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리튬금속전지 덴드라이트 난제 상용수준으로 해결…비밀은 '주석 0.19원자%'

차세대 전기차용 배터리로 주목받는 리튬금속전지 난제 하나가 상용화 수준으로 해결됐다. 덴드라이트 형성 자체를 원천 차단할 수 있는 기술이 개발된 것. 덴드라이트는 리튬 배터리 충·방전 과정에서 음극 표면에 쌓이는 나뭇가지 결정체다. 지속적으로 쌓여 성장하면서 배터리 수명 저하나 전해막을 찢어 전지 폭발을 초래한다. 광주과학기술원(GIST)은 차세대에너지연구소(소장 엄광섭 신소재공학과 교수) 연구팀이 짧은 전기 신호를 반복적으로 가해 전극 표면을 정밀하게 다듬는 방식(전기화학적 펄스 증착 공정)으로, 리튬금속전지 음극에서 리튬 이동과 안정성을 결정하는 표면(계면)을 단 2분 만에 형성하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 이 기술 개발을 주도한 이창현 박사과정생(제1저자)은 "배터리 음극에서 전류를 전달하는 구리 표면에 주석(Sn) 극소량(0.19 원자%)을 머리카락보다 가는 나노와이어 전구체(SCN)에 넣어 나타나는 효과를 관찰한 것"이라며 "리튬 금속이 한쪽으로 뭉치지 않고 고르게 쌓일 수 있는 안정적인 계면을 빠르고 간단한 공정으로 구현할 수 있음을 입증했다"고 말했다. 이창현 박사과정생은 "리튬이온 속도가 빨라 이동 과정에서 한 눈 팔 틈도 없이 목적지(음극)로 바로 들어간다"며 "논문에서는 덴드라이트 '프리'라는 표현을 썼다. 이는 덴드라이트가 발생하지 않는 것을 말하는 것"이라고 설명했다. 상용화와 관련해서는 "현재 특허 출원을 준비중"이라고 조심스럽게 언급했다. GIST 기술사업화센터 측은 공정 자체가 단순해 상용화 가능성을 염두에 둔 기술이전 등을 들여다보고 있다. 연구팀은 실험결과, 리튬 이온 이동 속도가 기존 구리 계면보다 약 24배 빨라 리튬금속전지에서 오래된 문제로 꼽혀 온 리튬이 고르게 쌓이지 않는 현상과 덴드라이트 성장이 아예 이루어지지 않았다고 설명했다. 연구팀은 이 구조(나노와이어 계면)를 적용한 배터리는 900시간 이상 안정적으로 작동했고, 리튬인산철(LFP) 양극을 적용한 실제 배터리 시험에서도 약 1시간 이내에 충·방전이 이뤄지는 고속 조건(1.0C)에서 480회 사용 후에도 초기 용량의 98.2%를 유지했다고 부연 설명했다. 엄광섭 교수(교신저자)는 “이번 연구는 리튬금속전지 상용화의 가장 큰 난제로 꼽혀 온 덴드라이트 형성 문제를 리튬 음극 전기화학적 계면 설계만으로 효과적으로 해결할 수 있음을 입증했다는 점에서 의미가 크다”며, “2분 이내에 구현 가능한 간단한 공정으로도 고속 충전과 긴 수명 을 동시에 확보할 수 있어, 기존 배터리 제조 공정에 바로 적용할 수 있는 실용적 기술”이라고 말했다. 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자지원사업 지원을 받았다. 연구 결과는 국제학술지 '에너지 스토리지 머티리얼즈'에 온라인으로 게재됐다.

