전기차, 양극재, 제철 등 국내 배터리 전후방 기업들이 신개념 양극재 개발을 위해 뭉쳤다. 양극재란 전기차의 주동력원으로 사용되는 배터리(2차전지)의 핵심 소재다.
현대차·기아는 26일 현대제철, 에코프로비엠 등 관련기업과 함께 리튬인산철(LFP)계 배터리의 원가를 크게 낮출 수 있는 새로운 방식의 양극재 기술 개발 과제에 착수한다고 밝혔다.
◆대세 LFP배터리용 신개념 양극재 공법 개발 목표
LFP배터리는 CATL, 비야디(BYD) 등 중국업체들이 세계시장을 장악한 분야다. NCM(니켈·코발트·망간) 배터리에 비해 에너지밀도는 낮으나 안전성이 높고 가격이 워낙 저렴해 전기차시장의 대세로 자리매김했다.
업계에 따르면 LFP와 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리의 공급가격 차이는 작년 3분기 29%, 4분기 32%, 올해 1분기 33%로 꾸준히 벌어지고 있다.
중국업체들은 LFP배터리의 효율개선에서도 발전을 계속하고 있다. 전기차에 대량 탑재되는 LFP 배터리는 NCM배터리에 비해 에너지밀도가 낮아 주행 거리가 NCM 대비 70∼80% 수준에 머무는 것으로 알려져있으나 최근엔 성능 개선 속도가 빨라지는 추세다.
'LFP는 저급 싸구려 배터리'란 편견 속에서 고성능 NCM계 배터리 생산을 고집해온 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 K-배터리 3사가 중국에 밀려 시장지배력이 눈에띄게 약화되는 등 고전하고 있는 근본적인 이유다.
K배터리 3사는 이에 따라 지난해부터 LFP배터리 개발 및 생산에 박차를 가하고 있다. 하지만 LFP배터리 소재 수급문제로 인해 제조원가 측면에서 중국을 따라잡기 어렵다. 자연히 LFP시장 진입에 어려움을 겪고 있는 실정이다.
이런 상황에 배터리 수요업체인 현대차그룹 전기차듀오 현대차·기아를 중심으로 양극재업체인 에코프로비엠, 제철업체인 현대제철이 힘을 모아 새로운 방식의 LFP배터리 양극재 개발에 착수한 것이다.
현대차 측은 "배터리 소재 분야 기술 확보를 위해 자동차-이차전지-제철 등 각기 다른 업종의 기업들이 협력체제를 구축한 것만으로도 의미가 크다고 설명했다.
K배터리 전후방기업 4사가 컨소시엄 형태로 개발할 'LFP배터리 기술개발 과제'의 핵심은 전구체가 없는 양극재 기술을 확보하는 것이다. 이들 기업은 산업통상자원부 지원을 받아 향후 4년안에 개발을 완료한다는 목표다.
양극재란 배터리를 구성하는 4대 소재 중에서도 비중이 가장 높은 핵심 소재다. 배터리는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 등 크게 4가지로 이루어지는데, 이중 양극재의 원가 비중이 40%를 넘는다.
전구체는 양극재의 최종 합성물 만들기 전 단계 물질이다. LFP배터리 양극재는 보통 인산염, 황산철 등을 합성한 전구체에 리튬을 첨가해 생산한다.
◆업체별 장점 살려 주요 소재 동시조합 기술 확보
이들 4사는 LFP배터리 양극재 제조 시 전구체가 필요없이 직접 재료를 합성하는 직접합성법 기술 확보가 최종 목표다. 별도로 전구체를 제작하지 않고 인산, 철(Fe) 분말, 리튬을 동시 조합해 양극재를 만드는 기술을 개발하겠다는 것이다.
전구체 제조 공정을 거치지 않는 만큼 여러가지 장점이 있다. 공정 중 발생하는 유해 물질 배출을 최소화하고 생산 비용을 크게 절감할 수 있다. 생산 수율도 높아질 수 밖에 없다.
업체별로 강점을 최대한 살려 개발을 분담한다. 먼저 현대차·기아는 현대제철과 공동으로 국내 재활용 철을 가공한 고순도 미세 철 분말 공정 기술을 개발한다.
양극재를 생산할 때 불순물이 없고 균일한 입자의 원료 확보는 매우 중요하다. 세계적인 양극재 전문업체인 에코프로비엠은 이를 활용해 직접 합성 LFP양극재 개발에 나선다.
현대차·기아는 LFP 양극재 성능을 대폭 향상해 저온에서 우수한 충·방전 성능과 함께 급속 충전 기술을 구현하겠다는 계획이다.
이 과제가 성공적으로 완료되면 경쟁력 있는 가격으로 LFP배터리를 제조할 수 있을 뿐더러 양극재 수급안정에도 크게 기여할 전망이다. 현재 양극재 전구체 대부분은 중국이 거의 독점하고 있어 수입의존도가 높고 공급망 리스크가 크다.
하지만 직접 합성법을 적용하면 전구체가 필요없어 국내 생산망을 활용해 안정적인 양극재 공급시스템을 갖출 수 있있다.
현대차·기아 관계자는 "향후 전기차 시장 수요에 대응하려면 신속한 배터리 기술 개발과 효과적인 재료 공급망 구축이 필수적"이라며 "해외 수입 의존도를 낮추고 필요 기술을 내재화해 국가와 현대차그룹 기술 경쟁력이 향상될 수 있기를 기대한다"고 말했다.
댓글
0