켐트로스 PFSA, 2차전지 전해액 첨가제

제목: 켐트로스 PSFA, 2차전지 전해액 첨가제

작성일: 2021년 5월 26일

 

 

올해 시장에서는 장기간 소외받던 조선주, 철강주들이 주도주로 시장을 이끌고 있고 테이퍼링으로 인해 주식시장의 변동성이 커지고 있다.

 

2020년에 그린뉴딜로 부각을 가장 크게 시세를 줬던 수소 관련주들ㅡ대표적으로 효성첨단소재, 두산퓨얼셀 등이 주춤하고 있다. 시장의 돈은 돌고 도는데 향후 수소 관련 주식들 중에서 단순히 이슈가 아니라 실체가 있고 매출이 늘어날 회사 중 하나 코스닥 스몰캡 켐트로스가 유망해 보인다.

 

켐트로스는 화학 관련 제품 제조업 회사로, 2015년 동부CNI 폴리머 사업부를 인수하며 고분자 배합 기술을 결합하는 사업으로 확장했고, 국내 최초로 고분자 합성과 배합 기술 모두 확보했다.

 

 

 

 

1. 수소차,  막전극접합체(MEA)의 핵심연료, 과불화 술폰산 이오노머(PFSA) 국산화 

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1) 전기차에서 배터리가 전기차 원가의 40%를 차지하듯 수소차에서는 연료전지 스택 가격이 큰 비중을 차지하고있다.

 

 

2) 연료전지는 스택 형태로 셀을 적층해서 사용한다.

 

3) 셀을 구성하고 있는 요소는 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly) + 분리막이다.

 

4) 막전극접합체 MEA는 크게 전해질막 + 양극 + 음극으로 구성되어있다. 그 전해질막의 재료가 이오노머다.

 

 

5) 이오노머와 수소차의 관계를 정리하자면

이오노머는 막전극접합체에서 전해질막을 구성하는 재료고, 막전극접합체가 겹겹이 쌓여서 연료전지 스택이 되고,

스택이 수소차의 성능을 좌우한다.

 

6) 이오노머는 수소연료전지 내 전해질막과 백금 촉매 바인더 소재로 수소이온의 전달 경로가 돼 수소차 성능을 좌우하는 소재다.

 

 

7) 과불화술폰산 이오노머(PFSA) 제조공정은 수준 높은 불소화학의 기술이 필요하다. 제조공정이 까다로워서 미국의 고어사에 의해 전량 수입해오던 소재였다.

 

 

 

8) 한국화학연구원은 30년이상 오랜 연구 끝에 한국화학연구원은 2018년 국내 최초로 PFSA 합성기술을 국산화에 성공했다.  켐트로스는 국책과제참여을 통해 한국화학연구원으로부터 PFSA 기초 원료인 TFE가스 제조공정부터 PFSA 제조공정까지 총 9단계 제조공정을 기술이전을 받고 상업화 단계에 있다.

 

국내 시장규모는 1000억 원 정도 된다. 2022년 상반기부터 연간 100톤 규모의 이오노머를 생산해서 매출이 발생할 예정이다. 자동차 1대에 이오노머 1kg 정도 사용하면 연간 10만 대에 활용할 수 있는 규모다.

 

 

 

2. 전기차, 2차 전지 양극재 소재, PVDF(폴리비니리덴포르라이드) 제조기술 국산화

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PVDF는 2차전지 양극재 바인더, 수소전지에서 맴브레인, 태양전지 필름 등 산업 전반에서 사용되고 있다.

지금까지는 벨기에 솔베이, 프랑스 아케마, 일본 구레하 등이 독과점하던 소재다.

 

PVD(폴리비니리덴포르라이드) 이 기술 또한 한국화학연구원으로부터 기술이전을 받았다.

한국화학연구원이 국산화한 PVDF와 해외에서 수입해오던 PVDF와 비교했을 때 동일한 수준으로 파악이 됐다.

국내 시장규모는 약 1~2천억 원 정도 수입해왔던 것을 국산화할 수 있다.

 

진천에 있는 제3 공장에서 양산을 한다. 국산화할 때 가격은 원래 가격의 1/3 정도로 한다고 하니 성능이 우수하고 가격이 낮으면 1~2천억 원 시장을 대부분 차지할 수 있을 것 같다. 하지만 그렇듯 마진이 문제다.

 

 

 

 

3. 전기차, 2차 전지 전해액 첨가제 국산화

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2차전지(납축전지, 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 등)의 전해액은 양 극과 음극 사이에서 이온의 이동통로를 제공하는 매개체로, 유기용매, 전해질, 첨가 제로 구성된다. 대표적으로 리튬이온전지용 전해액은 유기용매에 전해질인 리튬염을 용해시킨 후 에너지밀도, 수명, 안정성, 난연성 등을 향상시키기 위해 소량의 첨가제 를 혼합해 제조한다.

