▲ SiO-SiC 관련 유효특허 출원 수(출처: SNE research, 특허레포트 `부피팽창을 넘어서는 차세대 Si음극소재`)

중국이 차세대 이차전지 소재로 주목받고 있는 실리콘(Si)계 음극재의 특허 수에서 압도적인 우위를 보이는 가운데, 한국이 특허의 질적 경쟁력을 기반으로 시장 내 기술 주도권을 확보해 나가고 있다.

SNE리서치가 6월 발간한 ‘SiO-SiC 특허리포트’에 따르면, ’24년 기준 중국은 SiO-SiC 관련 특허 출원에서 노이즈를 제거한 전체 68%에 달하는 2,726건으로 글로벌 시장에서 특허 수로는 압도적인 우위를 보이고 있다.

Si계 음극재는 차세대 전지 산업에서 고용량화·장수명화의 열쇠로 간주되고 있으며, 특히 전고체 전지·고출력 전기차 등 차세대 응용 분야에서 필수적인 소재로 자리 잡고 있다.

SiO-SiC 관련 특허 출원에서 미국(9%)과 일본(3%)에 이어, 한국은 20% 비중의 801건을 기록하며 상위권에 자리 잡고 있다. 그러나 유효특허 출원 수 데이터를 보면 한국 기업들의 경쟁력이 두드러진다는 설명이다.

특히 특허의 피인용 횟수와 특허 패밀리 수(같은 발명에 기반한 특허 모음)를 기준으로 평가되는 핵심 특허 수에서는 한국의 LG화학과 LG에너지솔루션, 미국의 Enevate, 일본의 신에쓰 등이 글로벌 선두에 있는 것으로 나타났다.

2000년대 후반부터 실리콘계 음극재는 흑연의 용량 한계를 넘는 대안으로 주목받아 왔다. 초기에는 SiO 기반 복합체가 연구의 중심이었으나, 반복되는 팽창·수축으로 인한 전극 파손 문제가 한계로 지적됐다. 이에 최근 실리콘 음극 기술은 전기전도성 및 구조 안정성이 우수한 SiC 기반 복합체로 무게 중심을 옮기고 있으며, 내부 공간을 확보해 팽창을 흡수할 수 있는 Yolk-Shell 구조가 새로운 설계 표준으로 부상하고 있다.

이 같은 기술 전환 흐름 속에서 중국은 BTR, BYD 등을 중심으로 SiC 구조체 및 양산 공정 관련 특허를 다수 보유하며 특허 수 기준 글로벌 우위를 차지하고 있다. 반면, 일본의 신에쓰(Shin-Etsu)는 소재 합성 및 표면 개질 분야에(Si·SiO 합성 및 C코팅) 강점을 보이며 틈새 전략을 펼치고 있다.

이 가운데 한국은 LG에너지솔루션, 삼성SDI를 중심으로 복합 구조 설계 및 계면 안정화 기술을 고도화하며(SiC-SiO 복합체), 특허의 질적 경쟁력을 바탕으로 점유율을 높여가고 있다.

보고서는 중국의 양적 우위에도 불구하고 한국은 특허의 질적 경쟁력을 기반으로 시장 내 기술 주도권을 확보하고 있으며, 구조 설계·계면 안정화·고에너지 복합체 개발 등의 집중 투자와 연구가 시장 판도 변화의 열쇠가 될 것으로 전망했다.