LG에너지솔루션은 국내 기업 가운데 가장 먼저 이차전지 연구를 시작하는 등 도전과 혁신 DNA를 꾸준히 키워 왔다. 기술과 제품, 고객, 생산능력 등 미래 성장을 결정짓는 ‘4박자’를 고루 갖춘 기업으로 성장할 수 있었던 이유다. 한국, 중국, 미국, 유럽에서 운영하는 연구개발센터가 대표적인 예다. 회사는 최근 10년간 5조 3000억원을 연구개발 투자에 쏟아부어 소재와 공정, 핵심 기술 분야에서 2만 2900여개의 특허를 보유하고 있다. 업계 관계자는 “LG에너지솔루션은 배터리 팩, 배터리관리시스템(BMS) 등 다양한 지식재산권을 보유하고 있다. 이 특허를 벗어나 신규 배터리를 개발하는 것은 사실상 불가능하다는 평가가 나올 정도”라고 말했다. 실제로 LG에너지솔루션은 배터리 충전 속도를 줄여 주는 더블 레이어 코팅 기술, 실리콘 음극재 등 ‘세계 최초’로 꼽히는 기술·제품을 다수 품고 있다.

각종 스마트 기기의 사용이 일상화되고 탄소중립 트랜드에 따라 자동차들도 화석연료 기반 내연기관에서 전기차로 바뀌고 있다. 특히 전기차의 경우 전지의 용량과 수명은 매우 중요한 요소이다. 이 때문에 용량과 수명을 늘리기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 국내 연구진이 액체 첨가제를 이용해 리튬배터리의 수명을 늘리는 방법을 찾아냈다. 카이스트 신소재공학과, 충남대 유기재료공학과 공동연구팀은 새로운 대칭성 이온성 액체 첨가제를 개발하고 이를 이용해 장(長)수명 리튬금속전지를 만들었다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’에 실렸다. 리튬금속전지는 리튬전지의 음극재를 흑연에서 리튬금속으로 대체한 것으로 에너지 밀도가 높다는 장점을 가진 차세대 전지이다. 문제는 리튬금속 증착시 내부 단락이 발생해 배터리 수명과 안전성이 떨어지기 쉽다는 것이다. 이에 연구팀은 이온성 액체를 이용해 리튬의 안정적 증착을 유도해 단락을 막아준다는 사실에 착안했다. 연구팀은 비대칭적 이온성 액체 대신 분자구조가 대칭을 띄는 이온성 액체 첨가제를 새로 개발해 사용했다. 이번에 개발한 이온성 액체 첨가제는 리튬금속전지의 안정성을 크게 개선해주는 것을 확인했다. 실제 이번에 개발한 이온성 액체 첨가제를 니켈-코발트-망간 전지에 사용하면 600번 이상의 충방전 과정에서도 초기 용량의 80% 이상을 유지하며 성능도 그대로 유지하는 것이 관찰됐다. 이는 기존 유사한 기술에 비해 3배나 우수한 결과이다. 강지형 카이스트 교수는 “이번 연구는 장수명 리튬금속전지를 만들기 위한 전해질 설계방향을 새롭게 제시했다”며 “이번에 개발된 신개념 전해질은 배터리 소재 시장에 게임체인저가 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

“충전 인프라가 신속하게 갖춰지지 않으면 ‘전기차 혁명’은 중단될 수 있다.” 영국 파이낸셜타임스(FT)는 최근 보도에서 이렇게 경고했다. 전기차 대전환 시대에 전기차 구매가 망설여지는 이유는 분명하다. 여전히 아슬아슬한 주행거리, 여기에 길고 불편한 충전시간도 한몫한다. 이는 배터리 회사들의 다각적인 경쟁을 촉발하는 요인이 되기도 한다. 최근 업계는 주행거리와 관련이 있는 양극재 외에도 충전시간 단축, 배터리 성능 강화 등과 연관된 ‘음극재’ 고도화에 나서고 있다. 음극재는 양극재, 분리막, 전해액과 더불어 배터리 4대 소재다. 대세인 리튬이온배터리는 리튬이온이 양극, 음극을 오가면서 전기 에너지를 발생시킨다. 리튬이온이 양극에서 나와 음극으로 들어가는 것이 충전이다. 음극을 잘 설계해야 배터리의 충전 성능을 높일 수 있는 것이다. 현재 음극재로 가장 많이 활용되는 소재는 흑연이다. 규칙적이고 안정된 구조를 갖추고 있어서다. 다만 에너지 밀도가 낮아 흑연만으로는 음극재의 성능을 고도화하는 데 한계가 있다. 이를 극복할 첫 번째 소재가 바로 실리콘이다. 흑연보다 에너지 밀도가 10배나 높은 실리콘을 쓰면 충전과 방전 속도를 비약적으로 높일 수 있다. 문제는 ‘스웰링’ 현상이다. 실리콘을 첨가하면 배터리 안에서 빵처럼 부풀어 올라 다른 소재들을 망가뜨리는 것을 말한다. 업계는 흑연에 실리콘을 조금씩 첨가하면서 팽창을 막고 음극재 구조를 안정화하기 위한 연구를 진행 중이다. 현재는 실리콘을 5~8% 정도 함유하는 데 그치고 있지만, 기술 개발 시 최대 20%까지도 가능할 것으로 보인다. 업계에 따르면 실리콘 음극재 시장은 2025년 29억 달러(약 3조 5000억원)에 이어 2030년에는 146억 달러까지 성장할 것으로 예상된다. LG에너지솔루션은 흑연에 실리콘 소재를 첨가하는 기술을 세계 최초로 양산 적용한 회사다. 2019년에 나온 포르쉐 타이칸 전기차에 관련 기술이 적용된 배터리가 탑재됐다. LG엔솔은 실리콘의 팽창을 막아주는 ‘CNT 도전재’라는 것을 첨가해 문제를 해결했다고 한다. 여기에 2018년 세계 최초로 적용한 ‘더블레이어코팅’ 기술도 있다. 전극의 ‘슬러리’(활물질·바인더·첨가제·용매를 혼합한 것)를 코팅하는 기술인데, 이를 통해 음극재를 강화하고 배터리 충전 속도를 개선할 수 있다고 한다. LG엔솔은 음극재 슬러리를 동박에 코팅했다. 현재 급속 충전 기준 20~30분 내에 전기차 완전 충전이 가능한 것은 이 두 기술 덕분이다. 배터리 소재회사들도 실리콘 음극재 경쟁에 사활을 걸고 있다. 동박을 생산하는 SKC는 컨소시엄을 통해 최근 영국의 실리콘 기술기업인 넥세온에 8000만 달러를 투자해 지분과 실리콘 음극재 사업을 확보하기도 했다. 실리콘 음극재 양산을 담당할 회사를 올해 설립할 예정이며 2024년 양산하겠다는 계획이다. 실리콘 음극재의 부피 팽창을 견디는 고강도 동박 기술을 활용해 음극재 비중을 높이는 등 양사의 시너지를 최대한 내겠다는 전략이다. 전통 흑연 음극재 강자인 포스코케미칼도 실리콘 음극재를 개발해 내년 하반기쯤 생산할 것으로 보인다. 일단 실리콘의 함량을 높이는 데 아웅다웅하고는 있지만, 그 이후에 대한 고민도 있다. SK이노베이션에서 독립한 배터리 회사 SK온은 음극재를 흑연이나 실리콘이 아닌 리튬메탈을 채택한 ‘리튬메탈배터리’(LMB)도 장기적인 관점에서 연구하고 있다. 현재 리튬메탈 배터리는 음극에 쌓인 리튬이 바깥으로 나와 화재가 발생할 위험이 있지만, 이를 막아줄 특수 코팅 등 기술들이 앞으로 주목을 받을 것으로 보인다.