2026.02.09 09:47박희범 기자

'전구체·리튬 흑전' 에코프로, 올해도 상승세 전망

에코프로가 최근 메탈가 상승세에 힘입어 그 동안 장기 적자를 기록해온 전구체, 리튬 사업에서 분기 흑자를 기록했다. 올해도 외부 고객사 확대와 정책적 수혜 등에 따라 실적 개선세가 이어질 것이란 관측이다. 1단계 투자를 마친 니켈 제련소도 안정적 수익 확보에 기여할 것으로 내다봤다. 에코프로는 5일 지난해 4분기 및 연간 실적발표 컨퍼런스콜에서 올해 사업 전망을 이같이 밝혔다. 에코프로는 지난해 연결기준 매출 3조 4315억원, 영업이익 2332억원을 기록했다. 매출은 전년 대비 10% 늘었으며 영업이익은 흑자 전환했다. 특히 2024년 연간 적자를 기록한 리튬 사업 가족사 에코프로이노베이션, 2024년 1분기부터 분기 적자를 지속해온 전구체 사업 가족사 에코프로머티리얼즈가 지난해 4분기 흑자를 달성했다고 강조했다. 리튬 등 메탈가 상승이 실적 개선을 견인했다. 에코프로는 올해 실적 성장이 본격화될 것으로 전망했다. 지난해 인수를 완료한 니켈 제련소 그린에코니켈이 올해부터 연결 실적으로 반영되고, 인도네시아 모로왈리 산업단지(IMIP) 제련소 4곳이 모두 본격 가동에 들어가 현금 창출 효과가 확대될 것이란 관측이다. 올해는 인도네시아 니켈 제련소 2단계 투자인 인터내셔널그린산업단지(IGIP) 사업이 본격화한다. 이는 인도네시아 현지에서 원료 제련부터 전구체, 양극재, 배터리셀 생산까지 한 곳에서 이어지는 통합 산업단지를 건설하게 된다. 배터리 핵심 소재 사업인 전구체와 리튬 사업도 실적이 지속 개선될 것으로 예상했다.가족사 외 판매 비중을 늘려 매출처를 다변화하는 데 집중할 계획이다. 이성준 에코프로머티리얼즈 경영관리담당 상무는 "올해 2~3개 신규 프로젝트 진입으로 전구체 공급량 및 매출이 증가해 사업의 유의미한 턴어라운드가 나타날 것"이라고 기대했다. 에코프로머티리얼즈의 지난해 외부 판매 비중은 35% 수준으로, 올해는 70% 수준까지 확대될 것으로 전망했다. 외부 정책 요인도 긍정적이다. 이 상무는 "특히 올해 미국 'OBBBA' 규제 상 금지외국단체(PFE) 조항이 강화됨에 따라 큰 사업 기회가 돌아올 것"이라며 "전구체는 배터리 원가의 30%를 차지하는 핵심 소재로 PFE 요건을 충족해 세액공제를 받으려면 비중국계 채택이 필수적인 상황"이라고 짚었다. 여기에 중국의 증치세 환급이 4월부터 축소되고, 내년부터 환급이 전면 폐지됨에 따라 중국산 전구체 경쟁력이 저하될 것으로 내다봤다. 에코프로머티리얼즈가 지난해 9월 그린에코니켈을 인수하면서 올해부터는 연결 연간 매출 4천억원, 영업이익 1천억원 이상이 반영될 예정인 점도 짚었다. 메탈가 가상승이 지속되면 추가 실적 기여도 가능하다는 분석이다. 그린에코니켈에서 생산되는 니켈 중간재(MHP)를 저가로 조달받게 됨에 따라 전구체 제조 원가 경쟁력 강화 효과도 누릴 것으로 예상했다. 이날 에코프로는 에코프로이노베이션과 에코프로AP 등 가족사의 전고체 배터리 소재 개발 현황도 공유했다. 에코프로AP가 생산한 황화수소를 토대로 에코프로이노베이션이 황화리튬을 합성해 고체 전해질 사업을 준비 중인 에코프로비엠에 공급하는 구조를 계획하고 있다. 연속적인 공정 체계를 구축해 가격 경쟁력 확보를 꾀할 방침이다. 전고체 배터리용 리튬 메탈 음극재도 개발하고 있다. 리튬 메탈 음극재는 기존 흑연, 실리콘계 음극 대비 이론 상 10배 가량의 에너지 저장 능력을 갖출 수 있어 차세대 소재로 주목받고 있다. 에코프로는 에코프로이노베이션이 캐나다 기업 하이드로퀘백과 함께 초박막 리튬 메탈 음극재를 개발하고 있으며, 초박형 리튬 호일 기술이 전고체 배터리 성능 혁신을 이끌 소재가 될 것이라고 밝혔다.

