유사시 총탄으로부터 우리 군 장병들의 생명을 지켜 주는 방탄복을 ‘꿈의 신소재’로 만드는 날이 머지않아 보인다. 26일 군 관계자들에 따르면 국방과학연구소(ADD)는 이달 초 미래 안보 환경에 효과적으로 대응하기 위해 ‘그래핀 방탄복 개발’을 미래 도전 국방 기술 연구·개발사업 과제 가운데 하나로 제안했다. 현재 군에서 쓰고 있는 신형 방탄복은 한 벌당 무게가 5㎏을 넘어 장병들 만족도가 떨어진다. 이에 총알·파편으로부터 장병들 신체를 안전하게 보호하면서도 가볍고 활동하기 편한 방탄복의 필요성이 높아지고 있다. 최근엔 꿈의 신소재로 불리는 ‘그래핀’(graphene)을 활용한 방탄복 개발 연구가 주목받고 있다. 흑연 구성 물질의 하나인 그래핀은 탄소로 이뤄진 2차원 벌집 구조의 나노 물질이다. 그래핀은 단위 질량당 흡수할 수 있는 충격에너지가 강철의 10배에 이를 정도로 우수한 강도를 갖춘 첨단 소재다. 이 때문에 그래핀 소재에 총알이 부딪치면 총알의 운동에너지가 순식간에 흡수·분산되면서 속도가 떨어진다. 하지만 그래핀 방탄복은 쉽게 상용화되지 못하고 있다. 그래핀 입자 간 계면 결합, 구조적 결함 문제 등으로 인해 높은 수준의 방탄 성능을 실현하는 데 어려움을 겪고 있다고 한다. ADD는 이 과제에 참여하려는 기관·업체의 제안서를 평가한 뒤 이르면 올 연말 그래핀 방탄복 연구·개발을 위한 협약을 맺을 계획이다. 선정된 연구팀은 앞으로 3년 동안 그래핀의 고기능성 복합 소재화를 통해 기존 방탄섬유·패널을 경량화하고 성능을 향상시키는 기술을 개발해야 한다.

포스코그룹이 글로벌 이차전지 소재 1위 기업으로 도약하고자 2030년까지 이차전지 소재의 생산 목표를 대폭 상향했다고 25일 밝혔다. 양극재는 연간 40만t에서 61만t으로 52% 증산하고 음극재 32만t, 리튬 30만t, 니켈 22만t 등으로 생산 목표를 올렸다. 특히 포스코그룹은 지난 1월 포스코홀딩스 출범에 맞춰 친환경 미래소재 기업으로 성장하고자 양·음극재와 함께 리튬·니켈·흑연 등 이차전지 핵심 원료의 자체 공급망 구축에 박차를 가하고 있다. GM 등 글로벌 완성차사와의 전략적 협력을 바탕으로 2030년 이차전지 소재 글로벌 1위 기업으로 도약할 기반을 다지고 있다는 게 포스코홀딩스의 설명이다. 포스코홀딩스는 리튬 자체 생산 기술 확보와 더불어 리튬의 안정적 공급과 생산을 위해 호주와 아르헨티나에서 공장 착공에 들어갔다. 이와 함께 고용량 배터리 양극재의 필수 소재인 니켈을 확보하기 위한 지분투자를 단행하면서 고순도 니켈 생산도 추진한다. 포스코그룹은 또 음극재의 중국 의존도를 낮추기 위한 노력도 지속한다. 지난해 탄자니아의 흑연 광산을 보유한 호주 광산업체 블랙록마이닝 지분 15%를 인수하는 등 음극재 원료인 흑연의 공급처를 탄자니아와 호주 등으로 다변화하고 있다.

국내 주요 대학 경영·경제학과 교수들이 우리 경제의 3대 핵심 리스크로 러시아·우크라이나 사태 장기화에 따른 공급망 교란, 가계대출 부실화로 인한 금융발 경제 위기, 중국 경제의 경착륙을 꼽았다. 전국경제인연합회는 지난달 4∼27일 수도권 대학의 상경계열 교수 150명을 대상으로 새 정부가 유념해야 할 경제 리스크를 설문한 결과 이같이 나타났다고 16일 밝혔다. 리스크별로 발생 확률과 위험성을 조사해 발생 확률이 ‘높음’(2년 안에 발생할 확률 30~40%) 이상이고, 위험성이 ‘심각’(국내총생산(GDP) 감소율 1~2%) 이상인 경우를 핵심 리스크로 봤다. 과반의 교수가 미중 갈등, 우크라이나 사태 등으로 공급망 교란 심화가 현실화할 가능성이 높고 우리 경제에 악영향을 초래할 것으로 진단했다. 응답자의 47.3%가 발생 확률이 높을 것이라 했고, 53.3%는 경제에 미치는 위험도가 심각하다고 답했다. 실제로 글로벌 공급망 교란의 장기화는 자원의 해외 의존도가 높은 우리나라엔 치명타다. ‘제2의 반도체’로 불리는 배터리 산업이 대표적이다. 중국, 러시아 등 일부 국가가 시장을 독점하고 있어서다. 중국은 글로벌 리튬 가공 시장의 80%를 차지하고 있고 양극재에 들어가는 망간과 음극재에 들어가는 흑연 등 전기차의 핵심 원자재 대부분을 틀어쥐고 있다. 러시아 ‘노릴스크니켈’은 전기차 배터리에 쓰이는 1등급 니켈 시장에서 점유율 22%로 압도적인 1위 업체다. 이런 이유로 기업들 사이에서는 글로벌 공급망 위기가 가중되는 가운데 이들이 자원을 무기화하면 치명적 위기에 노출될 것이란 우려가 커지고 있다. 이에 대한 대응책으로 교수들은 ‘핵심 원자재에 대한 수입선 다변화’(42.2%), ‘해외 자원 개발 확대’(15.3%) 등을 중요한 정책으로 제언했다. 기업들도 공급망 다변화에 사활을 걸고 있다. LG에너지솔루션은 중국 외에도 미국, 브라질, 독일, 호주 등 다양한 공급사로부터 이차전지용 핵심 광물을 확보하고 있다. 포스코는 최근 9600억원을 들여 아르헨티나에 염수 리튬 공장을 착공하는 데 나서기도 했다. 업계 관계자는 “개별 기업이 공급망을 직접 확보하고 있지만 생산설비 투자까지 해야 하는 상황이라 상당히 버겁다”며 “중장기적이면서도 일관된 정부의 해외 자원 개발사업과 관련한 지원이 절실하다”고 말했다. 가계대출 부실화에 따른 금융발 경제 위기도 발생 확률이 높고(41.3%), 국내 경제에 미치는 영향이 심각한(42.0%) 것으로 조사됐다. 중국의 부동산 버블과 과다한 기업 부채 붕괴 등으로 인한 중국 경제의 경착륙도 발생 가능성이 높고(39.3%), 치명적(심각 42.7%) 위험 요소로 꼽혔다. 추광호 전경련 경제본부장은 “공급망 교란 심화처럼 발생 가능성이 높고 파급력이 큰 대내외 리스크부터 우선적으로 관리해 나가야 한다”고 말했다.

국내 주요 대학 경영·경제학과 교수들이 우리 경제의 3대 핵심 리스크로 러시아·우크라이나 사태 장기화에 따른 공급망 교란, 가계대출 부실화로 인한 금융발 경제 위기, 중국 경제의 경착륙을 꼽았다. 전국경제인연합회는 지난달 4∼27일 수도권 대학의 상경계열 교수 150명을 대상으로 새 정부가 유념해야 할 경제 리스크를 설문한 결과 이같이 나타났다고 16일 밝혔다. 리스크별로 발생 확률과 위험성을 조사해 발생 확률이 ‘높음’(2년안에 발생 확률 30~40%) 이상이고, 위험성이 ‘심각’(국내 GDP 감소율 1~2%) 이상인 경우를 핵심 리스크로 봤다. 교수 과반은 미·중 갈등, 우크라이나 사태 등으로 공급망 교란 심화가 현실화할 가능성이 높고 우리 경제에 악영향을 초래할 것으로 진단했다. 응답자의 47.3%가 발생 확률이 높을 것이라 했고, 53.3%는 경제에 미치는 위험도가 심각하다고 답했다.실제로 글로벌 공급망 교란의 장기화는 자원의 해외 의존도가 높은 우리나라엔 치명타다. ‘제2의 반도체’로 불리는 배터리 산업이 대표적이다. 중국, 러시아 등 일부 국가가 시장을 독점하고 있어서다. 중국은 글로벌 리튬 가공 시장의 80%를 차지하고 있고 양극재에 들어가는 망간과 음극재에 들어가는 흑연 등 전기차의 핵심 원자재를 대부분 틀어쥐고 있다. 러시아의 광산업체 ‘노릴스크니켈’은 전기차 배터리에 쓰이는 1등급 니켈 시장에서 점유율 22%로 압도적인 1위 업체다. 때문에 기업들 사이에서는 글로벌 공급망 위기가 가중되는 가운데 이들이 자원을 무기화하면 치명적 위기에 노출될 거란 우려가 커지고 있다.이에 대한 대응책으로 교수들은 ‘핵심 원자재에 대한 수입선 다변화’(42.2%), ‘해외 자원 개발 확대’(15.3%) 등을 중요한 정책으로 제언했다. 기업들도 공급망 다변화에 사활을 걸고 있다. LG에너지솔루션은 중국 외에도 미국, 브라질, 독일, 호주 등 다양한 공급사로부터 이차전지용 핵심 광물을 확보하고 있다. 포스코는 최근 9600억원을 들여 아르헨티나에 염수 리튬 공장 착공에 나서기도 했다. 업계 관계자는 “개별 기업이 공급망을 직접 확보하고 나서고 있지만 생산설비 투자까지 해야 하는 상황이라 상당히 버겁다”며 “중장기적이면서도 일관된 정부의 해외 자원 개발 사업 관련 지원이 절실하다”고 말했다. 가계대출 부실화에 따른 금융발 경제위기도 발생 확률이 높고(41.3%) 국내 경제에 미치는 영향이 심각한(42.0%) 것으로 조사됐다. 중국의 부동산 버블과 과다한 기업부채 붕괴 등으로 인한 중국 경제의 경착륙도 발생 가능성이 높고(39.3%) 치명적(심각 42.7%) 위험 요소로 꼽혔다. 추광호 전경련 경제본부장은 “새 정부는 대내외 불확실성 고조로 복합 경제 위기 상황에서 출범하게 돼 정책적 역량이 제한돼 있다”며 “공급망 교란 심화처럼 발생 가능성이 높고 파급력이 큰 대내외 리스크부터 우선적으로 관리해나가야 한다”고 말했다.