정부의 ‘구미형 일자리 사업’에 참여하는 LG화학이 2025년까지 5000억원을 들여 경북 구미에 세계 최대 규모의 양극재 공장 건설에 나선다. LG화학은 경북 구미에 있는 구미컨벤션센터에서 구미 양극재 공장 착공식을 개최했다고 11일 밝혔다. 이날 행사에는 문재인 대통령과 홍남기 경제부총리 등 주요 정부 관계자들과 신학철 LG화학 부회장 등이 참석했다. LG화학은 2025년까지 구미시 국가산업 5단지 내 6만여㎡ 부지에 약 5000억원을 투자해 연간 6만t 규모의 양극재 생산 능력을 확보할 계획이다. 이는 단일 공장 기준으로 세계 최대 규모다. 1회 충전 시 500km 주행할 수 있는 고성능 순수 전기차 약 50만대분의 배터리를 만들 수 있는 수준이다. 양극재는 배터리 생산 원가의 약 40%를 차지하는 소재로 음극재, 분리막, 전해액과 함께 배터리의 4대 소재로 꼽힌다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 글로벌 배터리 양극재 수요는 지난해 99만t에서 2030년 605만t으로 연평균 20% 이상 성장할 것으로 전망된다. 구미 공장은 LG화학이 집중 육성하고 있는 차세대 전기차 배터리용 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄) 양극재 전용 라인으로 지어진다. NCMA 양극재는 에너지 밀도를 결정하는 니켈 함량을 90%까지 늘리면서 알루미늄을 적용한 것으로 출력이 뛰어나며 안정성도 높다. LG화학 관계자는 “양극재 생산능력을 현재 8만t에서 2026년까지 26만t으로 확대할 것”이라면서 “가격 변동성이 큰 코발트를 사용하지 않는 ‘코발트 프리’ 기술과 차세대 전고체 배터리용 단결정 양극재 등 차세대 배터리 소재도 개발할 것”이라고 말했다. 문 대통령은 이날 축사에서 “구미형 일자리를 통해 대한민국이 배터리 강국으로 도약할 것”이라면서 “구미형 일자리 공장 착공은 글로벌 공급망의 위기 상황에서 지역의 노사민정이 어떻게 상생해서 대응할 수 있는지 보여주는 사례”라고 말했다.

포스코케미칼이 배터리 음극재 생산에서 중국과 환경 기술 격차를 벌렸다. 포스코케미칼은 음극재 1kg을 만드는 과정에서 발생하는 탄소발자국(제조 전 과정에서 발생하는 온실가스를 이산화탄소 배출량으로 환산한 지표) 3.24kg CO₂를 달성했다고 6일 밝혔다. 60KWh 전기차 1대 기준으로 환산하면 약 175kg CO₂에 해당한다. 이같은 배출량은 한국과 함께 대표적인 음극재 제조 국가인 중국의 탄소배출량과 비교하면 10%가량 줄인 것이다. 글로벌 환경 데이터 기관인 에코인벤트에 따르면 중국에서 생산하는 음극재 1kg당 3.54kg의 이산화탄소를 배출한다. 포스코케미칼은 음극재 제조 과정에서 탄소배출량 감축을 평가받아 배터리 소재 업계로는 처음으로 환경부로부터 ‘환경성적표지’ 인증을 획득했다. 환경성적표지 인증은 제품의 원료 채굴부터 생산, 사용, 폐기까지 전 과정에 대한 환경 영향을 평가해 표시하는 국가 공인 인증제도로, 환경친화적인 제품의 지표로 여겨진다. 흑연을 핵심 원료로 삼는 음극재는 배터리의 수명과 충전 속도를 결정하며 배터리 원가의 약 17% 정도를 차지하는 것으로 알려졌다. 포스코케미칼은 또 내년 상반기에 양극재에 대해서도 환경성적표지 인증을 획득하고 양?음극재 생산 과정의 탄소배출량을 감축해 저탄소 제품 인증도 추진할 계획이다. 회사 측은 “향후 에너지밀도 증대를 통해 전기차 주행거리를 크게 늘린 실리콘 음극재 등 배터리 시장을 선도할 신기술 개발을 위해 연구 역량을 집중하고 있다”고 밝혔다. 한편 전기차는 주행 중 온실가스 배출이 없어 친환경으로 분류되지만 생산 과정의 탄소배출량 등 전체 제품 주기의 친환경성을 입증하는 데 어려움이 있다. 유럽연합(EU)이 2024년부터 배터리 탄소발자국 신고를 의무화하는 등 관련 산업의 환경규제가 강화되고 있다.

●포스코 시총 14년 만에 42조원 ‘증발’… 위상 추락 증좌포스코의 위상이 옛날같지 않다. 2007년 10월엔 시가총액이 67조원으로 코스피에서 삼성전자 다음의 위상을 과시했다. 하지만 4일 종가 기준으로 시총은 약 25조원으로, 네이버·카카오는 물론 기아차나 셀트리온에도 추월당해 13위로 내려앉았다. 포스코 주식에 14년간 투자를 했다면 이 기간 주당 76만원짜리가 29만원짜리 무려 60%나 쪼그라들었을 것이다. 시총이 늘어도 시원찮을 판에 42조원이나 증발한 것은 국민이 체감하고, 시장이 현재 받아들이는 포스코 기업 가치다. 포스코의 위상 추락 요인으론 그동안 미래 성장 동력 발굴에 소홀했던 데다 제철산업이 선진국에서 사양산업으로 치부되기 때문이다. 쇠를 만드는 과정에서 발생하는 엄청난 양의 온실가스도 친환경이라는 시대적 소명에도 맞지 않은 탓도 있다. 작년 11월 기후솔루션이 발간한 ‘국내 철강산업 탄소중립 대응 동향과 이슈’에 따르면 2018년 기준 국내에서 배출된 총 온실가스 7억 2700만t 가운데 철강산업이 13.1%인 1억 100만t을 차지했다. 철강 산업은 국내 산업계가 배출하는 온실가스 배출량의 51%를 차지한다. 조강 1t 생산당 1.45t의 이산화탄소가 발생해 전세계 평균인 1.9t보다는 낮지만 전기로 방식의 비중이 높은 미국이나 유럽의 1.0t~1.3t보다는 높다. ●철강, 온실가스 배출 공장 오명 …철강시장 中에 잠식게다가 철강 수요는 매년 1.1% 증가해 2035년 18억 7000만t으로 추산되지만 현재 전세계의 철강 생산 능력은 이를 훨씬 앞지르는 23억t에 이른다. 가격 경쟁력을 앞세운 중국이 세계시장을 무섭게 잠식하면서 포스코의 위상은 추락했고, 위기 의식이 높아졌다. 저탄소·친환경 시대와 중국의 추격에 포스코로서는 진퇴양난에 빠진 셈이다. 이에 포스코는 철강 편중에서 벗어나고자 물적분할 방식을 통해 지주사 설립을 추진하고 있다. 현재에도 포스코가 그룹 지주사 역할을 맡고 있지만 활동이 어정쩡했다. 친환경 철강 사업에도, 신성장 사업에도 집중하지 못했다는 자성도 나왔다. 이사회를 통과한 물적분할 안건은 오는 28일 임시주총에서 결정된다. 하지만 주주 가치 희석을 이유로 물적분할에 반대하는 소액 투자자들의 반발도 적지 않다. ●미래기술연구원 개원… 신성장동력 발굴 집중포스코는 2차전지 소재 및 수소 사업 성장을 통해 향후 철강과 비철강 매출 비중을 4대 6 정도로 비철강 중심으로 무게 중심을 옮긴다는 복안을 갖고 있다. 철강 이후의 성장 동력으로 양극재와 음극재 생산과 같은 2차전지 소재, 친환경 생산 기술로 리튬과 니켈 제조 등으로 변신을 도모하고 있다. 포스코의 중장기 성장전략에는 ‘무지개빛’ 청사진이 제시됐다. 지난달 증권사 애널리스트들을 대상으로 한 경영설명회 자료에 따르면 리튬 분야에 최소 1조 8000억원, 니켈에 6700억원이 소요된다. 리튬에서 2025년도 매출은 1조 7000억원, 니켈에서 1조 2000억원, 수소에서는 2030년부터 2조 3000억원을 예상한다고 밝혔지만 예상되는 이익은 제시하지 않았다. 이같은 신성장 사업의 연구개발(R&D) 콘트롤타워인 미래기술연구원이 이날 서울 테헤란로에 위치한 포스코센터에 개관했다. 기존의 포스코기술연구원이 철강 중심이라면 이번에 간판을 내건 연구원은 ▲인공지능(AI) ▲이차전지소재 ▲수소·저탄소에너지 분야를 기반으로 그룹 핵심 사업의 종합 연구를 추진한다고 포스코 측이 밝혔다. 지난 연말 인사에서 김주민 AI연구소장, 김필호 AI연구센터장, 윤창원 수소·저탄소에너지연구소장 등을 발령냈다.