2026.02.05 18:22김윤희 기자

포스코홀딩스, 실적 반등 자신감…"올해가 변곡점"

"올해는 최근 몇 년 간 지속된 하향세를 단절하고 상승 전환하는 변곡점의 한 해가 될 수 있도록 노력하겠다." 김승준 포스코홀딩스 재무IR본부 부사장(CFO)은 29일 열린 지난해 실적발표 컨퍼런스콜에서 이같이 말하며 주요 사업 수익성 개선에 자신감을 보였다. 김 본부장은 "그동안 다양한 방식으로 검토돼 왔던 해외 철강 진출이 구체적으로 실행되는 해가 될 것"이라며 "지난해 전략적 파트너를 발굴하고 MOU를 통해 논의를 시작한 미국과 인도의 합작 투자 건이 현재 세부적인 조건 협의와 실행 계획 수립 등 마무리 단계에 있으며, 올해는 해외 진출 전략이 실행으로 현실화하는 모습을 보일 것"이라고 말했다. 이어 "자원 기반 리튬 사업의 수익성도 가시화될 것"이라며 "아르헨티나 리튬 1공장이 램프업을 마무리하고 올해부터 상업 생산을 개시하며, 작년 말 계약한 호주 광산 인수 절차가 마무리되면 하반기부터 그룹 이익에 바로 기여하게 된다"고 설명했다. 그는 지난 몇 년간 리튬자원 확보, 생산기지 구축 및 램프업 등 일련의 1단계 투자 과정이 마무리 돼 본격적인 양산을 앞둔 시점에 최근 리튬 가격 회복이 맞물리며 리튬 사업들이 본격적인 이익 창출 구간에 진입할 것으로 기대했다. 김 부사장은 "양산 경험이 계속 축적되면서 향후 3~5년간 생산 단가가 단계적으로 하락할 것으로 예상 돼 가격만 유지된다면 실적 개선 폭은 더 커질 수 있다"며 "인프라 사업 역시 밸류체인 확장으로 수익 증가가 예상되며, 그룹의 구조조정 효과가 실질적으로 반영되는 한 해가 될 것"이라고 덧붙였다. 중국 장가항 공장 매각도 언급했다. 김 부사장은 “지난해 2천억원 적자가 발생한 장가항 공장은 중국 정부의 매각 승인을 얻어 절차가 진행 중”이라며 “매각이 완료되는 대로 연결 대상에서 제외될 것”이라고 말했다. 그는 “철강 수요 침체와 관세 전쟁, 리튬 가격 변동 등 리스크가 있지만 우호적 기회를 최대한 살리겠다”고 강조했다. 드디어 빛 보는 리튬...이차전지 소재, 적자 탈출 기대감↑ 이차전지소재사업은 지난해 4분기에도 적자를 면치 못하며, 부진한 실적을 기록했다. 하지만 올해는 분위기가 달라질 전망이다. 한영아 포스코홀딩스 IR실장은 "보통 남미 염호를 기반으로 한 생산 공장 램프업은 2~3년이 소요되지만, 아르헨티나 1공장은 1년 내 완료를 목표로 추진해 왔다"며 "멤브레인 교체용 부품 수급 이슈 발생으로 정상 가동에서 2~3개월 지연됐지만, 오는 3월 말까지 가동률을 60% 이상 끌어올리고 7월부터 풀 가동 체제에 들어갈 예정"이라고 밝혔다. 이어 "상업 생산을 본격적으로 시작하는 첫 해"라며 "아르헨티나 2공장은 염호 충수 및 증발 일정을 감안해서 올해 4분기 종합 준공을 계획하고 있다"며 "준공 후에는 테크니컬 그레이드 탄산리튬염 2만5천톤 생산 캐파를 확보하게 되고, 최근에 경쟁력 있는 가격으로 인수를 결정한 LIS 염호 자원도 향후 리튬 사업 확장을 위한 소중한 자원이 될 것"이라고 부연했다. 이재영 포스코홀딩스 에너지투자사업관리실장은 "작년에 저가 계약된 물량이 1, 2월 출하가 되기 때문에 1, 2월은 여전히 영업이익이 적자로 예상되지만, 부품이 확보되고 고객과의 계약을 새로하는 3월 달부터는 영업이익이 크게 좋아질 것으로 생각을 하고 있다"고 말했다. 이어 "램프업이 끝났기 때문에 인증을 빨리 시작해야 하므로, 상반기 내 끝낼 생각"이라며 "실제로 OEM사나 이차전지사들이 아르헨티나를 방문해 실사할 계획을 갖고 있으며, 올해 반전을 이룰 것으로 생각하고 있다"고 예상했다. 