 

전해액 첨가제는 양극이나 음극 표면에서 전기화학적 혹은 물리화학적으로 반응 또 는 흡착을 통해 일종의 보호막을 형성하여 2차전지의 열화를 억제하거나 안전성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 유기용매 및 전해질에 직접 작용하여 안정성과 이온 전도도를 높이거나, 전해액의 안정성을 저해하는 불순물(수분, HF 등)을 제거한다. 

 

켐트로스는 2011년부터 2차전지 전해액 첨가제를 생산하고 있으며, HTCN(Hexane Tricarbonitrile), LDFP(Lithium Difluoro bis(oxalato) Phosphate), WCA(Weakly Coordinating Anion) 등의 첨가제를 개발 및 상용화하였다.

최근에는 2020년 10월 전해액 LDFOP 제조방법을 특허등록, 2021년 1월 전해액 LTFOP 제조방법 특허등록

이 두 가지 특허 등록을 통해고순도 화합물을 효율적으로 제조할 수 있고 반응시 생성되는 부산물의 제거가 용이해 생산성 향상에 도움이 된다.

 

대표적으로 HTCN은 2차전지의 양극보호재 역할을 하는 첨가제로써, 배터리의 안정성, 수명, 에너지밀도를 향상시키며, 주로 소형 배터리에 사용되고 있다. 또한, LDFP는 전 지의 불량률을 낮추는 역할을 하는 첨가제로써, 고출력 원통형 배터리에 사용된다.

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현재 켐트로스는 동화기업, 솔브레인을 통해 삼성SDI에 소형전지 전해액 첨가제를 공급해 왔으나, 2020년 하반기부터 2차전지와 ESS 등 중대형전지 전해액 첨가제 공급하고 있다. 센트럴 글라스가 보유한 중대형 전해액 첨가제 특허 때문에 시장 진입이 쉽지 않으나, 켐트로스는 센트럴 글라스가 생산하는 첨가제를 자체 기술로 특허 출원했다.

 

ESS 및 EV 등에 적용되는 중대형 리튬이온전지의 경우, 전해액 함량이 소형 전지 대비 단위 셀 기준으로 200~4,000배까지 증가하기 때문에 안정성 확보가 매 우 중요한데, WCA 첨가제는 열폭주를 방지하여 배터리 안정성을 향상시키는 것으로 파악된다. 켐트로스는 다양한 전해액 첨가제 개발을 통해 충전용량, 과충전 방지, 난 연성, 배터리 수명 및 안정성 등 2차전지의 성능을 개선시키고 있으며, 수요처의 스 펙에 맞게 신규 전해액 첨가제 개발이 가능한 역량을 보유하고 있어, 국내·외 메이 저 2차전지 제조사와 지속적인 거래 관계를 유지하고 있다.

 

켐트로스는 2019년 10월에 충북 진천에 제3공장을 완공했다. 제 3공장에서는 2차전지 전해액 첨가제와 반도체,OLED 소재등을 생산할 계획인데 증설에 따른 캐파 향상은 월 2톤에서 -> 5톤으로 2.5배 늘어난다. 켐트로스의 전해액 첨가제 매출액은 2021년 240억원(+100% YoY)으로 성장할 전망이다.

 

 

 

 

4. 반도체, 포토레지스트 광개시제(PI) 제조기술 국산화

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독일 화학기업 바스프가 주도해온 광개시제 시장. 글로벌 광개시제 시장규모는 약 1천억 정도.

광개시제는 포토레지스트의 필수 소재로 개시제의 수율이 반도체의 성능을 결정한다.

일본 수출규제때부터 주목을 받았고, 2019년에는 10나노대 D램 생산에 필요한 지르코늄계 프리커서를 제조하는데 필요한 유기 리간드 양산 공정에도 성공했다.

 

켐트로스의 대표적인 전자소재로는 광개시제(SPI02, SPI03, SPI07)가 있는데, 광개 시제는 광경화 반응에서 가장 핵심이 되는 소재로써, 빛의 조사에 의해 반응성이 높 은 라디칼(Radical) 또는 수소이온을 발생시켜 모노머와 올리고머의 가교 및 중합반 응(Polymerization)을 유도한다. 

 

광개시제는 반도체 및 디스플레이 공정에서 기판(Wafer)에 선택적인 식각(Etch)을 통해 미세패턴을 형성하는 감광성 소재인 포토레지스트(Photoresist)에 주로 사용된 다. 켐트로스는 화학구조 설계를 통해 특정 파장에 감응하고, 낮은 광량에도 반응하 며, 모노머 및 올리고머에 대한 용해성이 우수한 광개시제를 개발하였고, 대량생산에 따른 가격경쟁력까지 확보한 것으로 파악된다. ​이번에 완공된 진천 3공장에서 PI의 캐파가 늘어난다. 3공장의 캐파 확보로 인해 2019년말부터 월 3톤에서 -> 10톤으로 3배 이상 증설했다.