SK그룹의 투자전문 지주사인자사가 투자한 청록수소 생산 기업인 미국 모놀리스사가 현지 정부 당국으로부터 10억 400만 달러(약 1조 2000억원) 규모의 청정에너지 대출 승인을 받았다고 24일 밝혔다. 미국 에너지부의 청정에너지 대출은 이산화탄소 배출 감축에 기여하는 청정에너지 관련 기술을 지원하기 위한 금융제도다. 모놀리스의 대출 금액은 수소 분야 단일 기업 대상 대출 중 최대 규모다. 제니퍼 그랜홈 에너지부 장관은 “모놀리스의 최첨단 청록수소 생산 기술은 지속가능한 경제성장과 청정에너지 관련 일자리 창출에 파급력이 큰 프로젝트”라고 대출 승인 배경을 설명했다. 2012년 설립된 모놀리스는 독자 개발한 반응기를 통해 천연가스를 열분해하는 방식으로 이산화탄소 배출 없이 청록수소와 고체 탄소를 동시에 생산하는 원천 기술을 보유하고 있다. 지난해 6월 미국 네브래스카주에서 세계 최초의 청록수소 상업화 생산 시설을 완공했다. SK㈜는 지난 6월 리딩 투자자로 참여해 모놀리스 이사회 의석을 확보했고, 현재 국내 합작법인 설립도 추진 중이다. SK㈜는 합작법인 설립을 통해 청록수소, 고체 탄소 등 친환경 산업 원료의 국내 시장을 선점한다는 계획이다. SK㈜는 또 모놀리스의 친환경 고체 탄소를 활용한 고부가가치 탄소 소재 제품도 개발 중이다. 한국화학연구원과 함께 모놀리스의 친환경 고체 탄소를 2차전지 음극재로 활용하기 위한 연구를 진행하고 있다. 전기차 배터리와 음극재에 대한 수요 급증에 따라 글로벌 인조 흑연 음극재 시장은 2025년 약 9조원 규모로 성장할 것으로 전망된다. SK㈜ 그린투자센터 관계자는 “모놀리스가 굿이어, 미쉐린 등 글로벌 타이어 기업에 타이어 주요 소재 ‘카본블랙’ 공급하는 등의 큰 성과를 냈다”라면서 “내년은 국내 친환경 고체 탄소, 청록수소 시장을 개척하는 원년이 될 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 전기차의 주행거리를 이론상 3배 이상 늘릴 수 있는 배터리 기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 연구팀은 리튬이온배터리의 고용량 음극 소재인 실리콘의 내구성을 획기적으로 늘릴 수 있는 합성기술을 개발했다. 이번 연구결과는 소재과학 분야 국제학술지 ‘네이처 에너지’ 12월 14일자에 실렸다. 전기차의 1회 충전 주행거리는 탑재된 배터리 용량에 비례하는데 음극소재에 좌우된다. 이에 한다. 특히 현재 사용되는 리튬이온배터리의 음극소재는 흑연인데 흑연보다 이론적 용량이 10배 이상 큰 소재가 바로 실리콘이다. 문제는 실리콘을 이용해 음극을 만들었을 경우 충방전 때마다 실리콘 부피가 3배 이상 부풀어 오른다는 것이다. 더군다나 팽창과 수축을 반복하면서 구조적 손상이 발생하기 쉽고 팽창하면서 가스에 의한 폭발 위험도 있다. 이 때문에 흑연에 실리콘 소재를 5% 안팎으로만 포함시켜 사용하거나 덩어리 실리콘을 잘게 부숴 합성하는 방식을 활용했다. 연구팀은 양자역학계산을 통해 원료물질을 가스형태로 만들어 합성하는 기상증착을 통해 실리콘 입자를 1나노미터 이하로 줄이는데 성공했다. 이렇게 합성된 실리콘 음극재의 부피 팽창률을 측정했을 때 상용 흑연소재와 유사한 15% 내외에 불과했다. 흑연 음극재의 경우 충전시 13% 정도 팽창했다. 실제로 각형 셀로 만든 실리콘 음극재 평가에서 2800회 충방전을 반복한 뒤에도 초기 용량의 91%를 유지하는 것이 관찰됐다. 이번에 개발된 실리콘 기반 음극소재는 전기자동차 뿐만 아니라 고용량 에너지 저장시스템(ESS)에도 적용이 가능한 것으로 기대되고 있다. 연구를 이끈 조재필 특훈교수는 “이번 기술은 실리콘 입자 성장과정에 대한 이해를 바탕으로 단점을 효과적으로 해결한 합성법을 찾았다는데 의미가 있다”라며 “더군다나 이번 개발한 기술은 대량생산이 쉽고 생산비용 절감효과도 있을 것”이라고 말했다.