다만 리튬가 변동에 따라 수익성 개선 폭의 차이는 있을 수 있다. 이재영 실장은 "올해 영업이익이 어떻게 될 지는 광석 리튬과 스포듀민 스프레드에 따라 결정된다"며 "다만, 작년 보다는 손실이 크게 줄 것이며, 여러 활동을 통해 수익성 개선 방안을 추가할 것"이라고 덧붙였다. 포스코필바라리튬솔루션의 경우 북미 고객사 위주 판매 구조를 갖고 있어 고객 다변화가 필요한 상황이다. 한영아 실장은 "국내와 북미 고객사 위주 판매 구조를 갖고 있는데 최근 해당 고객분 수요가 부진해 가동률이 떨어지고 있어 고객 다변화가 필요한 상황"이라며 "유럽 및 글로벌 톱티어 OEM사 등을 포함해 신규 고객 확보를 위해 노력하고 있고, 긍정적인 진행 사항도 있다"고 말했다. 철강 체질개선 지속…원가 혁신·저탄소 시장 공략 지난해 철강 사업은 매출 감소에도 수익성을 회복하는 데 성공했지만, 여전히 사업 환경은 녹록지 않다. 올해도 원가 혁신으로 수익성 방어에 나선다. 한영아 실장은 "글로벌 시장 악화에도 판매 전략 최적화와 원가 절감 노력으로 수익성이 개선됐다"며 "특히 인도네시아와 고수익 시장인 유럽 수출이 증가했으며, 베트남도 25년 만에 흑자 전환에 성공했다"고 설명했다. 이어 "4분기만 보면 해외 철강 실적이 나빠 보이지만, 1천359억원 적자 대부분은 중국 장가항 공장에서 발생했으며, 올해 연결 대상에서 제외되면 전년 동기 대비 약 2천억원 적자 축소 효과가 예상된다"고 부연했다. 철강업계 최대 숙제인 탄소 감축에도 속도를 낸다. 포항에 하이렉스 데모 플랜트를 착공하며, 광양에서는 오는 6월부터 전기로를 본격 가동한다. 김성준 탄소중립전략실장은 "철강 부문의 경우 2030년 약 5.3% 감축 목표는 현재 기술로 커버 가능하지만, 2035년까지 22%를 감축해야 하므로 설비 전환과 에너지 전환이 필수적"이라며 "고로·전기로·하이렉스 세 가지 방면으로 탄소 감축을 진행하고 있으며, 하이렉스는 올해 착공해 2028년 준공할 예정"이라고 밝혔다. 이어 "하이렉스에 수소가 약 3만톤 들어가는데, LNG를 크래킹해서 그레이 수소로 사용할 예정"이며 "현재 정부와 핑크 수소 사용 협의를 진행 중이며, 2030년 이후에는 정부로부터 원전 수소를 사용한 핑크 수소를 공급받을 예정"이라고 밝혔다. 올해 설비투자만 11.8조원 전망…55건 구조조정으로 현금 확보 철강을 중심으로 하는 구조조정은 올해도 이어진다. 한영아 실장은 "지난해는 구조개편 시행 2년차로 상호 보유 지분이었던 일본 제철 지분을 모두 매각하는 등 총 28건의 구조 개편을 완료해 1조1천억원 현금을 창출했다"며 "지난 2년간 총 1조8천억원 현금을 구조조정을 통해 창출했으며, 오는 2028년까지 추가로 55건의 구조 개편을 추진해 1조원 추가 현금을 확보하겠다"고 밝혔다. 또 "올해 설비투자(CAPEX)가 11조8천억원으로 잡혀 있지만, 협상 진행되면서 조율될 여지가 있다"며 "작년에도 8조8천억원을 애기했지만, 실제로는 7조원을 썼고, 협상에 따라 변화가 있을 수 있다"고 덧붙였다. 홍윤식 철강산업관리실장은 "지금 철근이나 봉형강 관련 생산 감축과 구조조정 얘기가 많이 나오고 있는데, 고로 플레이어(사업자)는 어차피 두 군데밖에 없기 때문에 공급과잉이 과하지 않아 급박한 상황은 아니다"며 "그러나 장기적으로는 필요한 부분이기에 협회와 논의를 시작하고 있는 단계"라고 설명했다. 이어 "포스코는 경쟁력이 열위에 있는 설비들을 자발적으로 감축해왔으며, 추가적으로 경쟁력 열위 설비를 발굴해 셧다운(가동중단)하고, 새롭게 내부적으로 투자할 하이렉스를 비롯해 신규 설비를 발굴해 투자하는 것은 지속해 나갈 계획"이라고 말했다.

