난해 10월 시리즈 D에서 1300억원의 투자를 받았다. 누적 투자유치금은 2390억원에 달한다. –양극재 시장 전망은 어떤가. “이차전지 시장이 커지면서 양극재의 수요도 같이 늘어나고 있어 긍정적으로 보고 있다. 양극재 가격은 배터리 원가의 40%, 전기자동차 전체로 보면 11%를 차지한다. 결국 배터리, 자동차가 경쟁력을 갖추려면 양극재 가격이 중요하다. 금속 재료 가격은 거의 똑같은 만큼 금속을 가공하는 비용을 줄여야 한다. 따라서 건식 공정을 도입할 수밖에 없다고 본다. 전기자동차의 주행 거리를 늘리기 위해 니켈 비율도 점점 높아지는 추세다. 하이니켈로 가는 게 성능이나 가격 측면에서 이득인 셈이다. 특히 단결정 소재는 안정성도 높다.” –태양 전지처럼 중국 시장에 뒤처질 수 있다는 전망도 나온다. “기술적으로 보면 태양전지보다 이차전지의 공정이 더 복잡하다. 양극재 소재부터 봐도 회사별로 노하우 기술이 있다. 태양 전지처럼 단숨에 뒤처지긴 어려울 거라 본다.” –올해 에스엠랩의 매출 목표가 궁금하다. “지난해 매출은 5억4000만원이었는데, 올해 목표는 60억원이다. 내년에는 보수적으로는 2000억원부터 3000억원 이상 매출을 내는 게 목표다. 이차전지 소재 특성상 생산 인프라가 갖춰지기 전까지는 적자가 날 수밖에 없다. 매출이 점점 알파벳 ‘J’처럼 급격히 늘어난다고 보면 된다. 2000t 이상 생산하기 시작하면 영업이익이 나기 시작한다. 이 추세라면 내년이면 흑자로 돌아설 것으로 예상한다.” 양극재 생산을 위한 55m 생산 라인./울산=홍아름 기자 –최종 목표는 무엇인가. “여러 단계로 나눌 수 있다. 1단계는 올해 10월 내로 상장하는 것이다. 2단계는 상장 이후에 자금을 추가로 확보해 4, 5공장을 추가 증설하는 것이다. 2029년까지 18만t 생산을 목표로 한다. 이 목표를 달성하면 전 세계 단결정 소재 시장에서 10% 정도의 점유율을 가지지 않을까 예상한다. 미국에서 적극적인 투자가 이뤄진다면 해외 진출도 가능하다. 다만 미국은 공장 건설 비용이 한국보다 2.5배 높고, 인건비 역시 한국보다 3배 정도 높다. 환경 규제와 전력 관련 관리비도 높아 장벽이 낮진 않다.” –정부에서 어떤 지원이 있어야 할까. “국가첨단전략기술 보유 기업으로 선정되긴 했지만, 대출을 받을 때 은행에서 막히는 경우가 많다. 담보가 없다는 것이다. 범정부 차원에서 이차전지 분야를 지원해 줘야 한다. 또 지방에 기업이 있다 보니 우수 인력이 많이 부족하다. 정부가 이차전지 특성화대학원을 만들어 인력을 키우고 있지만, 그곳에서 배출된 인력이 대기업이 아닌 우리 같은 스타트업에 오기가 힘들다. 이를 지원하는 정책도 없다. 이차전지 특성화대학원을 만들었지만 학생들은 수도권으로만 간다. 지역에 일종의 쿼터(할당)를 줘서 꾸준히 인재 유입을 돕는 정책도 필요하다.”   홍아름 기자 arhong@chosunbiz.com