세계 최초로 자동차 회사와 이차전지 소재 회사가 ‘동맹’을 맺었다. 리튬 등 이차전지 핵심 광물 품귀 속 전기차를 생산해야 하는 자동차 회사는 고품질 부품을 안정적으로 공급받는 한편 소재 회사는 취약한 글로벌 공급망을 확보할 수 있어 서로 ‘윈윈’하는 구조다. 포스코그룹 이차전지 소재 사업회사 포스코케미칼은 미국 자동차 회사 제너럴모터스(GM)와 양극재 생산 합작사를 설립하고 북미 지역에 대규모 공장을 짓기로 했다고 2일 밝혔다. 2024년부터 하이니켈(고함량 니켈) 양극재를 생산해 GM의 배터리 제작사 얼티엄셀즈에 공급한다. 투자 규모와 공장 위치는 추후 확정된다. 포스코케미칼은 이차전지 배터리 4대 핵심 소재(양극재·음극재·전해액·분리막) 중 양극재와 음극재를 동시에 생산하는 국내 유일한 업체다. 이번 투자를 바탕으로 북미, 유럽, 중국 등 주요 전기차 시장에서 양극재 생산능력을 지속적으로 확대하겠다는 계획이다. 지난 8월에는 중국에 3만t 규모의 양극재·전구체(양극재 생산 재료) 공장 투자를 결정했고, 유럽에도 생산공장 건립을 추진하고 있다. 포스코케미칼은 연간 양극재 생산 능력을 내년 10만 5000t에서 2030년에는 42만t로 4배 이상 확대하겠다고 강조했다. 글로벌 자동차 회사들은 그동안 주로 배터리 회사와 손을 잡았다. 포드와 SK온, GM과 LG에너지솔루션, 스텔란티스와 삼성SDI의 사례가 대표적이다. 그러나 배터리 소재사와의 협업은 세계적으로도 유례가 없다. 업계에서는 최근 배터리 제작에 꼭 필요한 광물인 리튬, 코발트가 공급난에 부딪히면서 발목을 잡힐 것을 우려한 자동차업계가 부품을 안정적으로 수급하기 위해 소재사와 접촉하고 있는 것으로 보고 있다. 동시에 ‘전기차-배터리-소재’로 이어지는 수직계열화도 꾀할 수 있어 일석이조다. 로이터에 따르면 독일의 폭스바겐도 전기차 배터리 원자재 사슬 확충 등을 위해 최대 300억 유로(약 40조원) 투자를 고려하고 있다.이는 글로벌 공급망을 빠르게 확장하고 있는 이차전지 소재 회사들의 이해관계와도 정확히 맞아떨어진다. 포스코케미칼 외에도 국내 배터리 소재사들은 주요 전기차 시장인 미국, 유럽에 생산기지를 확보하기 위해 대대적인 투자에 나선 상태다. 음극재에 들어가는 동박을 만드는 SKC는 이달 초 9000억원을 투자해 폴란드에 동박공장을 짓겠다고 밝힌 바 있다. 지난 1월 말레이시아 진출 결정 이후 1년도 되지 않아 대규모 해외 투자를 추가로 공언한 것이다. SKC 관계자는 “미국, 유럽에 추가 투자도 검토 중”이라고 밝혔다. 중국, 폴란드 등에 생산기지를 갖춘 분리막 회사 SKIET도 올해 초 폴란드에 조 단위 추가 투자에 나선 바 있으며, 아직 국내에만 생산시설을 갖춘 양극재 회사 에코프로비엠도 최근 미국, 유럽 진출을 타진 중인 것으로 전해졌다. 배터리업계 관계자는 “배터리 산업이 국가의 경쟁력을 좌우할 전략산업으로 성장하면서 미국, 중국 등에서도 자국 기업을 보호하려는 움직임이 강하다”라면서 “국내 소재회사들이 해외 진출을 하기 위해 현지 업체들과 합작사를 설립하는 등의 협업이 더욱 많아질 것으로 보인다”고 말했다.

세계 최초로 자동차 회사와 이차전지 소재 회사가 ‘동맹’을 맺었다. 리튬 등 이차전지 핵심 광물 품귀 속 전기차를 생산해야 하는 자동차 회사는 고품질 부품을 안정적으로 공급받는 한편 소재 회사는 취약한 글로벌 공급망을 확보할 수 있어 서로 ‘윈윈’하는 구조다. 포스코그룹 이차전지 소재 사업회사 포스코케미칼은 미국 자동차 회사 제너럴모터스(GM)와 양극자 생산 합작사를 설립하고 북미 지역에 대규모 공장을 짓기로 했다고 2일 밝혔다. 2024년부터 하이니켈(고함량 니켈) 양극재를 생산해 GM의 배터리 제작사 얼티엄셀즈에 공급한다. 투자 규모와 공장 위치는 추후 확정된다. 포스코케미칼은 이차전지 배터리 4대 핵심 소재(양극재·음극재·전해액·분리막) 중 양극재와 음극재를 동시에 생산하는 국내 유일한 업체다. 이번 투자를 바탕으로 북미, 유럽, 중국 등 주요 전기차 시장에서 양극재 생산능력을 지속적으로 확대하겠다는 계획이다. 지난 8월에는 중국에 3만t 규모의 양극재·전구체(양극재 생산 재료) 공장 투자를 결정했고, 유럽에도 생산공장 건립을 추진하고 있다. 포스코케미칼은 연간 양극재 생산 능력을 내년 10만 5000t에서 2030년에는 42만t로 4배 이상 확대하겠다고 강조했다. 글로벌 자동차 회사들은 그동안 주로 배터리 회사와 손을 잡았다. 포드와 SK온, GM과 LG에너지솔루션, 스텔란티스와 삼성SDI의 사례가 대표적이다. 그러나 배터리 소재사와의 협업은 세계적으로도 유례가 없다. 업계에서는 최근 배터리 제작에 꼭 필요한 광물인 리튬, 코발트가 공급난에 부딪히면서 발목을 잡힐 것을 우려한 자동차업계가 부품을 안정적으로 수급하기 위해 소재사와 접촉하고 있는 것으로 보고 있다. 동시에 ‘전기차-배터리-소재’로 이어지는 수직계열화도 꾀할 수 있어 일석이조다. 로이터에 따르면 독일의 폭스바겐도 전기차 배터리 원자재 사슬 확충 등을 위해 최대 300억 유로(약 40조원) 투자를 고려하고 있다. 이는 글로벌 공급망을 빠르게 확장하고 있는 이차전지 소재 회사들의 이해관계와도 정확히 맞아떨어진다. 포스코케미칼 외에도 국내 배터리 소재사들은 주요 전기차 시장인 미국, 유럽에 생산기지를 확보하기 위해 대대적인 투자에 나선 상태다. 음극재에 들어가는 동박을 만드는 SKC는 이달 초 9000억원을 투자해 폴란드에 동박공장을 짓겠다고 밝힌 바 있다. 지난 1월 말레이시아 진출 결정 이후 1년도 되지 않아 대규모 해외 투자를 추가로 공언한 것이다. SKC 관계자는 “미국, 유럽에 추가 투자도 검토 중”이라고 밝혔다. 중국, 폴란드 등에 생산기지를 갖춘 분리막 회사 SKIET도 올해 초 폴란드에 조 단위 추가 투자에 나선 바 있으며, 아직 국내에만 생산시설을 갖춘 양극재 회사 에코프로비엠도 최근 미국, 유럽 진출을 타진 중인 것으로 전해졌다. 배터리업계 관계자는 “배터리 산업이 국가의 경쟁력을 좌우할 전략산업으로 성장하면서 미국, 중국 등에서도 자국 기업을 보호하려는 움직임이 강하다”라면서 “국내 소재회사들이 해외 진출을 하기 위해 현지 업체들과 합작사를 설립하는 등의 협업이 더욱 많아질 것으로 보인다”고 말했다.