2026.01.29 17:25류은주 기자

"전고체전지 밀도 낮을수록 전도도 높다"는 통념 깨졌다

국내 연구진이 차세대 배터리 기술로 주목받는 전고체전지에서 "밀도가 낮을수록 전도도가 높다"는 통념을 AI(인공지능)를 활용해 뒤집었다. 한국과학기술연구원(KIST)은 계산과학연구센터 이병주 박사 연구팀이 AI 기반 원자 시뮬레이션 기계학습을 통해 비정질 고체전해질에서 리튬 이온 이동을 좌우하는 핵심 요인을 규명했다고 25일 밝혔다. 연구팀은 리튬 이온 이동을 '짧은 거리에서의 이동'과 '전체 경로의 연결성'으로 나누어 분석하고, 전체 성능은 경로 연결성보다 이온이 한 자리에서 다음 자리로 이동하는 난이도에 더 크게 좌우된다는 사실을 확인했다. 실제 리튬 이온 전도 성능은 조건에 따라 최대 5배 이상 차이를 보인 반면, 경로 연결성 영향은 약 2배 수준에 그쳤다. 계산과학연구센터 이병주 선임연구원(교신저자)은 이에 대해 "이는 비정질 구조로 인해 설명이 어려웠던 성능 편차를 정량적으로 해석할 수 있는 기준을 제시했다는 의미가 있다"고 설명했다. 연구팀은 또 리튬 이온 이동성을 높이는 구체적인 구조 조건도 밝혀냈다. 리튬 이온 주변을 네 개의 황 원자가 둘러싼 구조 비율이 높을수록 이온 이동이 빨라진다는 것. 내부 빈 공간(공극,pore) 크기가 적정 범위에 있을 때 가장 우수한 성능을 나타냈다. 지나치게 큰 빈 공간(voids)은 리튬이온이 안정적으로 존재할 수 없어 오히려 이온 이동을 방해하고 성능을 저하시키는 것을 확인했다. 이병주 선임은 "지나친 자유공간(free volume)은 역효과를 일으킬 수 있다는 사실을 정량적으로 보여준 것"이라며 "이를 통해 '밀도가 낮을수록 전도도가 높다'는 기존 통념을 뒤집는 결과를 제시한 것"이라고 말했다. 연구팀은 또 전고체전지 업계에서 오랫동안 경험적으로만 알려져 있던 리튬 삼 인산 사황화물(Li₃PS₄) 근처 조성과 약 1.8g/cm³ 밀도에서 전도도가 최대가 되는 현상도 근본적 기원을 규명했다. 최적의 전도도는 ▲Li–S₄ 국소 환경(리튬 이온 하나가 네 개의 황 원자와 결합·상호작용하며 안정적으로 자리 잡고 있는 미시적인 주변 구조)이 가장 안정적으로 형성되는 조성과 ▲공극이 충분히 확보되면서도 빈공간이 발생하지 않는 임계 밀도가 동시에 충족될 때 나타났다. 이병주 선임은 "전고체전지용 고체전해질 설계와 제조 공정에 바로 적용할 수 있다"며 "추가적인 소재 변경 없이 이온 전도 성능을 개선할 수 있어, 산업 현장에서 활용도가 높을 것"으로 내다봤다. 이 선임은 "이 연구결과를 다양한 고체전해질 소재 개발로 확장할 수 있다"며 "고성능 후보 물질을 사전에 선별, 성능 예측과 소재개발 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있어 전기차와 에너지 저장장치 등 안전성과 에너지 밀도가 중요한 분야에서 전고체전지 상용화를 앞당길 것"으로 기대했다. 연구는 과학기술정보통신부/KIST 주요사업인 소재글로벌영커넥트사업의 일환으로 수행됐다. 논문 제1저자는 KIST 계산과학연구센터 김치훈 학생연구원이다. 연구결과는 에너지 재료 분야 국제 학술지(Advanced Energy Materials. IF 26.0, JCR 분야 2.5%) 최신 호에 게재됐다.