포스코홀딩스가 전기차의 ‘게임 체인저’로 불리는 전고체 배터리를 개발하기 위해 대만 업체와 손을 잡았다.포스코홀딩스는 13일 대만의 전고체 배터리 전문기업 프롤로지움에 지분 투자 및 핵심소재인 전고체 배터리 전용 양극재와 실리콘 음극재, 고체전해질 공동개발, 글로벌 공급 체계를 구축하는 계약을 체결했다고 밝혔다. 그러나 포스코홀딩스는 투자 금액이나 지분율에 대해서는 밝히지 않았다. 2006년에 설립된 프롤로지움은 2012년 전고체 배터리를 개발했으며, 이를 스마트워치 등 소형 정보기술(IT) 기기 업체에 판매하고 있다. 또 글로벌 투자사로부터 투자를 유치, 독일의 다임러그룹 등 주요 완성차업체와 함께 전기차용 전고체 배터리를 공동 개발하고 있다. 이경섭 포스코홀딩스 이차전지소재사업추진단장(전무)는 “프롤로지움과 협력을 통해 포스코그룹의 차세대 이차전지소재 경쟁력을 강화하고, 사업 포트폴리오를 더욱 확대할 것”이라고 말했다. 빈센트 양 프롤로지움 회장은 “리튬, 니켈, 흑연 등의 이차전지소재 원료 뿐만 아니라 양극재, 음극재 사업을 함께 영위하는 포스코그룹은 가장 이상적인 파트너”라며 “이번 협력으로 전고체 배터리 생산 계획을 앞당기고, 필수 소재의 안정적 공급에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. 기존의 이차전지는 전지의 양극과 음극 사이에 액체 성분의 전해질을 통해 전기가 생성, 충전 되지만 전고체 배터리는 전지 양극과 음극 사이에 있는 액체 전해질을 고체로 대체하고, 분리막을 없앤 차세대 전지로 안전성을 확보하고 에너지 밀도를 높일 수 있다. 배터리의 용량을 대폭 증가하고, 폭발 등의 가능성을 획기적으로 낮출 수 있어 ‘꿈의 배터리’로 기대를 모으고 있지만 기술적 난제도 많다. 한편 포스코홀딩스는 전고체 배터리에 적용 가능한 고용량 양극재, 실리콘 음극재 등 소재 개발 역량을 확보하고 있으며, 올해 초에는 고체전해질 생산 법인 포스코JK솔리드솔루션을 설립하여 차세대 이차전지 소재 개발 역량을 강화했다.

롯데케미칼이 미국 전기차 배터리 스타트업과 손잡고 현지 합작사를 설립한다. 롯데케미칼은 리튬메탈 음극재 및 고체 전해질 개발 스타트업 ‘소일렉트’와 업무협약을 체결했다고 27일 밝혔다. 양사는 2025년까지 미국 현지에 약 2억 달러(약 2500억원) 규모의 리튬메탈 음극재 생산시설 구축을 검토하기로 했다. 리튬메탈 배터리는 흑연, 실리콘 등을 주로 사용하는 음극재를 리튬(금속)으로 대체한 배터리로 성능과 안전성이 기존 리튬이온 배터리보다 뛰어나다. 에너지 밀도와 충전 속도를 끌어올려 전기차의 주행거리가 늘어나며 배터리의 수명 연장도 기대된다. 롯데케미칼 관계자는 “전기차 수요가 증가하고 있으며, 배터리 수입 의존도가 높은 미국을 중심으로 시장을 적극 공략하겠다”고 말했다.

포스코케미칼이 분기 사상 최대 매출을 기록하고도 영업이익은 전년 동기보다 감소했다. 배터리소재 사업의 호조로 매출이 성장했지만 원료 가격 상승으로 영업이익을 잠식한 결과다. 포스코케미칼은 25일 연결 기준 올해 1분기 매출은 6646억원으로 작년 동기 대비 42.2% 증가했다고 공시했다. 올해 1분기 매출은 분기 기준으로 사상 최대 규모다. 7개 분기 연속으로 역대 최대 매출 기록 행진을 이어갔다. 하지만 영업이익은 255억원으로 전년 동기의 25.2%, 순이익은 360억원으로 9.5% 각각 줄었다. 1분기 역대 최다 매출 기록은 배터리소재 사업의 매출이 전 분기보다 44.1% 증가한 3171억원을 기록하는 등 큰 폭으로 성장한 결과라고 회사 측은 설명했다. 구체적으로 양극재는 전기차 배터리용 하이니켈 제품의 판매 증가와 원료 가격 인상이 판매가에 반영되며 전 분기 대비 48.1% 많은 2722억원의 매출을 올렸다. 음극재도 전기차 및 에너지저장장치(ESS) 관련 판매가 확대돼 23.7% 증가한 449억원의 매출을 기록했다.이밖에 라임케미칼 사업은 원료 가격 상승이 판매 가격에 반영돼 전 분기보다 6.6% 증가한 1979억원의 매출을 달성했다. 내화물 사업도 수주 증가에 힘입어 13.8% 늘어난 1366억원의 매출을 올렸다. 포스코케미칼은 배터리소재 사업의 성장을 가속화하고 신규 고객의 수주에 차질없이 대응하기 위해 2030년 배터리소재 양산 능력 목표를 기존 계획 대비 크게 높이기로 했다. 양극재는 42만t(톤)에서 61만t으로 45%, 음극재는 26만t에서 32만t으로 23% 상향하고 제품 포트폴리오도 확장할 계획이다. 양극재는 하이니켈 NCA와 보급형 전기차를 위한 LFP 등의 사업화를 추진해 제품군을 다양화한다. NCA양극재는 양산체제 구축을 추진 중이며, LFP는 원료와 제조기술을 확보한 만큼 조기 사업화에 속도를 낸다. 아울러 주력 제품인 하이니켈 NCM·NCMA 양극재를 중심으로 북미·유럽·한국·중국 등에 글로벌 양산거점을 구축할 방침이다. 음극재는 천연흑연과 독자 기술로 개발한 저팽창 음극재 등을 중심으로 투자를 확대하고 인조흑연 음극재의 양산 투자도 늘리기로 했다.차세대 소재인 실리콘 음극재는 SiOx(실리콘복합산화물) 및 Si-C(실리콘카본) 제품 등의 사업화를 본격 추진한다. 포스코케미칼은 오는 6월 양극재 광양공장의 6만t 생산라인 증설을 완료해 단일 공장 기준 세계 최대 규모인 9만t으로 확장 준공할 예정이다. 음극재 세종공장도 1만 5000t 규모의 저팽창 천연흑연 음극재 등의 생산 라인을 확장한다. 이를 통해 올해 말까지 양극재는 연산 10만 5000t, 음극재는 8만 4000t의 생산능력을 갖추게 된다. 회사 관계자는 “프리미엄, 보급형, 차세대 배터리용 양·음극재 제품 전체에 이르는 풀 포트폴리오를 구축하고 포스코그룹과 연계한 리튬·니켈·흑연·전구체 등의 원료 및 리사이클링(재활용) 밸류체인까지 확보해 사업 경쟁력을 높여나가겠다”고 말했다.

이창섭 계명대 화학전공 교수의 논문이 지난 21일자 Scientific Reports (Nature 자매지)에서 3129회의 다운로드를 기록하여, 2021년 중 가장 조회수가 많은 100대 논문 중 30위에 선정됐다. 이 교수 연구팀은 흑연 대신 이론 충전용량이 4,100mAh/g인 실리콘을 도입하여 리튬이차전지의 충방전 용량을 획기적으로 개선하였으며, 또한 실리콘의 충방전 시 문제점으로 나타났던 부피팽창의 문제를 탄소나노섬유와 환원된 그래핀을 사용하여 근본적으로 해결했다. 이창섭 교수는 연구 끝에 2021년 1월, 사이언티픽 리포트(Scientific Report)에 “결합제가 필요 없는 리튬이차전지 음극재로서 실리콘/탄소나노섬유/그래핀 복합체 필름의 합성 및 전기화학적 성능(Synthesis and Electrochemical Performance of silicon/carbon nanofiber/graphene composite films as anode materials of binder-free Li ion batteries)”이라는 제목으로 이 문제점을 개선한 논문을 발표했다. 이 연구논문은 실리콘/탄소나노소재 복합체를 사용한 전극으로 100 사이클까지 1,000mAh/g의 일정한 방전용량 및 99%의 쿨롬 효율을 얻어 음극재로서의 성능을 대폭 향상 시킨 연구결과를 소개했다. 논문의 주저자인 총여엽(Cong Ruye) 박사과정생은 중국 산동성의 곡부사범대학교 화학과에서 학사, 계명대학교 화학과에서 석사를 마치고, 현재 계명대 표면화학연구실에서 박사과정을 이수 중이다. 총여엽 연구원은 지금까지 리튬이차전지 분야에서 SCI 학술논문 3편 및 특허 3건을 출원하는 등, 이 분야의 연구를 활발히 하고 있다.