LG에너지솔루션이 상온에서도 고속으로 충전할 수 있는 전고체 배터리를 개발했다. 그간 전고체 배터리는 기술적 한계로 60도 이상의 고온에서만 충전이 가능했다. LG에너지솔루션은 미국 샌디에이고대(UCSD)와 공동으로 25도 이상 상온에서 빠르게 충전할 수 있는 장수명 전고체 배터리를 개발했다고 24일 밝혔다. 실리콘을 적용한 전고체 배터리 중 상온에서 충, 방전 수명이 500회 이상인 건 이 배터리가 처음이다. 이런 내용이 담긴 연구 논문은 사이언스지에 실렸다. 전고체 배터리는 현재 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리로 주목받고 있다. 배터리의 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 액체에서 고체로 대체한 것으로 에너지 밀도가 높고 안전성도 강화된 게 특징이다. 다만 온도에 민감해 그간 고온 환경에서만 충전할 수 있었고, 충전 속도도 매우 느려 상용화는 어려웠다. 연구팀은 배터리 음극에서 도전재와 바인더를 제거하고 5마이크로미터 내외의 입자 크기를 가진 ‘마이크로 실리콘 음극재’를 적용해 문제를 해결했다. 500번 이상의 충전, 방전 이후에도 80% 이상의 잔존 용량을 유지하고 현재 상용화된 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도도 약 40% 이상 높이는 게 가능하다는 설명이다. 김명환 LG에너지솔루션 최고생산책임자(CPO) 사장은 “이번 연구로 전고체 배터리 상용화에 한 걸음 더 다가갔다”면서 “앞으로도 오픈 이노베이션을 통해 차별화된 기술로 시장을 선도할 것”이라고 말했다.

한번 쓰고 버리는 일차전지와 달리 이차전지는 충전 후 재사용이 가능하다. 이 때문에 무선가전뿐 아니라 로봇과 드론, 전기차, 전기선박 등 이차전지의 적용 영역은 계속 확장되고 있다. 전기차용 이차전지 시장만 따져도 2020년 304억 달러에서 2030년 3047억 달러 등 앞으로 10년간 10배 정도의 성장이 전망되고 있다. 이차전지가 반도체의 뒤를 이어 국가 성장을 주도할 핵심산업으로 뜨면서 세계 각국이 이차전지 육성에 뛰어들고 있다. 국내 지방자치단체들도 차세대 먹거리로 부상한 이차전지로 눈을 돌리고 있다. 특히 충북도가 한국 배터리 산업을 견인해 세계 이차전지 시장을 주도하겠다는 ‘통 큰’ 계획을 수립했다. 도는 이차전지 육성을 위해 3대 전략, 9대 핵심과제, 45개 세부사업을 추진한다고 16일 밝혔다. 이를 위해 2030년까지 국비와 지방비, 민간투자 등 총 8조 7417억원을 투자한다는 구상이다. 도의 육성 전략은 기술개발과 상용화를 지원하기 위한 다양한 인프라 구축에 초점이 맞춰졌다. 도는 청주시에 303억원을 들여 이차전지 소재부품시험평가센터를 구축하고 이차전지고도분석센터도 마련할 예정이다.현재 양극재와 음극재 등 이차전지 핵심 소재를 생산하는 기업들은 이차전지 완제품을 만드는 대기업에 성능검증 의뢰를 하고 있다. 대기업들은 성능검증까지 하다 보니 생산력 손실이 발생하고, 소재 회사들은 답을 기다리는 데 많은 시간을 허비하고 있다. 설계 중인 시험평가센터가 구축돼 성능검증을 전담하면 소재 생산기업들은 빠른 시간 내에 결과를 알 수 있고, 대기업은 완제품 생산에 올인할 수 있다. 내년에 설계가 시작될 예정인 고도분석센터는 이차전지를 구성하는 핵심 소재의 특성과 파손, 고장, 사고 등의 원인을 분석해 기업들에 제공하는 역할을 하게 된다. 또 배터리 시험제작을 통해 성능과 안전성 등을 평가할 수 있는 신뢰성평가센터도 충북에 마련될 예정이다. 도는 민관, 수요·공급기업들이 공동연구개발을 추진할 수 있는 이차전지 전문연구소를 설립하고 실증을 위한 연구공장을 건립하는 등 오픈이노베이션 시스템도 구축하기로 했다. 또 정부가 추진 중인 차세대전지 상용화지원센터도 유치해 기술개발을 선도한다는 계획도 세웠다. 리튬이온전지가 이차전지의 주를 이루고 있는 가운데 세계 각국은 현재 전고체 전지, 리튬황전지, 리튬금속전지 등 차세대 전지 개발에 적극 나서고 있다. 전지 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체한 전고체 전지는 안정성이 뛰어나다는 장점이 있다. 리튬황전지는 무게가 가벼워 항공이나 드론에 널리 쓰일 수 있다. LG에너지솔루션은 지난해 9월 리튬황 배터리를 탑재한 태양광 무인기를 높이 22㎞까지 비행시키는 데 성공했다. 리튬금속전지는 에너지밀도와 안전성을 동시에 극대화할 수 있다.도는 현장의 수요에 맞는 고급·중급·초급 실무인력 육성도 추진한다. 고급 인력을 위해 대학과 연계해 석·박사 과정을 운영하고 중급기술자 배출을 위해 한국전지산업협회와 손을 잡는다는 계획이다. 또 충북에 위치한 특성화고등학교와 함께 초급기술자도 양성한다. 기업 간 기술교류 등을 위해 충북 이차전지산업 육성 협의체를 구성하고 한국전지산업협회 충북 분원도 만들기로 했다. 충북도 관계자는 “이런 다양한 인프라가 구축되면 관련 기업들이 몰려와 충북이 이차전지 제조 및 연구개발 거점으로 자리매김할 수 있다”면서 “충북도는 앞으로 K배터리 산업의 심장 역할을 할 것”이라고 강조했다. 도가 공격적인 전략을 수립해 세계 시장까지 노리는 것은 이미 상당한 인프라를 갖추고 있어서다. 충북의 이차전지 생산액은 10조 7000억원으로 국내 전체의 48%를 달성하며 전국 1위를 기록하고 있다. 수출액 역시 21억 9000만 달러로 전국 1위다. 전기차 배터리 생산능력 세계 1위 기업인 LG에너지솔루션도 청주시에 있다. 핵심소재부품 기업도 40개나 자리잡고 있다. 최근에는 전국에서 유일하게 이차전지 소재부품장비 특화단지로 지정됐다. 2027년 청주시 오창테크노폴리스 산업단지에는 방사광가속기도 구축된다. 국비 8000억원, 지방비 2000억원 등 1조원이 투입되는 가속기는 전자를 빛의 속도로 가속할 때 발생하는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대현미경이다. 신약과 차세대 신소재, 초소형 기계부품 등 다양한 분야에서 활용돼 ‘기초과학의 꽃’으로도 불린다. 도는 가속기 인근에 한국전자기술연구원 등 국내 곳곳에 흩어져 있는 전문생산기술연구기관들을 모으는 방안도 구상하고 있다. 이들의 클러스터 형성은 이차전지 개발에도 큰 힘이 될 수 있다. 정부도 이차전지 산업을 이끌 지자체로 충북을 주목하고 있다. 산업통상자원부가 지난 7월 8일 청주시 오창읍의 LG에너지솔루션 제2공장부지에서 정부의 ‘K배터리 발전전략’ 행사를 한 것도 이 때문이다. 문재인 대통령까지 참석한 이날 행사에는 국내 이차전지 관련 기업 50여곳과 유관기관 및 대학 관계자 등 국내 이차전지 분야의 핵심 인사들이 대거 참석했다. 이날 정부는 국내 이차전지 연구개발에 40조원을 투자한다고 밝혔다. 또 정부 300억원, 이차전지 3사(LG에너지솔루션·삼성SDI·SK이노베이션) 200억원, 펀드운용사 300억원 등 총 800억원 규모의 연구개발혁신펀드 조성 계획도 밝혔다. 이시종 충북지사는 “소재부품장비 특화단지 지정에 이어 정부의 배터리 발전전략 행사가 열린 것은 이차전지산업의 중심지로 공인받은 셈”이라며 “충북의 전략이 원활하게 추진되면 미래의 글로벌 이차전지 시장을 주도하게 될 것”이라고 밝혔다. 이어 이 지사는 “이차전지 관련 연구소 및 인프라를 충북에 집적화해 거점으로 조성하는 사업이 대선 공약에 반영될 수 있도록 할 방침”이라고 강조했다.