2026.01.25 12:00박희범 기자

동화일렉트로라이트, 국내 기업 리튬염 수급…美 규제 대응

동화기업 계열사인 전해액 전문 기업 동화일렉트로라이트(대표 승지수)는 특수정밀화학 기업인 피지티와 지분 투자 및 원재료 구매 계약을 체결했다고 20일 밝혔다. 이는 공급망 재편의 흐름 속에서 핵심 소재를 내재화해 북미 시장에서의 경쟁력을 확보하기 위한 결정이라고 소개했다. 피지티(구 프로그린테크)는 전해액 핵심 소재인 고순도 육불화인산리튬(리튬염) 제조 기술과 생산 역량을 보유했다. 연속 합성 및 동적 결정화 방식의 제조 공정으로 원료와 인프라 비용을 절감하고 공정 시간을 단축해, 우수한 원가 경쟁력을 확보했다. 해당 공정은 폐기물 발생량이 적고 부산물을 재활용할 수 있는 환경친화적 기술이 적용됐다. 동화일렉트로라이트는 지난해 준공 후 양산 체제를 갖춘 피지티의 국내 생산기지에서 고품질 핵심 소재를 안정적으로 수급함으로써, 해외 의존도가 높았던 공급망의 불확실성을 크게 낮출 것으로 기대했다. 동화일렉트로라이트는 이번 파트너십으로 소재의 탈중국화를 달성하며 미국 테네시에 구축한 연간 생산능력 8만6천톤 규모 전해액 공장이 국산 원재료 조달 체계를 갖추게 됐다고 강조했다. 지난해 미국이 '해외우려기관(FEOC)' 규정을 강화한 '금지외국단체(PFE)' 요건을 신설하며 중국산 소재 제한을 강화한 데 따른 대응이다. 승지수 동화일렉트로라이트 대표는 "비중국산 원재료 확보가 필수인 첨단제조생산세액공제(AMPC) 체제 속에서 이번 피지티와의 협력으로 글로벌 고객사가 요구하는 공급망 안정성을 확보하게 됐다”며, "불확실성 속에서도 기회를 지속 살펴 대체불가능한 파트너로서의 입지를 공고히 해 나가겠다”고 밝혔다.

2026.01.20 09:24김윤희 기자

리튬황배터리 수명·효율 떨어뜨리는 현상 'DAC'로 해결…"리튬이온 대체 기대"

리튬황 배터리가 리튬이온 배터리보다 에너지 저장 능력이 더 뛰어나고, 제조원가도 훨씬 싸다. 하지만, 수명과 효율은 리튬이온에 비해 많이 떨어진다. 셔틀현상 때문이다. 국내 연구진이 '이 원자 촉매(DAC) 기술로 배터리 수명과 효율 문제를 해결했다. POSTECH(포항공과대학교)은 화학공학과·배터리공학과 김원배 교수, 배터리공학과 원상연 석사과정생, 화학공학과 지준혁 석박 통합과정생 연구팀이 망간(Mn)과 철(Fe) 두 금속 원자가 결합된 '이원자 촉매'를 설계해 반응 속도를 높이면서도 안정성을 확보하는 데 성공했다고 9일 밝혔다. 연구는 에너지와 재료화학 분야 국제학술지 '에너지 화학 저널(Journal of Energy Chemistry)'에 게재됐다. 리튬황 배터리는 이론상 기존 리튬이온 배터리보다 에너지를 많이 담을 수 있고, 값싸고 가벼운 황을 사용해 드론이나 도심항공모빌리티(UAM) 같은 경량 고에너지 배터리가 필요한 분야에 제격이다. 그럼에도 충·방전 과정에서 생성되는 리튬 황화물(LiPSs)이 배터리 속을 돌아다니며 에너지를 빼앗는 '셔틀 현상' 때문에 배터리 수명과 효율이 떨어졌다. 배터리 속 에너지를 담은 작은 공이 제자리에서 뛰쳐나가 돌아다니며 효율을 떨어뜨린다. 연구팀은 이를 이원자 촉매(DAC)로 해결했다. 두 금속 원자가 가까이 붙어 서로 영향을 주면서, 배터리 내부에서 황을 잡아두고 반응을 빨리 진행하도록 만드는 원리를 적용했다. 연구팀은 망간과 철로 구성된 DAC를 합성하고, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 두 금속이 결합할 때 전자 구조가 선택적으로 변화함을 확인했다. 이러한 변화 덕분에 리튬 황화물을 단단히 잡으면서도 빠르게 반응시킬 수 있어, 배터리 반응 속도가 빨라지고 중간 생성물 손실이 줄어드는 효과를 냈다. 또한, 리튬 금속 음극의 안정성에도 주목했다. 기존에는 충전 과정에서 리튬이 고르게 쌓이지 않아 표면이 거칠어지고 배터리 수명이 짧아지는 문제가 있었다. 그러나 DAC를 적용하자 리튬이 균일하게 석출되며 안정적인 금속 표면이 형성되었고, 실제 실험에서도 초기 용량을 유지하면서 수백 회 충·방전 후에도 성능이 안정적으로 유지됐다. POSTECH 김원배 교수는 “원자 단위에서 금속 간 전자 구조 변화를 밝혀, 배터리 속도를 높이면서 안정성을 동시에 개선할 수 있는 원리를 보여줬다”며, “이러한 DAC 설계 전략이 차세대 고에너지 밀도 배터리 개발의 새로운 길을 열 것”이라고 전했다. 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 선도연구센터(ERC), 과학기술정보통신부 중견연구사업, 그리고 산업통상자원부 배터리 특성화대학원 사업의 지원을 받아 수행됐다.