 

 

 

5. CCU 탄소중립 기술 국산화

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켐트로스는 국책과제에 참여해 CO2를 포집해 에틸렌 카보넨이트로 전환하는 CCU 기술을 개발하고 있다.

 

전세계적으로 기후변화 대응정책 중 하나로 탄소량에 따라 관세를 부과하는 탄소국경세 도입을 추진·검토하고 있다. 조사국 국제무역팀은 EU와 미국이 탄소국경세를 부과하는 '기본 시나리오(톤당 50달러)'와 탄소국경세를 감면(톤당 35달러)받는 '감면 시나리오'로 구분해 우리 수출에 미치는 영향을 경로별로 분석했다. 기본 시나리오에서는 EU와 미국이 탄소국경세를 도입할 경우 우리 수출은 EU의 도입으로 연간 0.5%(중위값 기준, 이하 동일, 약 32억달러), 미국의 도입으로 0.6% 감소(약 39억달러)하는 것으로 추정됐다.

켐트로스는 이산화탄소를 포집해 에틸렌 카보네이트로 전환하는 CCU 기술을 개발하고 있다. 현재 국내에선 에틸렌 카보네이트 해외 원천기술을 수입해 롯데케미칼과 그린케미칼 등이 생산하고 있다. 에틸렌 카보네이트는 섬유, 고분자오일, 합성수지 등의 용매 및 원료 사용될 뿐만 아니라 2차전지와 연료전지 전해질 원료로도 이용된다. 

켐트로스가 개발하는 공정은 온실가스인 이산화탄소를 유용한 화합물로 전환시키기 때문에 이산화탄소를 줄이는 동시에 공정으로부터 폐수나 부산물도 발생하지 않기 때문에 친환경적인 방법으로 평가된다. 신규 촉매 기술은 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 스티렌 카보네이트 등 알킬렌 카보네이트 생산에도 응용이 가능해 파급효과가 클 것으로 기대된다. 국내 규모는 4천억원, 글로벌에서는 4조~6조원 정도 된다.

CCU 보다 더 개발된 PCCU라는 기술이 있는데 리카본이라는 미국회사가 이 분야 1등이다.

 

 

 

 

 

6. 개인적 생각

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켐트로스의 키워드는 '국산화' 다. 띄울 재료가 많다. 이슈가 될때 마다 기사도 나와주고 끼가 많은 종목이다.

2020년 사업보고서 기준으로는 전해액첨가제와 광개시제가 가장 큰 비중을 차지.

 

회사가 재평가받으려면 매출과 영업이익이 증대돼야되는데 켐트로스는 선제적으로 캐파를 확장했다.

진천 3공장을 증설 효과로 현재 매출에서 높은 비중을 차지하고 있는 2차전지 전해액 첨가제와 광개시제가 각각 2.5배, 3배 효과가 있다. 공장 증설로 인한 매출효과는 2021년 말부터 나타날것으로 보인다. 향후 매출을 확인해봐야되고 또한 수소연료전지 PFSA와 PVDF가 2022년부터 매출이 잡히면 외형성장과 좀 더 높은 성장률을 보일 수 있을것 같다.

 

그리고 CCU는 최근 탄수중립과 관련해 이슈인 기술인데 리카본USA라고 CCU보다 더 앞선 PCCU라는 기술이 있다. 이 기술은 좀더 공부를 해봐야 될거같다.

 

 

 

작년 여름에 코로나발 폭락이후 알게된 효성첨단소재도 언젠가 가겠구나 하고 수소경제가 나중에 실현될거라고 막연하게 생각하고 투자를 보류했다가 요새 주가를 확인해보니 깜짝놀랐다.

 

본격적으로 매출이 발생하기 전에 PER나 PBR 등 수치로 따지는 것보다 꾸준히 관심을 갖고 공부하면서

수소관련주 포트폴리오를 구축할때 조금씩 모아나가기에 공부하다보니 코스닥 상장사 중에서 꽤 괘찮은 소형주라고 생각이 든다.

 

 

켐트로스의 주가를 보면 다른 소부장 국산화 회사들 포토레지스트-동진쎄미켐, 2차전지회사-천보,동화기업 나 수소연료전지-효성첨단소재,두산퓨얼셀에 비하면 시세를 내준적이 한번도 없다.

 

월봉차트로 보면 지금 5일선을 타고 몇달째 횡보중이라 지루한 상황이다. 한번 크게 재평가 받을 날이 올것이다.

주가의 퀀텀점프는 수소 연료전지의 PSFA가 주목받을때라고 생각한다.

 

 

 

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