세계 이차전지 시장은 한국·일본·중국이 주도하고 있다. 16일 충북도 등에 따르면 한국의 시장 점유율이 44.1%로 가장 높고 중국 33.2%, 일본 17.4% 등 한중일 3국이 세계 시장의 95%를 점유하고 있다. 에너지밀도 등 전지 제조기술은 3국이 유사하나 생산성은 한국, 가격과 생산단가는 중국이 다소 우위에 있다. 한국이 강세를 보이는 분야는 IT 기기용 소형 이차전지다. 2011년부터 줄곧 세계 1위를 유지할 정도로 독보적이다. 한국은 기술력을 바탕으로 세계적인 기업군도 보유하고 있다. 2020년 전기차용 배터리 세계 시장 점유율을 기준으로 LG에너지솔루션 29%(1위), 삼성SDI 6.5%(4위), SK이노베이션 4.2%(6위)를 기록 중이다. 하지만 이차전지를 구성하는 4대 소재인 양극재, 음극재, 분리막, 전해액 등의 세계 시장 점유율은 20%를 넘지 못하고 있다. 소재를 생산하는 업체들이 국내에 많지 않아서다. 따라서 세계 시장에서 살아남기 위해서는 신기술 확보가 시급하다. 현재 유럽을 중심으로 신규 기업의 진입이 활발하고, 생산 과정에서 탄소배출이 많은 배터리 사용의 규제 움직임까지 일고 있다. 소재 등의 안정적 공급망을 갖춘 튼튼한 생태계 조성도 숙제다. 아무리 기술이 좋아도 소재나 부품이 제때 공급되지 않으면 경쟁에서 뒤처질 수밖에 없기 때문이다. 세계 각국도 이차전지 투자에 적극 나서고 있다. 미국은 지난해 이차전지 발전을 위한 연방 컨소시엄(FCAB)을 출범한 데 이어 지난 4월에는 전기차 공급망 구축 및 기술개발에 1740억 달러를 투자한다고 발표했다. 유럽은 배터리연합(EBA·2017년), 원자재연합(ERA·2020년)을 각각 출범시키며 이차전지 산업을 집중 육성하고 있다. 2028년까지 이차전지 생태계 구축에 총 29억 유로를 투자하는 계획도 승인했다. 중국은 전기차 보조금을 내년 말까지 2년 연장하고 해외 진출을 확대 중이며, 일본은 소형 이차전지 분야의 1등 탈환과 전고체 전지 기술 확보에 적극 나서고 있다.

대구시가 차세대 배터리 산업 육성 전략을 수립해 추진한다. 시는 달성2차 산업단지 내 소각장 부지(8만1175㎡)에 조성 중인 에너지 산업 클러스터에 ‘차세대전지 상용화 지원센터’와 전기차 사용 후 배터리를 활용하는 ‘전기저장장치(ESS) 산업화 지원센터’를 2026년까지 단계적으로 구축하고, 이를 중심으로 기업 유치와 인프라 지원 등 이차전지 산업을 집적화하는 ‘차세대 배터리 파크’를 조성할 계획이다. ‘차세대 배터리 파크’는 기업들을 대상으로 고효율·고성능 리튬이온전지, 고성능·고안전성 차세대 전고체 배터리 등의 공동 기술개발과 사용 후 배터리에 대한 성능인증, 제품생산, 수요창출을 지원하며, 현장 전문인력 부족 해소를 위해 학계와 함께 기업들이 필요로 하는 인력을 양성해 지역기업 경쟁력 강화에도 도움을 줄 예정이다. 또 지역의 취약분야인 배터리 패키징과 음극재 관련 기업들을 유치해 차세대 배터리 산업의 가치사슬을 완성하고, 농기계·로봇·모빌리티 기업과 협업으로 ‘사물배터리(Battery of Things)’시대에 미래 신산업을 선점하며, 특히 2050 탄소중립 달성을 위해 전기저장장치(ESS) 산업을 특화해 전력 중심의 최종에너지 전환에 따른 효율적인 전력망 관리와 에너지 신서비스 산업육성 지원정책에도 적극 나서기로 했다. 대구시는 ‘차세대 배터리 파크’ 조성과 전고체, 사용 후 배터리 산업육성을 통해 2030년 기업육성 100개 사(2020년 18개사), 고용창출 5000명(2020년 1,500명), 매출액 4조원(2020년 0.85조원) 달성을 목표로 연구기관, 지역기업, 학계, 전문가 등 협의체를 구성해 운영할 계획이다. 이승대 대구시 혁신성장국장은 “보급 중심의 에너지 정책에서 제조기반의 에너지 산업육성 정책으로 전환하는 중요한 시점으로 지역의 이차전지 소재·부품·장비 분야의 강점을 최대한 살리고, 차세대 배터리 기술개발과 농기계, 모빌리티, 로봇 등의 지역 산업과의 융합을 통해 대구시 신성장 산업의 디딤돌 역할을 할 수 있도록 적극 노력하겠다”고 말했다.