2026.01.09 08:49박희범 기자

산화물계 고체전해질 난제 20년 만에 해결..."생산비용 10분의 1로 줄여"

화재와 폭발 위험이 있는 리튬이온배터리를 대체할 전고체전지 핵심 소재가 개발됐다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 첨단소재측정그룹 백승욱 책임연구원 연구팀이 산화물계 고체전해질막 생산비용을 기존대비 10분의 1로 낮출 수 있는 고초고밀도 대면적 고체전해질막을 개발했다고 7일 밝혔다. 백승욱 책임연구원은 “가넷계 고체전해질 연구 분야에서 20년 넘게 해결하지 못했던 소재와 제조 공정 난제를 완전히 해결한 것”이라며 “생산 비용을 획기적으로 낮춘 만큼 ESS와 전기차 시장 기술 혁신이 가능할 것"으로 내다봤다. 전고체전지는 황화물계와 산화물계로 나뉜다. 황화물계는 삼성SDI가 오는 2027년께 상용화를 앞둔 분야로, 난이도가 산화물계에 비해 상대적으로 낮고, 양산이 용이하다. 특히, 기존 2차전지 공정을 그대로 사용 가능한 장점이 있다. 반면 황화수소 가스 발생 위험이 있다. 백 책임연구원은 "전고체전지는 궁극적으로 산화물계로 갈 것으로 보나, 기술적인 진전이 거의 없는 편이다. 그런데 이걸 우리가 한 것"이라며 "소재관점에서 일단 기본 문제를 해결했고, 셀을 만드는 후단은 올해 개발할 것으로 예상한다"고 말했다. 백 책임은 또 산화물계 전고체전지 상용화와 관련 "생산기술이 표준화되어 있지 않아 상용화까지는 5~10년 정도 걸릴 것"으로 예상했다. 전고체전지가 주목받는 이유는 액체 전해질 대신 불이 붙지 않는 고체전해질을 쓰기 때문이다. 산화물계 전고체전지는 에너지 밀도가 높고, 황화물계와 달리 독성 가스 유출로 인한 위험성도 없다. 주로 가넷계 고체전해질을 소재로 활용한다. 전기자동차와 에너지저장장치(ESS) 등에 널리 쓰이는 리튬이온 이차전지는 인화성 액체 전해질을 사용해 화재와 폭발에 취약하다. 한 번 불이 붙으면 진압도 어렵다. 지난해 국가정보자원관리원 화재 원인도 리튬이온배터리 문제였다. 최근엔 리튬이온을 쓰는 전기자동차 배터리 폭발 사고도 잇따른다. 그러나 가넷계 고체전해질은 소재 특성상 고성능 전해질막을 만들기 위해서는 1000 °C 이상 초고온에서 분말을 압착하는 소결과정을 거쳐야 하는 단점이 있다. 또 소결과정에서 고체전해질막 핵심 성분인 리튬 원소가 휘발되기 때문에 전해질막 구조적 안정성이 떨어져 대면적 제조가 어렵고 화학 조성 변화로 이온전도도, 계면 저항 등 품질 또한 크게 저하된다. 기존에는 이 문제 해결을 위해 모분말(Mother-Powder)이라는 리튬전해질 소재로 전해질막을 두껍게 덮어 보호하는 방식을 사용했다. 하지만 이 방식은 소결 후 일회성으로 버려지는 모분말의 양이 제조하는 전해질막보다 10배 이상 많아 생산 단가가 높고 상용화에 어려움이 있었다. 연구팀은 이에 새로운 소재 제조 기술을 새로 개발했다. 기능성 리튬계 화합물을 고체전해질 분말 표면에 얇게 입히는 제조 기술을 확보한 것. 표면에 형성된 코팅층은 소결 과정에서 리튬 원소를 공급하는 동시에 리튬이 휘발하지 않도록 보호하고, 입자 간 결합력을 높여주는 납땜(Soldering) 효과를 내기 때문에 전해질막 밀도를 극대화할 수 있다. 연구팀은 실제 이번 기술을 적용해 고가 모분말을 사용하지 않으면서도 세계 최고 수준인 98.2% 이상 밀도를 달성했다. 이온전도도는 기존 대비 2배 이상 향상된 고강도 고체전해질 막을 제조했다. 또한 해당 고체전해질 막 전기전도도를 20배 이상 감소시켜 전지 내부 전류 손실 위험을 크게 낮췄다. 연구진은 실험실 소형 펠릿 수준을 넘어 기존대비 10배 이상 큰 16 cm2 규모 대면적 고체전해질 막을 수율 99.9%로 제조하는 데에도 성공했다. 첨단소재측정그룹 김화정 박사후연구원은 “현재 우리나라는 직경 1 cm 크기에 80만원 이상인 가넷계 고체전해질 펠릿을 전량 수입하고 있는 상황”이라며 “이번 기술 개발은 고부가가치의 차세대 배터리 소재의 국산화를 여는 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 고려대학교 신소재공학과 박혁준 교수팀과 협업한 이번 연구성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 나노 및 소재 기술개발 사업의 지원을 받았다. 성과는 국제학술지(Materials Today, IF: 22.0, JCR: 3.5%) 1월호에 게재됐다.