●포스코그룹, 2024년 리튬 연 9만 3000톤 생산체제 구축포스코그룹의 획기적인 리튬 투자에 힘입어 포스코케미칼이 배터리소재 사업 경쟁력을 한층 높이게 되었다. ‘하얀 석유’로 불리는 리튬은 양극재의 핵심 원료로, 배터리에서 양·음극을 오가며 전기를 발생시키는 역할을 한다. 25일 포스코그룹에 따르면 그룹은 오는 2024년에 전기차 약 220만대에 사용할 수 있는 연 9만 3000톤의 수산화리튬 생산능력을 확보하게 된다. 앞서 지난 23일(현지시간) 착공식을 가진 연산 2만 5000톤의 아르헨티나 염수리튬 공장은 올해 추가 투자를 통해 2024년까지 연 5만톤의 생산능력을 확보할 계획이다. 또 광양의 포스코리튬솔루션 광석리튬 공장에서는 2023년부터 연 4만 3000톤의 리튬을 생산할 예정이라고 포스코케미칼이 설명했다. ●포스코케미칼, 2024년 양극재용 리튬 100% 자급 가능포스코그룹이 생산하는 리튬을 공급받으면, 포스코케미칼은 2024년 연 22만 5000톤의 양극재 생산에 필요한 리튬 9만 1000톤을 모두 자체 조달할 수 있게 되며, 자급율은 102%에 이를 것으로 전망된다. 포스코그룹은 향후에도 포스코케미칼의 양극재 투자와 연계해 아르헨티나 염호의 리튬 생산 규모를 연 10만톤까지 늘리는 등 리튬 사업을 지속적으로 확대할 계획이다. 포스코그룹이 생산하는 수산화리튬은 전기차 주행거리를 늘리기 위한 하이니켈 양극재에 주로 사용되는 원료로, 고성능 전기차에 초점을 맞춘 포스코케미칼의 배터리소재 제품 개발과 시장 확대에도 더욱 힘이 실릴 것으로 기대된다. ●“원료의 승자가 배터리사업의 승자”…니켈·흑연도 확보글로벌 양극재 회사 가운데 리튬 광권과 대규모 양산 체제를 모두 갖춘 곳은 포스코그룹이 유일하다. 포스코그룹은 또 지난 2021년에 호주의 니켈 제련 회사 레이븐소프의 지분을 인수하고, 탄자니아 흑연 광권을 확보하는 등 이차전지 소재 밸류체인 강화에 속도를 높이고 있다. 민경준 포스코케미칼 사장은 “원료의 승자가 배터리소재 사업의 승자가 될 것”이라며 “그룹의 지원으로 확보한 원료 경쟁력을 바탕으로 글로벌 배터리사를 대상으로 적극적인 마케팅을 전개해 시장 점유율을 높여 나갈 것”이라고 말했다.

“우리나라 대기업들이 집중 투자하는 배터리 산업도 지금처럼 가다가는 ‘제2의 요소수’ 사태처럼 언제든지 멈춰 설 수 있다. 배터리 제조에 필수적인 흑연 음극재의 중간재를 100% 중국에 의존하기 때문이다. 그러나 우리 회사는 자체적으로 음극재 생산 능력을 갖추고 공장을 지을 계획이다.” 지난해 하반기 중국 당국의 요소수 수출 제한으로 국내에서는 디젤로 움직이는 자동차와 건설장비의 가동이 중단되면서 산업 일부가 마비됐다. 흑연 음극재도 우리나라가 자체적으로 생산하지 않으면 배터리 산업이 요소수 사태처럼 멈추는 대란이 재현될 수 있다는 경고다. 배터리 생산 수직 계열화에 나선 스타트업 인동첨단소재의 유성운(57) 대표를 최근 서울 서초구 서운로의 서울사무소에서 만났다. 최근 각광받는 2차전지 산업을 LG에너지솔루션이나 삼성SDI와 같은 대기업이 아니어도 할 수 있는지 반신반의하면서 찾았다. 우리가 먹거리로 삼는 배터리의 음극재는 전기를 저장하고 배터리의 수명을 결정하는 핵심 소재로 흑연이 주요 원료다. 배터리 가격의 18%를 차지한다. 시장조사 업체 SNE리서치에 따르면 연평균 39% 성장해 2025년엔 글로벌 음극재 수요가 135만 8000t으로 예상된다. ‘미래는 배터리를 가진 자가 세상을 지배한다’고 하지만 현재 전 세계에서 중국만 유일하게 음극재용 흑연 중간재를 생산한다. ‘중국만 생산한다’는 말에 고개를 갸웃거리자 유 대표는 “흑연은 우리나라뿐 아니라 세계 곳곳에 있는 흔한 광물이지만 음극소재 가공 처리를 하지 못한다”며 설명을 이어 갔다. “흑연을 음극재로 만들려면 머리카락 절반 두께인 40㎛(마이크로미터·100만분의1m) 이하로 부숴 흑연에 섞인 불순물을 걸러내야 한다. 이 과정에 염산·황산·불산 등의 독극물 수준의 화학물질이 사용되기에 중국에서도 방독면을 쓰고 작업한다. 산(酸)처리를 한 다음엔 흑연을 물로 씻는 작업 탓에 공기와 강이 심하게 오염된다. 이런 이유로 우리나라뿐 아니라 선진국에서는 흑연 가공 공장 설립 허가가 나지 않는다.” 일전에 외신에서 본 중국의 흑연 가공장 옆에 대규모 화학공장과 커다란 강이 있는 이유를 알 듯했다. 국내에서 흑연 음극소재를 만들겠다는 것은 결국 우리의 강과 공기를 오염시키는 것이 아니냐고 도발했다. 그의 답변이다. “다른 기업들은 흑연을 분쇄하면 그 굵기가 5~300㎛로 균일하지 못하다. 흑연 알갱이 크기가 40㎛ 이하만 활용하고, 나머지는 70% 정도 버려진다. 폐기되는 흑연을 우리 분쇄기에 넣었더니 크기가 1㎛로 균일하게 나왔다. 잘게 부서지면서 흑연 속의 불순물도 자연스레 분리됐다. 그러니 산처리를 하거나 세척 과정이 필요하지 않게 된 거다. 경북 포항시에 공장 부지 2만 2000평을 확보했고, 10GW(기가와트) 규모의 생산 공장 착공을 준비하고 있다. 음극재 생산이 무산되면 우리 배터리 산업은 중국에 휘둘리는 인질이 될 수 있다.” 흑연을 미세하고 균질하게 분쇄한다는 것은 쉬운 기술이 아니란다. 탄소로 구성된 흑연의 단단함은 다이아몬드와 같기 때문이란다.유 대표의 사업 출발은 방열(放熱) 시트 제조였다. 온갖 전자 제품이 작동하는 동안 발생하는 열을 밖으로 빼 식히는 방열 제품인 방열 시트를 제조하고자 달려들었다. 기기 내부의 열을 빼내지 못하면 오작동과 폭발 위험이 따르기 때문이다. 방열 소재로 열 전도성이 뛰어난 흑연이 제격이지만 결정적인 걸림돌이 있었다. 방열 시트는 미국 N사가 천연 흑연으로 만드는 특허 506개를 걸어 두고 독점적으로 생산하고 있다. 흑연으로 이 회사의 특허를 피해 방열 시트를 만드는 건 사실상 불가능했다. 이를 고민하던 유 대표는 2013년 여름 우연히 TV에서 포스코 용광로에서 흘러나오는 붉은 쇳물 위에 거뭇거뭇 뜬 부산물을 보고 ‘저건 용광로 열에 어떻게 견딜까’ 생각하다 가져와 성분을 분석했다. “분석해 보니 탄소가 99.97%였다. 고순도 탄소 덩어리였다. 이를 갈아 방열 시트를 만들고자 했지만 잘게 부술 수가 없었다. 탄소는 강철보다 7배 이상 단단하기 때문이다. 일본 분쇄기로 갈아 봤지만 오히려 기계가 망가졌다. 이때부터 탄소 덩어리를 분쇄하는 기술을 찾아 연구에 매달리다 3년 만에 성공해 원천 기술을 확보했다. 방열 시트인 복합 그래파이트를 만드는 데 성공했다. 흑연이 아니어서 경쟁사의 특허 침해의 소지도 없었다. 그러곤 2017년 4월 회사를 설립했다. 산업 부산물을 가공해 만든 우리 방열 시트의 두께는 100~1000㎛로, 주로 프리미엄 TV에 사용되며 노트북·게임기에서부터 전기차에도 쓸 수 있다. 올해 출시되는 8K TV에도 들어간다. 방열 시트는 향후 급성장이 예상돼 생산 확대도 고민하고 있다.” 탄소 덩어리를 잘게 가루 내는 이 분쇄기가 유 대표의 ‘보물 1호’다. 수많은 기술을 특허 등록했지만 이 분쇄기만큼은 특허 출원을 하지 않았고, 하지 않겠다고 했다. “특허 등록하는 순간 우리 기술이 고스란히 노출된다. 특허를 훔쳐 쓴 회사와 소송이라도 가면 수년이 걸린다. 그동안 중소기업인 우리는 진력이 다 빠진다. 상처뿐인 승리가 되지 않겠나. 지금도 분쇄기의 기술 탈취 시도가 끊임없이 이어진다.” 그가 부산물로 버려지는 흑연을 이 분쇄기에 넣었더니 곱고 균일하게 갈렸다. 이렇게 해서 음극재를 생산하는 회사가 되겠다고 나선 것이다. 특히 흑연 음극재에 실리콘을 섞으면 배터리의 용량이 크게 증가한다는 것은 학계에 알려진 사실이다. “실리콘을 코로나 바이러스 크기인 50nm(나노미터·10억분의1m)로 분쇄하는 것이 관건이다. 흑연보다 입자가 작아야 잘 섞이기 때문이다. 실리콘을 우리 분쇄기에 넣었더니 50~100nm 크기로 갈렸다. 2세대 배터리인 ‘실리콘 음극재’ 배터리 시제품을 만들었고, 국내외에서 인증받았다. 대용량 배터리에 필요한 실리콘 음극재를 공급하기 위해 2020년 FIC신소재라는 회사를 설립했고, 현재 포항에 양산 설비를 갖추고 있다. 그는 음극재의 궁극적인 기술인 ‘구상조립흑연’을 완성했다고 강조했다. “구상조립흑연은 기존 흑연보다 리튬이온의 이동 거리를 줄여 고출력 충전 및 방전이 가능하다. 전기차용 배터리에 적용하면 충전 시간이 획기적으로 단축된다. 순간적으로 큰 출력을 내야 하는 대형 트럭이나 버스도 전기차로 전환이 가능한 기술이다.” 대량생산된다면 배터리 산업에 지각변동을 불러올 기술로 보인다. 그는 배터리 완제품을 만드는 회사도 2018년 설립했고, 수도권에 공장 설립 부지를 찾고 있다. 배터리 음극재부터 완제품 생산까지 수직 계열화를 통해 최고의 배터리 제조 회사가 되겠다는 포부를 보였다. 사업을 하면서 가장 어려웠던 점을 묻자 유 대표는 “대기업도 못하는데 ‘고졸이 뭐 하겠나…’라는 시선과 ‘속임수 아냐’라는 말”이라고 털어놓았다. 하지만 그의 실력은 외국에서 먼저 인정받았다. 지난해 4월엔 영국 국영 배터리 산업화센터(UKBIC)의 초청을 받기도 했다. “돌고 돌아 배터리 제조로 왔다. 운명 같다. 고졸이지만 20대 때 수백억원을 모았다. 공부할 필요가 없었던 거다. 대학을 마치지 않았지만, 호기심이 생기면 몇 년씩 끝까지 파고든다. 외국 논문도 읽고, 기계를 직접 만든다. 이게 공부 아닌가.”