20240227 / 에스엠랩, 고용량 배터리 양극재 '단결정 클러스터' 세계 첫 양산 성공 2024-02-27

에스엠랩, 고용량 배터리 양극재 '단결정 클러스터' 세계 첫 양산 성공   Ni함량 97%…고속 충전에도 출력 특성 16%p 이상 개선 산업통상자원부 국가첨단전략기술 보유 기업 인증    단결정 입자(왼쪽)와 단결정 클러스터 형상 비교   에스엠랩(대표 조재필)은 고속 충전에도 출력 특성이 떨어지지 않는 고용량 배터리 양극재 '단결정 클러스터' 개발에 이어 양산에 성공했다고 27일 밝혔다. 최근 주목받고 있는 고에너지 밀도 원통형 배터리 46시리즈는 단결정 양극재로 원하는 셀 용량을 구현할 수 있다. 하지만 현재 사용하는 4~5마이크로미터(μm) 크기 단결정 양극재는 내구성은 좋지만 출력 특성이 떨어져 고속 충전시 이론용량 만큼의 완전 충전이 어렵다. 배터리 제조사간 이를 해결하기 위한 개발 경쟁이 치열하다. 에스엠랩은 기존 단결정 양극재의 내구성은 유지하면서 출력 특성을 개선한 '단결정 '클러스터'를 개발했다. 2마이크로미터 크기의 단결정 입자 여러 개를 합성하고 여기에 첨가제로 단단히 접착하는 기술을 사용했다. 이어 단결정 클러스터 양산에 성공해 금양에 4695 사이즈 원통형전지 소재로 공급하고 있다.          파우치 형태 리튬이온전지에서 단결정 입자와 단결정 클러스터 출력 비교   단결정 클러스터 적용 배터리셀은 충전 시간을 60분에서 15분으로 줄여도 이론 용량의 86% 이상까지 충전된다. 일반 단결정 소재는 70% 셀용량 유지율에 그쳤다. 고온 압연공정에도 하나의 입자처럼 잘 부서지지 않는다. 에스엠랩은 1, 2공장(연 생산량은 1만800톤)에 이어 올해 2분기내에 3공장(연 3만톤)을 착공할 예정이다. 이 같은 성과로 산업통상자원부 국가첨단전략기술 보유 기업으로 인증받았다. 조재필 대표는 “국가첨단전략기술 보유기업 인증으로 기술개발 역량 강화와 사업 확대에 큰 동력을 확보했다”며 “유관기관과 협력해 기술유출을 예방하고 핵심 기술과 인력 관리도 최고 수준으로 유지할 것”이라 말했다. 에스엠랩은 배터리 분야의 세계적 석학인 조재필 UNIST 에너지화학공학과 교수가 2018년 설립한 UNIST 교원 창업기업이다. 지난해 10월 시리즈 D투자(1300억원)를 받아 누적 투자유치금 2390억을 기록했고 연내 코스닥 상장을 추진하고 있다. 울산=임동식기자 dslim@etnews.com