광양 고순도 니켈 정제공장 2023년 완공연산 2만t… 전기차 주행거리 핵심 원료수산화리튬 2023년 생산하면 첫 국산화“철강 기업이야 배터리 소재 기업이야.” 포스코그룹이 최근 전기차 배터리 소재·원료 사업에 사력(社力)을 다하고 있다. 철강 사업만으론 미래 시장에 대응할 수 없다는 판단 아래 친환경 소재 기업으로 변신을 꾀하고 나선 것이다. 최정우 회장은 “포스코를 존경받는 100년 기업이 되게 하겠다”며 미래차를 중심으로 한 신사업 육성을 위한 과감한 투자에 나서겠다고 공언했다. 포스코는 28일 2300억원을 들여 ‘고순도 니켈’ 정제 공장을 전남 광양제철소 인근에 신설한다고 밝혔다. 배터리 양극재에 들어가는 니켈은 전기차 주행거리를 좌우하는 핵심 원료로, 순도가 높고 함유량이 많을수록 1회 충전 시 주행거리가 늘어난다. 포스코는 계열사 SNNC가 제련하는 중간 생산물 ‘니켈매트’를 습식정제해 순도 99.9% 이상의 고순도 니켈을 만들어 판매할 계획이다. 공장은 2023년 완공된다. 생산 규모는 연 2만t으로 전기차 50만대에 공급할 수 있는 양이다. 포스코는 지난 5월 호주의 니켈 광업·제련 전문회사 레이븐소프 지분 30%를 인수하면서 안정적인 니켈 공급망도 확보하게 됐다. 포스코는 최근 리튬생산 법인 ‘포스코리튬솔루션’을 출범하고 전남 광양 수산화리튬 공장 착공식을 개최했다. 리튬은 배터리의 성능을 결정하는 양극재 핵심 원료로 전량 수입에 의존하고 있다. 포스코가 2023년 수산화리튬을 국내에서 생산하게 되면 첫 국산화를 이루게 된다. 생산 규모는 연 4만 3000t으로 전기차 100만대 분이다. 아울러 포스코는 리튬 매장량이 확인된 아르헨티나 염호에도 2만 5000t 규모의 공장을 연내 착공할 계획이다. 포스코케미칼은 세계에서 유일하게 배터리 음극재와 양극재를 동시에 생산하는 기업으로 주목받고 있다. 양극재 공장은 전남 광양과 경북 구미에, 음극재 공장은 세종에 있다. 포스코케미칼은 지난 8일 경북도·포항시와 투자협약을 체결하고 포항에 연산 6만t 규모의 양극재 공장을 짓기로 했다. 포스코인터내셔널은 전기차 핵심 부품인 구동 모터코아 생산 확대를 본격화했다. 전기차 배터리 소재와 원료 생산 체제를 모두 갖춘 포스코는 전기차 제품·솔루션 통합 브랜드 ‘이 오토포스’까지 출범했다. 재계 관계자는 “포스코의 배터리 소재·원료 사업 확장을 위한 투자 활동은 하반기에 강화될 것으로 보인다”면서 “음극재에 들어가는 흑연을 생산·공급하는 기업의 지분을 인수하거나 해외공장 설립 계획을 본격화할 가능성도 있다”고 전망했다. 포스코는 이런 사업 체질 개선 노력을 바탕으로 올해 2분기에 역대 최고 수준인 2조 2010억원의 영업이익을 올렸다.

바닷물을 사용하는 양식장ㆍ수족관 등에서는 위생관리를 위해, 항만에서는 선박평형수 배출 과정에서 외래종 유입을 막기 위해 해수 처리장치가 필수적이다. 살균을 위한 기존 기술에는 전기분해, 오존 분사, 화학처리 등이 있지만 에너지 소비량, 환경 영향 등 단점이 있다. 대안으로 친환경적인 해수 살균법인 해수배터리 활용법이 등장했다. 해수배터리는 바닷물에 녹아 있는 나트륨 이온을 음극재, 물을 양극으로 이용해 전기를 생산·저장한다. 열 제어도 자체적으로 가능해 화재 위험이 없고 기존 배터리 절반 크기와 무게로 동일 용량을 제공할 수 있어 활용성이 크다. 전력 저장과 공급이라는 배터리 본연의 기능 외에 충·방전 과정에서 해수담수화는 물론 해수를 활용한 살균까지 가능해 고부가 가치 산업으로 확장 가능성이 크다. 최근 개발된 해수배터리 기반 살균 중화 시스템은 해수 200ℓ를 3시간 안에 살균·중화하고 잔류산화물(TRO) 농도를 0.5※ 이하로 만들어 배출할 수 있다. 해수의 살균, 중화 상태를 실시간 모니터링할 수 있어 효율적인 해수 관리도 가능하다. 양식장과 수족관 등 중규모 해수시설과 선박평형수 처리장치와 같은 대규모 해수 살균 수요가 있는 곳에서 활용될 것이다. 향후 배터리 출력을 높이고 소형화가 이뤄진다면 양식업과 해운·항만산업이 발달한 우리나라에서 친환경 해수배터리를 활용한 살균 기술 개발은 활용도가 높을 것으로 보인다.

철강기업 포스코가 전기차 배터리 소재 기업으로 거듭나고 있다. ‘탄소중립’이 핵심 목표가 된 시대를 맞아 친환경차 제품·솔루션 개발에 역량을 집중할 방침이다. 최정우 포스코 회장은 “그룹의 핵심사업으로 육성 중인 2차전지 소재 사업의 생산 능력을 증강하고, 역량을 결집해 리튬·니켈·흑연 등 원료에서부터 양음극재로 이어지는 밸류 체인을 강화함으로써 전기차용 강재, 모터 코어 등 핵심부품과 2차전지 원료·소재를 아우르는 종합 솔루션 공급사로서 전기차 시장에서 신뢰받는 파트너로 성장하자”고 역설했다. 포스코는 전 세계에서 유일하게 친환경차 배터리 원료와 소재의 일괄공급체계를 갖추고 있다. 양극재와 음극재를 동시에 생산하는 기업은 포스코가 유일하다. 포스코는 배터리 원료 확보를 위한 자원개발 투자를 본격화했다. 지난 5월 호주 니켈 광업·제련 전문회사 ‘레이븐소프’의 지분 30%를 2억 4000만 달러(약 2700억원)에 인수하는 계약을 체결했다. 이에 따라 포스코는 레이븐소프가 생산한 니켈 가공품을 2024년부터 연 3만 2000t(니켈 함유량 기준 7500t)을 공급받을 권리를 갖게 된다. 이는 전기차 18만대에 공급할 수 있는 물량이다. 포스코는 이번 계약을 통해 배터리 소재 핵심 원료인 니켈을 안정적으로 확보할 수 있게 됐다. 니켈은 양극재의 핵심 원료로 배터리의 충전 용량을 높여 전기차의 주행거리를 늘리는 역할을 한다. 포스코는 또 하나의 배터리 원료인 리튬 사업에도 박차를 가하고 있다. 먼저 전남 광양 경제자유구역 율촌산업단지에 연 4만 3000t 규모의 광석 리튬 추출 공장을 짓는다. 이 리튬 추출 공장은 호주에서 생산되는 리튬 광석을 주원료로 전기차 주행거리를 늘리는 데 핵심 역할을 하는 수산화리튬을 생산한다. 그동안 양극재는 탄산리튬을 주원료로 만들어졌다. 하지만 최근 전기차의 주행거리를 늘리기 위한 기술이 발전하면서 니켈 함유량 80% 이상의 양극재에 쓰이는 수산화리튬 수요가 폭발적으로 늘어나는 추세다. 포스코는 최근 리튬 매장량이 확인된 아르헨티나 염호에 올해 안에 연산 2만 5000t 규모의 공장을 착공한다. 이를 통해 2023년까지 연 7만t, 2026년까지 연 13만t, 2030년까지 연 22만t의 리튬 생산체제를 구축하고 배터리 소재 글로벌 시장 점유율 20%, 매출액 연 23조원을 달성한다는 목표다. 포스코는 지난 1월 친환경차 소재 통합 브랜드 ‘이 오토포스’(e Autopos)를 출범했다. 주요 제품으로는 ‘배터리팩’, ‘차체 섀시용 고장력 강판’ 등이 있다. 배터리팩은 기가스틸과 스테인리스강 등을 사용해 내구성이 뛰어나다. 전력을 충전방전하는 동안 배터리셀에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위한 냉각장치도 달렸다. 기가스틸을 최대한 많이 적용함으로써 배터리팩을 경량화해 전기차의 주행거리를 늘리는 데 효과적이다.