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.

삼성전자가 10일 온라인으로 삼성 갤럭시 언팩 2022행사를 개최하고 새로운 플래그십 스마트폰 갤럭시S22 시리즈와 갤럭시탭S8 시리즈를 전격 공개했다. 갤럭시S22 시리즈는 삼성전자 사상 가장 빠른 4㎚ 공정의 강력한 최신 프로세서를 지원하며 신경망처리장치(NPU) 업그레이드로 최대 73% 향상된 머신러닝(ML) 성능을 자랑한다. S22 시리즈는 각각 6.1형, 6.6형 디스플레이를 실은 S22와 S22플러스 그리고 6.8형 대화면을 적용한 S22울트라 3종으로 출시된다. 운영체제는 안드로이드 12와 삼성 OneUI 4.1버전으로 출고될 예정이다.S22와 S22플러스는 하우징(housing)과 카메라 범프(bump)가 매끄럽게 이어지는 컨투어 컷(Contour Cut) 디자인을 계승했다. 하지만 측면이 약간 평평해지면서 샤프한 인상을 준다. 디자인이 변한 S22 울트라의 경우 대표적인 특징(실루엣, 각종 버튼 부, S펜 슬롯 등)은 갤럭시노트20을 계승했다. 하지만 후면 카메라 범프가 사라지고 LG가 플래그십 모델 벨벳에서 선보인 워터 드롭(Water Drop) 디자인을 적용해 부드럽고 유려한 인상을 준다. S22와 S22플러스는 팬텀 화이트, 팬텀 블랙, 그린, 핑크 골드 4가지 색상을 기본으로 하며 S22플러스의 경우 크림, 바이올렛, 스카이 블루, 그래파이트 색상이 삼성닷컴 단독으로 출시된다. S22울트라는 팬텀 화이트, 팬텀 블랙, 그린, 버건디의 4가지 색상이 기본 제공되며 삼성닷컴 단독 컬러로는 레드, 그래파이트, 스카이블루의 3가지 색상이 준비됐다.갤럭시S22 시리즈는 다이내믹 아몰레드 2X 디스플레이가 탑재됐다. 갤럭시 S22의 부분 최대 밝기는 1300니트(nit·휘도의 단위) S22플러스와 S22울트라의 최대 밝기는 1750니트로 시인성이 향상됐다. 뿐만 아니라 전 기종에 주변 빛(조명)의 강도가 디스플레이에 미치는 영향을 고려해 시인성을 크게 향상시키는 솔루션인 비전 부스터가 적용됐다. 갤럭시 S22는 콘텐츠에 따라 최대 120㎐ 화면 주사율까지 가변적으로 조정된다. S22 울트라의 최대 주사율 범위는 1~120㎐로 S22와 S22플러스의 10~120㎐와 대비된다. 이로 인한 이점은 갤러리에서 사진을 감상하는 비교적 정적인 활동 시 전력 소모를 줄일 수 있다는 데 있다. S펜이 내장되도록 설계된 갤럭시S22울트라의 디스플레이는 인공지능(AI)을 이용 S펜의 궤적을 예측해 반응성을 높였다. 노트20울트라 대비 3배 이상 빠르다는 것이 삼성 측의 설명이다.갤럭시S22 시리즈는 하드웨어 개선보다 신경망처리장치(NPU) 퍼포먼스 향상과 소프트웨어 최적화로 카메라 셔터 랙, 렌즈 전환, 이미지 후보정(디테일 및 암부), 오토포커스, 심도 분석 등 사용자 경험을 한 단계 끌어올렸다. 향상된 슈퍼 HDR(눈으로 직접 보는 것과 최대한 가깝게 밝기의 범위를 확장하는 기술)은 역광의 불리한 촬영 환경에서도 보다 명료한 동영상 촬영을 할 수 있도록 만들어주는데 전작과 비교해 64배 더 생생한 컬러를 즐길 수 있다. 특히 광학식 손떨림 방지 기술(OIS)의 보정각은 58% 더 넓어져 촬영 안정성을 높였다. 갤럭시S22와 S22플러스는 전작 대비 약 23% 큰 이미지센서가 탑재됐고 향상된 AI 성능과 결합 나이토그래피(야간 저조도 촬영) 기능을 지원해 어두운 환경에서 다양한 색상과 디테일을 선명하게 표현해준다. S22 시리즈 전 기종의 후면 카메라는 독점적인 저반사 나노 코팅 기술의 슈퍼 클리어 글래스가 적용되면서 야간 촬영 시 빛 번짐 및 빛 반사의 걱정을 크게 줄일 수 있게 됐다. 그리고 오직 S22울트라의 광각 카메라에만 슈퍼 클리어 렌즈가 적용돼 있는데 삼성전자 측에서 정확한 차이점을 알려주지 않았다. 게다가 가변형 픽셀(Adaptive Pixel)은 조명에 따라 갤럭시 S22와 S22플러스 5000만 화소 고해상도 모드와 1200만 화소 고감도 사이를 전환한다. (단, S22울트라의 고해상도 모드는 1억 8000만 화소이며 고감도 모드는 1200만 화소이다.) 해당 기능은 동시에 사용할 수 있으며 밝고 선명한 사진을 위해 프레임을 쉽고 빠르게 결합할 수 있다는 게 삼성의 설명이다. 갤럭시 S22와 S22플러스의 전면에는 1000만 화소 듀얼픽셀 카메라가 장착됐다. 후면에는 5000만 화소 듀얼픽셀 광각 카메라, 1200만 화소 초광각과 1000만 화소의 망원 카메라를 탑재해 최대 30배 스페이스 줌(Space Zoom)을 지원한다. 갤럭시 S22울트라의 전면은 4000만 화소 듀얼픽셀 카메라가 후면은 쿼드 카메라 구성으로 1억 800만 화소 듀얼픽셀 광각 카메라, 1200만 화소 초광각 그리고 1000만 화소의 3배, 10배 망원 카메라가 탑재되어 최대 100배 스페이스 줌을 지원한다.갤럭시S22울트라의 방열 시스템은 흑연 시트와 베이퍼 챔버(열 분산기) 더불어 나노섬유의 신소재인 nano-TIM(Thermal Interface Material)이 사용됐다. 삼성전자에 따르면 “최신 TIM은 더 두꺼운 형태의 새로운 젤을 이용 열을 더 빨리 전달한다. 기존 제품보다 3.5배 더 빠른 열전도 효과를 보여준다”라고 밝혔다. 갤럭시 S22울트라는 효율적인 열 방출로 성능 저하 현상을 최대한 늦춰 쾌적한 사용 환경을 제공해 줄 것으로 보인다.갤럭시S22부터 S22울트라 순으로 3700, 4500, 5000mAh의 배터리가 탑재됐고 45W 고속 충전 기술은 갤럭시S22플러스 이상부터 지원된다.　 S22 시리즈의 전기종에는 알루미늄 소재 중 가장 튼튼한 아머 알루미늄이 사용됐으며 방수 방진에 IP 68등급이 적용됐다. 액정을 보호하는 강화유리로는 코닝의 고릴라 글래스 빅투스플러스가 최초 적용돼 내구성을 한 단계 끌어올렸다. 그밖에 S22플러스와 S22울트라의 경우 기존 와이파이6 보다 2배 빠른 와이파이 6E를 지원해 쾌적한 온라인 환경을 제공한다.  국내의 경우 갤럭시 S22와 S22플러스는 256GB(8GB RAM) 메모리를 탑재한 단일 모델로 출시되며, 가격은 각각 99만 9900원, 119만 9000원이다. 갤럭시S22울트라의 경우 256GB, 512GB(12GB RAM) 모델은 145만 2000원, 155만 1000원이다. 삼성닷컴 단독으로 판매되는 1TB(12GB RAM) 모델의 출고가는 추후 공개될 것으로 보인다. 갤럭시 S22 시리즈는 14일부터 21일까지 사전 판매를 진행하며 25일부터 국내를 포함한 전 세계 시장에 순차적으로 출시된다.