20230612 / 디지털타임스, 세계 첫 단결정 양극재 개발 석학… "처음엔 `사기`라고 공격받았어요" 2023-06-13

[오늘의 DT인] 세계 첫 단결정 양극재 개발 석학… "처음엔 `사기`라고 공격받았어요"   연구실에만 갇혀있지말라던  정무영 전 총장 권유에 창업 매순간이 양산 증명의 과정 배터리도 기술특례상장 강조 "기업운영 재밌지만 투자 고민 스트레스, 마라톤으로 풀어요"                        조재필 울산과학기술원 에너지·화학공학부 특훈교수. 조재필 울산과기원 특훈교수…스타트업 '에스엠랩' 대표 "창업 초기 전기차용 배터리의 핵심 소재인 양극재를 하나의 입자(단결정)로 양산한다고 하니까 '사기 치는 거 아니냐'며 공격을 받았어요. 단결정 양산이 가능하다는 것을 세계 처음 증명했을 때 가장 보람을 느꼈죠." 조재필(55·사진) 울산과학기술원(유니스트·UNIST) 에너지·화학공학부 특훈교수는 세계 최초로 단결정 양극재를 개발한 배터리업계 석학이자 이 기술을 기반으로 2018년 7월 16일 '에스엠랩'을 창업한 스타트업 대표다. 지금이야 실험실 창업이 벤처캐피털의 신뢰를 받고 있지만 당시는 그렇지 않았고, 더군다나 국내에 배터리 소재 관련 창업은 거의 없었던 시기였다. 조 교수는 "정무영 전 유니스트 3대 총장님께서 늘 '교수가 논문을 쓰는 것도 중요하지만 무언가에 도전해 호랑이 가죽처럼 남겨야 한다'고 강조하셨다"며 "연구실에만 갇혀있지 말라며 창업을 꾸준히 권유하셨던 게 계기가 됐다"고 말했다. 조 교수는 "당시 전기차용 배터리의 니켈 비중이 80%대에 머물렀는데, 연구실에서 검증을 해보니 97%까지 올라갔다"며 "이 점을 확인하고 창업에 들어갔는데, 이때부터 지금까지 매 순간이 연구실의 연구 결과를 실제 양산으로 증명하는 과정이었다"고 회상했다. 창업 후 첫 목표는 니켈 함량의 82% 조성을 검증하는 것이었다. 이를 위해 학교 실험실 내부에 준양산 라인을 직접 설치해 검증했다. 검증에 성공하고 나서야 2018년도 말 시리즈A의 70억원에 이어 2019년 브릿지 투자 90억원의 투자 유치가 이어졌다 이후 조 교수는 2019년 말 단결정 양극소재의 양산까지 가능하다는 점을 최초로 발견했지만 이 때도 양산 가능성을 증명해야 했다. 당시에도 벤처캐피털 전문가들 모두가 '단결정 장비를 새로 개발해야 한다' 등의 이유로 '양산은 절대 불가능하다'는 시각이 지배적이었기 때문이다. 조 교수는 "약 520억원 규모의 시리즈 B 투자를 받으면서 단결정도 니켈 함량 80% 이상으로 다결정 장비를 이용해 양산이 가능하다는 점을 또 증명해야 했다"며 "규모를 넓혀 학교 밖인 울주군 하이테크밸리에 50톤의 라인을 설치하는 등 증명하고 나니 투자금이 많이 모이기 시작했다"고 말했다. 그가 보유한 세계 최초의 기록은 물을 사용하지 않는 방법의 '무수세 97% 니켈 함유 단결정 양극 소재'의 개발이다. 물을 사용하면 환경오염을 일으키는 폐수량이 많이 나오는 만큼, 물을 사용하지 않는 방식으로 단결정 양극 소재를 저렴한 가격에 양산하는 기술을 실험실부터 준양산까지 독자개발한 것이다. 조 교수는 창업을 해보니 연구실과 준양산, 최종 단계인 양산까지 모두 다른 단계라는 것을 실감했다고 강조했다. 실험실 단계에선 합성 가능 소재의 분말량이 40g만 돼도 성공했다고 평가해주지만, 양산은 최소 수십톤이 필요해 양산까지 수많은 시행착오는 어쩔 수 없는 과정이라는 것이다. 조 교수는 "연구실에서 성공한다고 반드시 양산으로 이어지는 게 아니다"라며 "스케일이 커지면 조정해야 할 변수들이 많이 생기면서 그것을 극복하는데 상당한 시간과 비용, 측정할 수 없는 노력이 들었다"고 했다. 현재 에스엠랩은 시리즈 C까지 1000억원 이상의 투자를 받고, 시리즈 D 투자를 앞둔 상황이다. 글로벌 완성차업체 2개사와 미국의 배터리 스타트업 2개사 이상, 국내 배터리업체로부터 '무수세 97% 니켈 함유 단결정 양극 소재' 샘플을 평가받고 있는 단계다. 샘플 평가 통과를 시리즈 D 투자를 받기 위한 이정표로 삼겠다는 전략이다. 조 교수는 "시리즈를 넘어갈 때마다 마일스톤을 찍어야 하는데, 고객사로부터 샘플 통과라는 시그널을 받는다면 시리즈 D는 어렵지 않을 것"이라며 "전기차 한 대에 양극소재는 연 3만톤 가량이 필요한데, 시리즈 D를 통해 투자받아 현재 연 7000톤 수준인 생산량을 3만톤으로 늘릴 것"이라고 포부를 드러냈다. 그는 창업 투자의 세계를 '별천지'라고 정의했다. 학교에서 논문을 쓸 때와는 다르게 투자의 세계에 발을 담그니 정부부처를 넘어 투자사, 은행, 투자신탁사, 변호사까지 만남의 폭이 상당히 넓어졌다는 것이다. 그는 국내 스타트업의 창업 생태계를 아쉬운 점으로 꼽았다. 미국은 대학교를 중심으로 창업기업들이 나오는 반면 국내는 대기업이 산업을 이끄는 톱다운 방식이 주를 이루는 데다 국내 배터리 관련 스타트업은 5개 내외라는 것이다. "한국에서 배터리 스타트업들이 많이 나왔으면 하는 게 저의 바람"이라며 "상하 관계로 움직일 수밖에 없는 게 국내의 산업구조지만, 수평적인 관계에서 협력하는 방향으로 움직여야 하고, 그게 되려면 정부나 기업들이 뒷받침을 해줘야 된다"고 강조했다. 그러면서 "한국거래소에서 기술 특례 상장 트랙을 운영 중이지만, 바이오 기업을 타깃으로 하고 있고 심지어 여러 문제가 생기니 이마저도 허가를 안 해준다"며 "배터리는 공장을 먼저 지은 후 매출이 나오는 수순이어서 업의 특성을 감안해 기술 특례 상장의 허가를 내줬으면 한다"고 했다. 마지막으로 그는 기업 운영 과정에 대해 "정말 재미있다"면서도 "스트레스는 많이 받는다"고 웃었다. 그는 "스타트업은 투자받아 사업을 영위하다 보니 돈이 없으면 운영이 되지 않는 게 가장 스트레스"라고 했다. 이어 "우연한 기회에 마라톤을 하게 돼 현재 마라톤 동호회 회장"이라며 "새벽에 마라톤을 뛰게 되면서 체력을 유지했고, 머릿속에 그날 해야 할 일, 기존에 했는데 문제가 되는 일, 다음 할 일 등이 머릿속에 정리가 된다. 마라톤을 스트레스 해소법으로 추천한다"고 말했다.   박한나 기자(park27@dt.co.kr)

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