철강 기업 포스코가 전기차 배터리 소재 중심으로 사업구조 전환에 속력을 내고 있다. 포스코그룹은 전 세계에서 유일하게 양극재와 음극재를 동시에 생산한다. 핵심 원료인 리튬과 니켈, 흑연 공급망도 구축했다. 포스코는 지난 5월 호주 니켈 광업·제련 전문회사 ‘레이븐소프’ 지분 30%를 2억 4000만 달러(약 2700억원)에 인수하는 계약을 체결했다. 포스코는 레이븐소프가 생산하는 니켈 가공품을 2024년부터 연간 3만 3000t(니켈 함유량 7500t)을 공급받을 수 있는 권리를 갖게 된다. 이는 전기차 18만대에 공급할 수 있는 물량이다. 니켈은 양극재 핵심 원료로 2차전지의 충전 용량을 높여 전기차 주행거리를 늘리는 역할을 한다. 포스코는 리튬 상용화 사업도 본격화한다. 포스코는 2023년 준공을 목표로 전남 광양 경제자유구역 율촌산업단지 내 연간 4만 3000t 규모의 리튬 추출 공장을 짓는다. 리튬 4만 3000t은 전기차 100만대를 생산할 수 있는 규모다. 포스코는 2010년부터 포항산업과학연구원(RIST)과 함께 염수와 광석에서 각각 리튬을 추출하는 기술을 개발해 왔다.

LG에너지솔루션이 배터리 니켈 등 핵심 원재료 경쟁력 확보를 위해 호주의 제련기업 지분을 인수하기로 했다. LG에너지솔루션은 120억원을 들여 호주에서 니켈, 코발트 등을 생산하는 제련기업 ‘QPM’ 유상증자에 참여해 지분 7.5%를 확보한다고 8일 밝혔다. 니켈은 배터리 4대 핵심소재(양극재, 음극재, 전해액, 분리막) 중 하나인 양극재의 주요 원재료다. 배터리의 니켈 비중이 높아질수록 전기차의 주행거리가 늘어난다. 글로벌 시장조사기관 ‘CRU’에 따르면 세계 니켈 수요는 올해 260만t에서 2024년 310만t까지 증가할 것으로 전망된다. 최근 양극재 내 니켈 비중을 80% 이상 끌어올린 ‘하이니켈 배터리’ 기술 개발이 활발히 이뤄지고 있다. LG에너지솔루션도 3세대 전기차용 하이니켈 배터리인 ‘NCMA’를 올해 하반기 본격적으로 생산할 계획이다. NCMA는 양극재 내 니켈 함량을 높이고 코발트 함량은 줄이면서 저렴한 알루미늄을 추가해 안정성과 출력을 높인 배터리다. 업계에서는 배터리 핵심 원료 확보전이 치열하게 펼쳐지고 있다. 이번 QPM 유상증자에는 LG에너지솔루션뿐만 아니라 포스코그룹도 약 50억원을 투자해 지분 3.2%를 인수하기도 했다. 포스코는 2023년 말부터 10년간 매년 니켈 3000t과 코발트 300t을 공급받을 권리를 확보했다. 김명환 LG에너지솔루션 생산‧구매최고책임자(CPO)는 “전기차 배터리 급성장에 따라 핵심 원재료 확보도 중요한 사업 경쟁력이 되고 있다”면서 “앞으로도 원재료, 소재, 배터리까지 이어지는 탄탄한 밸류체인을 구축하기 위해 노력하겠다”고 말했다. 오경진 기자 oh3@seoul.co.kr

철강기업 포스코가 친환경 소재 기업으로 대대적인 체질 개선에 나섰다. 포스코의 외도 중심에는 최정우 회장이 있다. 지난 3월 주주총회에서 연임에 성공한 최 회장은 ‘환경·사회·지배구조’(ESG) 경영 실천과 미래 먹거리 사업 진출에 사활을 걸었다. 포스코는 1일 친환경 산업가스 개발과 사업화를 본격 추진한다고 밝혔다. 전기차 배터리 소재와 수소에 이어 산업가스로까지 사업의 영토를 확장하겠다는 것이다. 포스코는 이날 한국화학연구원 포항산업과학연구원(RIST), 반도체용 특수가스 생산업체 티이엠씨(TEMC)와 4자 컨소시엄을 꾸리고 ‘저(低) 온난화지수 반도체·디스플레이용 식각가스 및 냉매가스 제조기술 연구개발 협력에 관한 업무협약’을 체결했다. 산업가스란 반도체·석유화학 등에서 제품 생산에 사용되는 가스를 통칭한다. 식각가스(에칭가스)는 반도체 제조 과정에서 회로의 불필요한 부분을 정교하게 깎아내는 핵심 소재이고, 냉매가스는 냉장고와 에어컨에 주로 사용되는 소재다. 이 두 가스는 지구온난화를 부르는 오존층 파괴의 주범으로 꼽히는데, 포스코는 환경을 파괴하지 않는 식각가스와 냉매가스를 만들어 팔겠다는 게 협약의 취지다. 현재 국내 반도체 생산에 사용되는 친환경 식각가스의 90% 이상이 미국과 일본에서 수입된다. 포스코가 개발에 성공하면 처음으로 식각가스 국산화를 이룬다. 현재 포스코는 전기차 배터리 핵심 소재인 양극재와 음극재를 세계에서 유일하게 동시 생산하고 있다. 양극재에 들어가는 수산화리튬을 생산하는 공장을 전남 광양 율촌산업단지에 짓고 있고, 전남도와 손잡고 전기차 배터리 재활용 사업에도 나섰다. 이와 함께 2050년까지 연 500만t의 수소 생산 체제를 구축하겠다고 밝혔다. 최 회장은 “세계에서 리튬·니켈·흑연 등 원료부터 양극재·음극재까지 2차전지 소재를 일괄 공급할 수 있는 체계를 갖춘 기업은 포스코뿐”이라면서 “2차전지 소재 사업을 세계 최고 수준으로 육성하는 데 모든 역량을 집중하겠다”고 말했다. 포스코가 철강기업이라기보다 사실상 친환경 소재기업에 가까운 모습이다. 그렇다고 포스코가 철강 산업을 아예 내버려둔 건 아니다. 포스코의 경영 실적을 지탱하는 건 여전히 철강 사업이다. 최근 철광석을 비롯한 원자잿값 상승으로 자동차·조선·건설 업계에선 곡소리가 나고 있다. 하지만 철광석으로 철강을 생산해 파는 포스코에는 오히려 호재다. 포스코는 철광석 공급처 호주 로이힐 광산을 운영하는 로이힐홀딩스에 12.5% 지분 투자를 했고, 지난 4월 1500억원의 배당금을 받았다. 지난해 3분기 첫 배당금 500억원을 받은 이후 누적 배당금은 총 2700억원이다. 포스코는 철광석값 상승 덕분에 지난 1분기 영업이익 1조 5520억원을 기록하며 10년 만의 최대 실적을 냈다. 증권업계에서는 올해 2분기에도 포스코가 1조 5000억원의 영업이익을 낼 것으로 전망하고 있다. 박현욱 현대차증권 연구원은 “글로벌 철강업체들이 4월에 이어 5~6월에도 가격 인상에 성공했고, 철강 가격 인상은 현재진행형”이라고 분석했다. 이영준 기자 the@seoul.co.kr