지난 3일 대선후보 TV토론에서 ‘RE100’이 거론되면서 새삼스레 세간의 화제가 됐다. 기업이 사용하는 전력을 100% 태양광·풍력 등의 재생에너지로 충당한다는 개념의 RE100은 에너지 전환 과정에서 기업의 자발적 역할을 강조하는 것이라 할 수 있다. RE100을 둘러싼 논란은 우리 사회가 아직도 에너지 전환의 필요성에 대해 충분히 인식하지 못하고 있음을 단적으로 보여 준 사례라고 할 수 있다. 그동안 에너지 전환과 관련한 논의는 주로 재생에너지 비중 확대와 석탄화력발전소 폐쇄, 전기자동차 보급의 타당성과 속도를 중심으로 진행돼 왔다. 반면 태양광 발전소와 풍력발전단지, 그리고 전기자동차로 대표되는 재생에너지 기반 전력시스템 구축에 필요한 막대한 광물자원을 어디에서 어떻게 조달할 것인지에 대한 논의는 거의 이뤄지지 않았다. ●풍력발전 광물, 가스화전의 9배 필요 내연기관 자동차의 경우 대당 약 33㎏의 구리와 망간이 필요했지만 전기자동차의 경우 6배 이상 많은 광물자원이 필요하다. 전기자동차의 핵심인 이차전지에 리튬, 니켈, 코발트, 망간 및 흑연이 대량으로 필요하기 때문이다. 그런가 하면 풍력발전의 경우 일반적인 가스화력 발전에 비해 9배 이상 더 많은 광물자원을 필요로 한다. 희토류 원소 역시 풍력 발전기와 전기자동차의 모터에 필수적으로 포함되는 영구자석의 성능 향상을 위해 대량으로 사용된다. 에너지 전환은 현재보다 더 많은 전기를 생산하고 소비하는 것을 전제로 하기 때문에 이를 위해서는 대량의 구리와 알루미늄이 필요하다. 구리가 모든 전기 기술의 기초라는 사실은 재생에너지에도 동일하게 적용된다. 분산형 전력망 구축을 위해서는 새로운 송전망 건설이 필수적인데 여기에 소요되는 구리와 알루미늄의 수요량도 현재보다 증가할 것이 확실하다. 국제에너지기구(IEA)의 전망에 따르면 전 세계 전력망 건설에 필요한 연간 구리 수요는 2020년 500만t 규모인데 2040년에는 750만~1000만t으로 증가할 것으로 예상된다. 알루미늄 수요도 2020년 900만t 규모에서 2040년 1200만~1600만t으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 재생에너지로의 전환은 코발트, 구리, 리튬, 니켈, 희토류 등 일명 ‘전환광물’에 대한 수요를 증가시킬 수밖에 없다. 충분하고 안정적인 전환광물 공급이 에너지 전환의 핵심 요소인 것이다. 깨끗하고 청정한 에너지 공급을 위해서는 거대한 광산이 필요하다는 건 분명 모순이다. 그러나 현실이기도 하다. 에너지 전환 가속화로 광물 수요는 급증하고 있는 상황이다. IEA 추산에 따르면 2050년까지 ‘탄소중립’, 넷제로(Net Zero)를 달성하기 위해서는 전환광물이 지금보다 6배 이상 더 많이 필요하다. 문제는 이러한 광물이 과연 충분할 것이냐, 그리고 안정적으로 공급될 것이냐에 있다. 현대사회의 근간이 되고 있는 석유의 경우 러시아, 미국, 사우디아라비아가 최대 생산국 지위를 유지하고 있지만 이들의 비중은 전체 생산량의 40% 수준에 머무르고 있다. 이에 비해 전환 광물은 특정 국가의 비중이 매우 높다. 니켈의 경우 인도네시아가 전체 생산량의 33%를 차지하고 있고 코발트는 콩고민주공화국이 69%를 점하고 있다. 흑연과 희토류의 경우 중국이 64%, 60%를 공급한다. 리튬도 호주가 52%로 절반 이상을 공급하고 있다. 전환광물 대부분이 상위 3개국 점유율이 80% 수준에 이를 만큼 특정국가 의존도가 매우 높은 특징을 지니고 있는 것이다.●니켈·희토류 등 특정국가 의존도 높아 더 큰 문제는 이들 광물을 정련하고 제련하는 과정 대부분이 중국에서 이루어지고 있다는 점이다. 중국은 희토류 가공의 87%를 점하고 있을 뿐만 아니라 니켈(35%), 구리(40%), 코발트(65%), 리튬(58%) 등도 절대적인 가공 점유율을 기록하고 있다. 에너지 전환의 속도가 빨라질수록 중국에 대한 의존도는 더욱 높아질 수밖에 없는 구조인 것이다. 보다 더 근본적인 문제는 과연 인류가 필요로 하는 양을 확보할 수 있을 것인가이다. 프랑스석유에너지연구소(IFPEN)의 분석에 따르면 2050년까지 세계 평균기온 상승을 섭씨 4도 이하로 묶어 두기 위해서는 현재까지 확인된 코발트의 62%, 구리 82%, 니켈 48%를 채굴해야 한다. 파리협정에서 요구하고 있는 섭씨 2도 이내 상승을 달성하기 위해서는 코발트의 93%, 구리의 96%, 니켈의 56%를 채굴해야 한다. 그런데 현실적으로 이런 규모로 잠재 매장량 대부분을 채굴하는 것은 매우 어렵다. 게다가 이들 광물의 가격 상승을 유발함으로써 인류가 목표로 하는 에너지 전환을 어렵게 할 수 있다. 원자재 가격은 에너지 전환에 필요한 기술의 비용 구조에서 중요한 요소를 차지하고 있다. 리튬 이온 배터리의 경우 기술개발과 규모의 경제를 달성하면서 지난 10년 동안 전체 비용을 90%까지 낮췄다. 그러나 이 과정에서 전체 배터리 생산 비용에서 차지하는 원자재 비중은 5년 전의 40~50% 수준에서 50~70%로 높아졌다. 리튬과 니켈 가격이 동시에 2배가 된다면 배터리 생산 능력이 2배로 증가할 때 기대할 수 있는 단위 비용 절감을 무력화할 수 있는 것이다. 수요 증가로 인한 가격 상승은 새로운 광물자원의 탐사로 이어져 수요를 충족시킬 수 있다는 반론도 물론 제기될 수 있다. 그러나 광물자원의 탐사와 채굴은 일반적인 제조업에 비해 훨씬 더 긴 시간을 필요로 한다. 현재까지 알려진 주요 광산의 경우 발견에서 생산까지 평균 16.5년이 소요된 것으로 분석되고 있다. 더 큰 문제는 이미 주요 광산의 질적 저하가 나타나고 있다는 점이다. 채굴 비용이 낮은 광산은 이미 개발돼 사용됐기 때문에 앞으로 개발될 광산은 품질이 낮을 가능성이 크며, 이러한 곳에서 생산되는 광석에서 필요한 양을 추출하기 위해서는 더 많은 생산비용과 에너지가 들고 더 많은 폐기물을 만들어 낼 수밖에 없는 것이다. 또한 현재 진행되고 있는 기후변화로 인한 영향이 두드러진 지역에 이들 전환광물이 집중적으로 매장돼 있는 점 역시 안정적인 공급을 어렵게 하고 있다. 이와 더불어 ESG(기업의 비재무적 요소, 즉 환경·사회·지배구조)를 중시하는 기업 경영의 흐름 역시 광업에 대한 투자를 축소시키고 있다. 광업의 특성상 자연환경을 훼손하고 지역사회에 대한 대규모 이주 등을 수반할 수밖에 없기 때문에 ESG 관점에서는 적절하지 않은 활동으로 간주되며, 이에 따라 기업 및 금융기관은 관련 투자에 대해 소극적 태도를 보일 가능성이 높고, 이는 생산 증가를 어렵게 할 것이다. ●정부, 자원외교 논란에 ‘뒷걸음’ 에너지 전환은 의지로만 되는 것은 아니다. 더 높은 재생에너지 비율과 온실가스 감축목표를 제시하더라도 실제 달성을 위해서는 이에 필요한 물리적 수단과 원료들이 필요함은 명백하다. 깨끗하고 무한할 것 같은 재생에너지 확대를 위해서는 명확하게 유한한 광물자원을 더 많이 확보해야 한다는 사실을 우리는 간과하고 있다. 전환광물 확보를 위해 적극적인 해외투자가 필요한데도 우리는 최근 자원외교를 둘러싼 논란 속에 코발트 가격 상승이 시작되는 상황에서 해외 사무소를 철수시켰고, 확보해 놓은 구리 광산도 매각하는 우를 범했다. 에너지 전환이 우리가 달성해야 할 목표라면 이에 걸맞은 시스템과 체계를 구축하도록 노력해야 한다. 광물자원을 확보하기 위한 투자 외에도 기존에 생산된 제품에서 이를 회수하고 재활용할 수 있는 기술 개발에 적극적으로 나서야 할 것이다. 무엇보다도 최소 15년 이상 소요되는 장기간의 투자와 기다림을 지속할 수 있는 체계와 제도의 정비, 그리고 실패를 용인할 수 있는 자세가 필요하다.

“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.

●신소재 그래핀, 차세대 산업 만능 소재로 주목‘일찍 일어나는 새가 벌레를 잡아 먹는다’ ‘꿈의 신소재’ 그래핀 기술 확보를 두고 세계 각국이 기술과 시장 선점을 위한 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 특히 ‘기술 냉전’ 중인 중국과 미국을 비롯한 서방은 반도체와 희토류의 무기화에 이어 그래핀으로 전선을 확장하고 있다. 그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 단단하기는 강철의 200배에 이른다. 동시에 형태를 마음대로 변형할 수 있는 유연성과 신축성이 좋은 데다 어디에든지 적용 가능할 정도로 투명하다. 이런 특징에 반도체 제조와 디스플레이, 양자컴퓨터, 전기 자동차와 의료, 우주·항공을 비롯해 군사 분야에서도 다양하게 쓰일 수 있다. 그래핀을 차세대 산업의 혁신적인 소재로 보는 국가들은 첩보전을 방불케할 정도로 기술 확보에 치열하다. 29일 외신 보도와 업계에 따르면 차세대 산업의 ‘게임 체인저’가 될 그래핀 연구를 주도하는 국가는 영국이다. 2004년 그래핀을 처음 만든 영국은 그래핀에 사활을 걸다시피 투자하고 있다. 영국은 맨체스터대학에 국립그래핀연구원(NGI)를 설립, 2011년부터 6100만 파운드(980억원 상당)를 투입했다. 또 2014년부터 2억 9500만 파운드(4700억원 상당)를 투입했다. 맨체스터대학은 흑연에서 그래핀을 처음 분리해낸 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 교수가 재직하던 곳으로, 이들은 2010년 노벨상을 받았다. ●중국 그래핀 기업 인수 추진에 영국 발칵…투자 경계령도이뿐 아니다. 영국에서는 제대로 입증된 기술력을 갖추지 못한 기업들도 그래핀 기업으로 포장하면 투자금이 몰릴 정도다. 오죽하면 ‘묻지마 투자’에 영국 금융감독청(FCA)가 2017년 그래핀 투자 경계(alert)를 발령했을 정도다. 영국 남부 웨일스 항구도시 스완지에 있는 퍼페투스(Perpetuus)를 중국 지본이 인수하려한다는 영국 일간 가디언의 지난해 9월 보도로 영국이 발칵 뒤집어졌다. 일반인들에게 잘 알려져 있지 않지만 퍼페투스는 그래핀을 만드는 회사로, 영국 정부는 국가 안보를 이유로 중국 학자 저우종푸가 퍼페투스 인수를 추진한 것으로 보고 국가 안보차원에서 조사하고 있다. 저우종푸의 자금엔 배후가 있는 것으로 보고 있다.중국은 이미 그래핀을 미래 핵심산업으로 보고 기술 확보전을 벌이고 있다. 중국의 국가 최고지도자가 관심을 갖고 주시하는 분야다. 2015년 영국을 방문한 시진핑 국가주석이 맨체스터대학의 국립그래핀연구원(NGI)을 방문할 정도로 관심을 표했다. 국가 안보를 이유로 미국과 영국의 5세대(5G) 통신인프라망에서 배제된 중국 거대 통신 제조업체 화웨이는 2015년 맨체스터의 NGI에 4000만 파운드(640억원 상당), 케임브리지 그래핀 센터(CGC)에 4000만 파운드를 각각 지원하면서 기술 확보를 노리고 있다. 중국은 그 체제 특성상 그래핀에 얼마나 투자하는지 베일에 가려 있다. 2018년엔 싱크탱크인 호주 전략 정책 연구소(ASPI)는 중국이 군사 정보를 확보하기 위해 영국 대학에 군인을 유학생으로 위장해 보냈다고 주장한 바 있다. ●“투자 간만 보는 한국 대기업… 국가가 장기 지원해야”유럽연합(EU)는 그래핀 연구를 선도하기 위해 ‘그래핀 플래그십’에 2013년부터 10억유로를 투자하고 있다. EU는 회원국끼리 광범위한 협업체제를 구축했다. 이는 단일 연구 프로젝트로 최대 지원금이다. 한국 역시 그래핀에 연구가 깊어 상당한 특허를 보유하고 있지만 국가적 지원이 절실하다. 각국이 민간 수준을 넘어 국가적 차원에서 지원하고 있다. 업계 관계자는 “그래핀이 얼마나 확장성이 있을 지에 대해 대기업들은 반신반의하면서 적극적인 투자 없이 간만 보는 정도”라며 “구슬이 서말이라도 꿰어야 보배이듯 응용 분야를 빨리 찾아내는 것이 가장 급하다”고 말했다. 반면에 미국은 그래핀 연구에 상당히 뒤쳐져 있다. 미국은 역사적으로 첨단 연구와 기술 개발의 선도적 역할을 많이 해 왔지만 그래핀에서는 상당히 뒤쳤다는 자성이 나오고 있다. 미국은 2017년 3월부터 하원 ‘에너지 상업 소위윈회’에서 미국이 연구에 얼마나 뒤쳐져 다루면서 반전을 꾀하고 있다. 미국 국방부, 국립과학재단(NSF), 에너지부가 펀딩하면서 그래핀 연구에 실탄을 쏟고 있다. NSF가 2800만달러(334억원 상당), 국방고등연구계획국(DARPA) 3000만달러(350억원 상당)를 투입하고 있다. 이와 관련, 홍병희 그래핀스퀘어 대표(서울대 화학과 교수)는 “그래핀과 같은 첨단 분야는 소재 대량 생산에서부터 응용제품 개발까지 수십년이 걸리지만 우리나라는 정부가 지원하는 자금은 단기 성과에 급급하다”며 “장기적인 안목으로 최소 십년 이상 지원 계획이 있어야 한다”고 말했다.

그래핀(graphene). 탄소 원자를 벌집 모양의 격자 구조로 펼친 2차원 물질이다. 보통 사람들에겐 생소한 말이지만 산업계에서는 ‘꿈의 신소재’로 불린다. 강철보다 200배 이상 강하고, 두께는 머리카락의 100만분의1 정도로 얇으며, 열과 전기 전도성이 뛰어난 최첨단 나노 소재다. 유연성과 신축성도 좋다. 찰스 슈와브 세계경제포럼(WEF) 회장은 “그래핀이 가격 경쟁력까지 갖추면 제조업과 인프라 산업의 판도를 뒤흔들 것”이라고 예측했다.그래핀 1㎛(마이크로미터·100만분의1m)의 가격은 1000달러 이상으로, 그램(g)으로 환산하면 지구상에서 가장 비싼 물질이다. 세계적인 투자가 짐 로저스는 “그래핀은 4차 산업을 선도할 획기적인 신소재”라고 평했다. 이런 그래핀을 더이상 꿈속이 아니라 ‘현실의 소재’로 만든 홍병희(51) 그래핀스퀘어 대표를 지난 11일 경기 수원시 영통구 광교로 차세대기술연구원에서 만났다. ●‘그래핀 토스터’ CES에서 극찬 홍 대표가 만든 그래핀은 지난 5~8일 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 정보통신기술(ICT) 전시회인 CES에 처음 선보였다. “그래핀은 사실 투명해서 소재 자체를 보여 주기는 어렵다. 그래서 그래핀을 응용한 투명 조리기구를 선보였다. 에디슨이 발명한 열선 토스터기를 100년 만에 대체하는 투명 발열 토스터를 시제품으로 만들어 들고 나갔다. 정말 인기가 많았고, 혁신적이라는 찬사를 많이 받았다. 식빵을 구워 줘서인지 우리 부스 앞에는 줄이 길었고, 문의도 많았다. 그래핀의 발열 원리를 이용한 것으로, 식빵이 구워지는 과정을 볼 수 있었다. 문의와 투자 제의도 많이 받았다.” 식빵이 ‘겉바속촉’(겉은 바삭하고 속은 촉촉한 상태)이니 고기를 구울 때 뒤집을 필요가 없다느니 하는 설명이 이어졌다. 하지만 세계적인 석학 슈와브나 로저스의 찬사를 받는 그래핀이 ‘겨우’ 식빵을 굽는 용도라니 하는 생각이 들었다. 이론적으로만 존재하던 그래핀을 처음으로 물질로 만든 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 영국 맨체스터대 교수에게 2010년 노벨 물리학상을 안긴 업적을 생각하면 약간 맥이 풀렸다. 이런 표정을 눈치챈 홍 대표의 설명이다. “요즘같이 춥고 눈이 많이 오면 자동차 앞유리가 꽁꽁 얼어붙는다. 이를 녹이려면 현재 테슬라가 15분 정도 걸린다. 제상히터(유리창에 낀 성에를 제거하는 난방장치)를 가동하면 전기차의 생명인 배터리 소모도 심하다. 하지만 앞유리를 그래핀으로 처리하면 녹이는 데 5분도 채 걸리지 않는다. 작동 원리는 식빵 조리기구나 마찬가지다. 전기차의 앞유리에는 그래핀이 들어가는 것이 기술 표준이 되도록 추진하고 있다.”●치매·파킨슨병 치료 연구도 진행 아무리 전기차가 ‘슈팅’하는 산업이라곤 하지만 그래핀의 용도가 제상히터 정도인 것으론 부족하다. 허탈함을 달래 주듯 홍 대표는 5나노미터(㎚·10억분의1m) 이하의 반도체에서는 수율을 높이고 불량률을 낮추는 데 필수적인 마스크 기술에 그래핀이 적격이라고 설명했다. 그는 “실리콘이라는 소재가 실리콘밸리를 만들고 오늘날의 반도체와 정보기술(IT)로 꽃을 피우듯 그래핀도 플랫폼 소재”라고 강조했다. “그래핀은 반도체, IT, 배터리, 에너지, 자동차, 항공·우주 심지어 의료까지 온갖 분야에 다 쓰일 수 있다.” 그동안 현실 세계에 없던 소재가 등장했으니 홍 대표도 그 쓰임새가 어디까지일지 짐작하지 못했다. 그래핀을 크게 만들면 산업 용도로 쓰이지만, 극히 미세하게 만드는 작업도 병행하고 있다. “탄소 원자는 용해성이 좋고, 독성도 적다. 그래핀 양자점(그래핀을 나노 크기로 만든 것)이 동물 실험에서는 난치병 치료에도 효과가 있는 것으로 나타났다. 제약 및 바이오 전공자들과 함께 치매와 파킨슨병 치료 연구도 진행하고 있다. 이를 위해 회사 바이오그래핀도 설립했다.” 미국 국립의료원(NIH)과도 공동연구개발 계약을 맺었고 향후 임상시험도 함께할 예정이라고 밝혔다. ●한국 그래핀 양산 종주국 만들어 홍 대표는 어떻게 그래핀에 빠져들었을까. 포항공대에서 학사부터 박사 학위까지 받은 그는 2004년 미국 뉴욕 컬럼비아대로 유학 갔다. 그래핀 연구의 선구자 김필립 교수와 함께 흑연을 나노 크기로 잘라 그래핀을 만드는 과정을 연구하는 가운데 가임·노보셀로프 교수가 흑연 가루에 스카치테이프를 붙였다 뗐다를 반복하는 방법으로 그래핀을 만들었다. “초등학생도 할 수 있는 방법이어서 너무 허탈했다. 하지만 이런 방법으로는 대량생산하는 데 한계가 분명했다.” 2007년 귀국해 성균관대에서 그래핀 제조에 매달렸다. 탄소를 흑연에서 뽑는 것이 아니라 화학자답게 탄소와 수소로 구성된 메탄가스에서 수소를 분리해 내는 방법을 쓴 것이다. “메탄가스에서 구리를 촉매로 사용해 화학반응을 일으켜 수소를 분리하고 남은 탄소를 그래핀으로 만드는 ‘화학기상증착법’(CVD)으로 손톱 크기만 한 그래핀을 만드는 데 세계 최초로 성공했다. 이를 체계적으로 확대한 것이 ‘롤투롤’(R2R) 방식으로, 대량생산과 실용화의 길을 연 것이다. 롤투롤로 윤전기에서 신문을 찍어 내듯 고품질의 그래핀을 연속적으로 대량생산하는 게 가능하게 됐다. 한국을 그래핀 양산의 종주국으로서의 위치에 올린 기술이다. 80여개 대학과 연구기관으로부터 그래핀 샘플 요청이 쇄도했다. “당시엔 ‘무주공산’이란 말이 실감 났다. 발표 논문도, 특허도 다 세계 최초였고, 당시 우리 연구실이 하는 게 다 처음이었다.” 그가 2009년 발표한 ‘대면적 그래핀 합성법’과 2010년 8월호 네이처지 표지를 장식한 ‘대면적 그래핀 연속 합성법’ 논문은 2009년 이후 지금까지 화학 분야에서 인용도 1, 2위 자리를 지키고 있다. 홍 대표의 논문만으론 믿을 수 없었던 노벨상 수상자들이 수상 직전인 2010년 8월 한국을 방문해 그의 대량생산 방식을 직접 확인하기도 했다. 그래핀 제조와 관련된 국제특허도 80여건에 이른다. 2011년 서울대로 옮겼고, 이듬해에 교내 벤처로 그래핀스퀘어를 창업했다. ●‘그래핀밸리’ 약속에 본사 포항 이전 창업 10년째인 지난해 10월 본사를 경북 포항으로 이전했다. 그는 1만평에 이르는 공장 청사진을 보여 주면서 “제조업 기반의 벤처는 수도권에서는 땅값이 너무 비싸 공장을 차리기 어렵다. 포스코의 전폭적인 지원과 포항시와 경북도가 미국의 실리콘밸리처럼 그래핀 관련 기업들을 모으는 ‘그래핀 밸리’를 만들겠다고 한 약속을 믿고 이사했다. 포항에 연고가 없는 제자들도 따라가겠다고 한다”고 말했다. 세계 시장을 장악하기 위해 2024년까지 연간 10만㎡, 2025년까지 100만㎡를 생산할 계획을 세워 두고 있다. 글로벌 자동차사 GM과는 이미 시제품 공급 계약을 맺고 6년째 공동개발을 이어 가고 있지만 그래핀을 이용한 ‘킬러 제품’ 개발이 시급해 보인다. 기업 공개(IPO)에 대해 물었더니 홍 대표는 이르면 연말쯤 상장할 계획이란다. “당초 코스닥을 생각했는데 이번 CES 때 받은 투자 제의를 들여다보고 있다. 미국 뉴저지주가 그래핀 제조 공장 유치에 적극적이어서 미국 법인을 통한 나스닥 상장도 고려하고 있다.”

요즘 언론에서 가장 많이 다루는 용어 중에 ‘탄소중립’이 있다. ‘탄소’는 무엇이고 ‘중립’은 또 무슨 말일까? 오늘은 ‘탄소중립’에 대해 독자들이 쉽게 이해할 수 있도록 살펴보려고 한다. ‘탄소중립’의 탄소(C)는 수소(H), 산소(O), 질소(N), 황(S)과 함께 생물체를 구성하는 5대 기본 요소이다. 연필심과 같은 흑연, 검댕, 다이아몬드 등이 모두 탄소로 이루어진 물질이다. 탄소는 생물체에서 가장 많은 물질인데, 특히 화석연료에 많다. 국내 무연탄은 약 60%, 유연탄은 약 70%, 휘발유는 88%가 탄소이다. ‘탄소중립’이라고 할 때 ‘탄소’는 진짜 탄소(C)가 아니고 탄소와 산소가 결합된 이산화탄소(CO2)를 말한다. 이산화탄소는 대표적인 온실가스로 주로 화석연료 연소 때 발생하며 전체 온실가스의 92%가 이산화탄소이다. 그래서 이산화탄소는 온실가스의 대명사로 쓰이는데, 이것을 더 줄여서 ‘탄소’라고 부르는 것이다. ‘탄소중립’에서 ‘중립’의 사전적 의미는 “어느 편에도 치우치지 아니하고, 분쟁 발생 때 중간 입장을 지킴”이다. 흔히 보수와 진보 사이의 중립, 미국과 중국 무역분쟁의 중립과 같이 사용되고 있다. 그런데 ‘탄소중립’의 중립 의미는 좀 다르다. 온실가스 배출을 플러스(+)라고 하면 온실가스 흡수 및 제거는 마이너스(-)가 되는데, 배출량과 흡수·제거량이 같아지는 즉, 실제 온실가스 배출이 제로(0)가 되는 상태를 탄소중립이라고 말한다. 탄소가 온실가스의 대명사로 사용되고 있으므로 탄소제로라 해도 되겠다. 2020년 12월 문재인 대통령이 우리나라의 ‘탄소중립’ 비전을 밝힌 이후 한국에선 탄소중립위원회 출범과 ‘2050 탄소중립 시나리오’ 확정, ‘탄소중립기본법’ 제정 등 숨가쁜 일정을 소화했다. 그리고 마침내 지난해 11월 1일 영국 글래스고 기후변화총회에서 문 대통령은 전 세계를 대상으로 우리나라의 ‘2050년 탄소중립’을 선언했다. ‘탄소중립’은 우리나라만 선언한 것이 아니다. 유럽연합(EU)ㆍ영국ㆍ미국ㆍ일본 등은 2050년, 독일은 2045년 탄소중립을 선언했고 중국ㆍ인도 등은 2060년 이후에 하겠다고 한다. 이렇게 탄소중립을 선언한 나라가 140여개국이고 그 배출량은 전 세계 온실가스 배출량의 3분의2가 넘는다. ‘탄소중립’은 ‘탄소 순배출 제로’이며 정확히는 ‘온실가스 순배출 제로’, 더 줄이면 ‘온실가스 제로’이다. ‘탄소중립’(Carbon Neutral)은 영어를 직역한 것이지만 우리말로는 ‘온실가스 제로’라고 하면 좋겠다. 그렇게 되면 온실가스 감축 주체인 국민과 기업은 ‘온실가스 제로’를 위한 대책을 쉽게 이해하게 되고, 그 의미를 알게 된다면 기후변화 대책을 더 적극적으로 지지하고 함께할 것이다. 이 시대 가장 뜨거운 주제인 ‘탄소중립’은 ‘탄소 제로’이고 ‘온실가스 제로’이다.

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.

서아프리카 시에라리온에서 1999년 벌어진 내전은 ‘블러드 다이아몬드’(피의 다이아몬드)란 제목의 영화로 만들어졌다. 다이아몬드 지역을 둘러싼 세력 다툼이 벌어지며 수천 명이 죽고 수만 명의 난민이 발생한 참상을 배경으로 삼은 영화다. 이후 2003년 40개국이 분쟁 지역 다이아몬드 유통을 방지하는 ‘킴벌리협약’에 서명했지만 다이아몬드 산업을 둘러싼 이권세력이 완전한 평화를 이루고 있다는 기대는 크지 않다. 다이아몬드를 향한 전 세계의 수요, 서구 자본과 현지 노동력이 결합한 제국주의적 양상, 이권에 눈뜬 현지 세력이 팽팽한 긴장 구도를 형성하며 언제 분쟁이 터져도 이상하지 않은 체제가 유지돼 온 탓이다. 결국 ‘블러드 다이아몬드’는 전 세계, 그중에서도 주요국이 구하는 자원이 낙후된 특정 지역에 몰려 있을 때 벌어지는 비극을 보여 주는 사례다. 패권국가들이 자원을 통제하기 위해 경쟁을 벌이고, 현지인은 삶의 터전을 잃고 저임금 노동자로 착취당하고, 그나마 현지로 배정된 이권은 소수가 독점하는 ‘자원의 저주’다. 신재생에너지 시대가 열리며 새로운 광물이 주목받으며 한동안 잊혀졌던 ‘자원의 저주’에 대한 두려움이 떠오르고 있다. ●美 “中 아동 착취” vs 中 “美 뇌물 의혹” 다이아몬드를 향한 전 세계 열망이 예전에 비해 덜해진 요즘 아프리카에서 가장 주목받는 광물은 콩고민주공화국의 코발트다. 지난 세기까지 코발트는 구리 퇴적층에서 추출되는 부차적인 광물일 뿐이었으나 리튬, 니켈, 흑연과 함께 2차전지 핵심 원료로 주목받게 된 이번 세기부터 판도가 바뀌었다. 전 세계 코발트 매장량의 약 절반을 보유했고 2019년 생산량 기준으로 약 3분의2를 감당한 콩고를 향한 관심이 커지고 있다. 특히 중국 광물회사인 뤄양 몰리브덴(CMOC)이 2016년 콩고의 최대 코발트 광산인 텡게풍구루메를 사들인 데 이어 2020년 키산푸의 또 다른 광산을 사들이면서 서구의 경계감이 커지고 있다. 콩고 코발트 채굴에서 중국의 영향력이 커지자 영국 가디언, 미국 뉴욕타임스(NYT) 등이 콩고 코발트 광산에서의 아동노동, 저임금 노동 착취, 콩고 관리의 부패 문제를 다뤘다. 이에 친중국 매체들은 중국에 앞서 미국이 콩고 광산업을 장악했던 시기 동안 서구 역시 콩고 관리에게 뇌물을 줬다는 의혹을 제기하며 맞불을 놓았다. 이쯤 되면 아프리카에 있었다는 이유만으로 콩고의 코발트에서 피의 다이아몬드만 연상할 일은 아니다. 오히려 냉전 시대 석유가 매장된 중동 지역을 중심으로 벌어졌던 힘의 각축, 그 과정에서 부와 힘을 축적해 나간 산유국이 두 차례 석유파동(오일쇼크)을 일으켰던 당시를 떠올릴 필요가 있다.더욱이 지난해 제26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP26) 이후 주요국이 석탄 사용을 줄이기로 약속한 이상 지금은 화석연료의 영향력이 줄어드는 만큼에 비례해 신재생에너지 관련 광물들을 향한 수요가 급증할 것으로 보이는 시점이다. 국제에너지기구(IEA)는 지난해 5월 발간한 ‘청정에너지 전환에서 핵심 광물의 역할’ 보고서에서 “전 세계가 탄소 배출을 줄이고 재생에너지 사용을 늘리면서 전반적인 광물 수요가 2040년 6배까지 늘어날 것”이라면서 “광물별로, 산업별로 수요 증가폭이 큰 차이를 보일 것”이라고 밝혔다. IEA는 이를테면 전기차를 만들 때 일반 자동차에 비해 6.0배 많은 광물이 투입되고 육상 풍력발전소를 만들 때엔 비슷한 크기의 가스화력발전소를 건설할 때보다 9배 많은 광물이 소요된다고 설명했다. 그나마 IEA가 예측한 수요는 파리기후협정에서 각국이 약속한 기후변화 억제 목표를 기준으로 설정한 것인데 지난해 11월 영국 글래스고에서 개최된 COP26을 계기로 각국이 에너지 전환 속도를 높인다면 광물 수요 역시 더 빠른 속도로 늘 전망이다. 이 같은 수요 증가에도 광물자원 부족이 최대 위협으로 꼽히진 않았다. 수요가 빠르게 늘긴 하지만 채굴 경제성을 갖춘 매장량 역시 늘고 있기 때문이다. 오히려 문제는 일부 광물이 특정 지역에 몰린 것이다. ●리튬 남미 3국 60% 매장… 값 445%↑ IEA는 “석유가 전 세계에서 생산되고 거래되는 반면 코발트와 리튬, 일부 희토류는 상위 3개국이 전 세계 생산량의 75%를 차지한다”고 설명했다. 예를 들어 세계 리튬 매장량의 60%가 남미의 볼리비아, 칠레, 아르헨티나에 걸쳐 있는 ‘리튬 삼각지’에 몰려 있다. 니켈은 인도네시아, 호주, 브라질이 전 세계 매장량의 60%를 담당한다. 보다 더 큰 문제는 광물 가공에서 중국의 영향력이 절대적이란 점인데 석유 시대 미국이 채굴과 가공을 선도하는 핵심 역할을 수행했던 점과 대비되는 부분이다.탄소중립을 위해 필수적인 광물이 특정 국가에 편중돼 있고 가공의 대부분을 중국이 주도하는 환경에서 가장 우려되는 건 오일쇼크와 같은 경제 충격의 재현이다. 실제 공급망 위기가 겹친 지난해를 기점으로 주요 광물 가격은 급등했다. 한국광해광업공단 가격 정보를 보면 지난해 초 t당 1만 7344달러이던 니켈 가격은 지난해 말 2만 925달러로 20.6% 상승했다. 같은 기간 코발트 가격은 t당 3만 3000달러에서 7만 195달러로 112.7% 폭등했다. 지난해 말 리튬 가격 역시 ㎏당 264.5위안으로 연초 48.5위안에 비하면 445.4% 급등했다. 전 세계 각국이 일제히 탄소중립 정책의 시동을 걸며 수요가 늘어난 반면 공급이 충분치 않아 생기는 가격변동으로 분석되지만 신재생에너지 시대 광물 수급이 일으킬 경제 충격의 양상은 석유 시대와는 다를 것이란 견해도 있다. 에너지경제연구원은 지난해 ‘청정에너지 전환 핵심 광물의 지속가능 공급을 위한 제언’ 보고서에서 안보 측면에서의 광물자원 확보의 중요성이 커지고 있음을 강조하면서도 석유 시대 공급 장애와 광물자원 공급 장애의 양상에 차이가 있다고 설명했다. 보고서는 “석유 공급 위기가 발생하면 연료가격 상승이 이어져 휘발유·디젤 차량을 이용하는 모든 소비자에게 영향을 미치지만 향후 광물 공급에 장애가 발생한다면 신규 태양광발전소 또는 신규 전기차 건설에만 영향을 끼치게 된다”면서 “기존 전기차나 이미 설치·운영 중인 태양광 설비를 이용하는 소비자에게는 광물 가격 급등이 영향을 미치지 않는다”고 진단했다. 보고서는 이어 “화석연료 에너지에 의존하는 경우에는 석유의 지속적인 신규 공급이 필수적이지만 광물은 회수 및 재활용 가능성도 있다”면서 “전통적인 석유 시장에 대응하며 얻은 경험을 통해 광물자원 안보에서도 수요·기술·공급 가치사슬 회복력 및 지속가능성 등과 관련한 노력이 광범위하게 동반돼야 한다”고 덧붙였다. 지난해 마지막 날 국회 입법조사처 역시 ‘탄소중립 이행을 위한 금속자원 확보 과제’란 자료를 선보이며 안보의 관점에서 광물자원 확보·비축 노력을 해야 한다고 제언했다.●美 18종 1~3년분 비축… 한국도 필요 미국은 이미 국방병참부 주도로 18개 종류의 광물 1~3년분을 비축하고 있다. 일본은 경제산업성과 석유천연가스금속광물자원기구(JOCMEC)에서 12종의 광물 60일분을, 중국 또한 국가식량물자비축국(SRB)에서 자국 수요의 3~4개월분을 비축하고 있다. 각국의 광물자원 비축 움직임은 공급망 위기에 광물 국제 가격 상승이 겹친 지난해를 기점으로 더 활발해지는 추세다. 입법조사처 보고서는 “한국의 광물 비축은 조달청과 한국광해광업공단으로 이원화돼 운영되고 있는데 배터리 제조를 할 때 필수 원자재인 니켈 등의 관리를 효율적으로 하기 위해 관리 주체를 조달청에서 한국광해광업공단으로 이관하는 방안이 실현되지 않고 있다”고 지적했다. 보고서는 나아가 에너지 체계 전환에 필수적인 광물에 대한 종합적인 국가 비축계획이 필요하다고 했다. 국내에서 희유광물과 희토류 등이 나오지 않는 이상 폐자원 재활용 정책을 확대·시행해야 한다는 제언도 설득력을 얻어 가고 있다. 보고서는 “전기차 배터리의 경우 사용 후 잔존 가치에 따라 다양한 산업에 재사용할 수 있고 제품으로 재사용이 어려운 경우에는 니켈, 코발트, 망간 등으로 회수가 가능하다”면서 “금속자원 수급을 원활히 하는 것과 동시에 폐기물을 최소화하는 순환경제 체제를 도모해야 한다”며 관련 연구개발(R&D) 확대를 주문했다.

포스코그룹이 다음달 5~8일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 열리는 ‘국제전자제품박람회(CES) 2022’에 참가한다. 본업인 철강 대신 인공지능(AI) 기반 반려동물 케어 서비스 등 회사가 육성하는 유망 벤처기업의 신기술을 선보여 눈길을 끈다. 포스코는 CES 현장에 전시관을 마련하고 그룹의 미래 신성장 사업을 발굴, 투자하는 ‘포스코형 벤처플랫폼’을 소개할 계획이라고 30일 밝혔다. 이 벤처플랫폼을 통해 육성한 기업 ‘펫나우’와 ‘에이아이포펫’은 CES를 주관하는 미국 소비자기술협회(CTA)가 선정하는 글로벌 혁신 벤처기업에서 각각 ‘최고 혁신상’과 ‘혁신상’을 받으며 주목을 받았다. 펫나우는 AI를 기반으로 반려견의 신원을 확인하는 플랫폼을 개발했다. 사람의 지문과도 같은 역할을 하는 반려견의 비문(코무늬)을 파악하는 기술이다. 에이아이포펫은 AI 기반으로 반려동물의 건강을 진단하는 솔루션을 제공한다. 둘 다 국내 반려동물을 기르는 인구가 1000만명에 육박하는 시대에 주목받는 신기술이다. 포스코와 포스텍, 포항산업과학연구원(RIST), 포항시와 함께 ‘꿈의 신소재’로 불리는 ‘그래핀’ 양산 체제를 구축하고 있는 중소기업 그래핀스퀘어도 이번 전시에 참여한다. 그래핀은 탄소 원자로 이뤄진 얇은 막인데, 상용화할 경우 배터리, 반도체, 우주산업 등 다양한 곳에 활용될 수 있는 유망한 소재다. 흑연에서 그래핀을 최초로 분리하는 데 성공한 안드레 가임, 콘스탄틴 노보셀로프 박사는 2010년 노벨 물리학상을 받기도 했다. 이 외에도 밀폐된 공간의 유해가스가 있는지 사전에 감지하는 ‘스마트 세이프티볼’을 개발한 ‘노드톡스’, 배달 라이더 등 소형 모빌리티 관제 솔루션을 개발한 ‘별따러가자’를 포함한 13개 업체가 포스코와 함께 이번 CES에 참가한다.