2026.01.07 15:35박희범 기자

엔켐, 중앙첨단소재 지분 인수…최대주주 등극

전해액 기업 엔켐(대표 오정강)은 아틀라스팔천이 보유하고 있던 중앙첨단소재 주식 585만320주(지분율 5.27%) 전량을 인수하며 아틀라스팔천의 지분을 완전히 소멸, 중앙첨단소재 최대주주가 됐다고 29일 밝혔다. 이로 인해 엔켐의 중앙첨단소재 단독 지분율은 기존 9.26%에서 14.53%로 상승, 실질 지배력을 확보해 중앙첨단소재를 자회사로 편입하게 됐다. 엔켐은 이번 지분 정리로 오정강 대표가 언급해온 중앙첨단소재 직접 지배 약속이 실현됐다고 강조했다. 오 대표 개인 회사인 아틀라스팔천과의 지분 관계를 해소함에 따라 시장 의구심을 해소했다는 것이다. 투명한 지배구조는 기업의 장기적인 가치와 시장 신뢰를 획기적으로 높이는 핵심 동력이다. 의사결정의 신속성과 효율성이 제고되며, 이는 경영 안정성 확보와 직결돼 궁극적으로 주주가치 극대화로 이어지는 선순환 구조를 창출한다. 이번 조치를 통해 엔켐은 국내외 투자자들에게 견고한 신뢰를 바탕으로 글로벌 이차전지 소재 기업으로서의 위상을 공고히 할 것이다. 엔켐은 중앙첨단소재를 자회사로 편입하면서 '엔켐-중앙첨단소재-이디엘(엔켐과 중앙첨단소재 간 합작법인)'로 이어지는 리튬염-전해액 핵심 밸류체인을 통합한 점도 강조했다. 엔켐은 원재료 수급부터 생산, 공급에 이르는 전 과정에서 시너지를 창출하고, 혁신적인 기술 개발과 원가 경쟁력 강화를 가속화할 전망이다. 이디엘은 새만금에서 전해액 핵심 원료인 리튬염(LiPF6) 생산 공장을 내년 4분기 완공 목표로 건설중이다. 엔켐은 이번 지배구조 재편을 신호탄으로 미국 내 최신 공법이 적용된 리튬염(LiPF6) 생산시설도 본격 추진할 계획이다. 엔켐 관계자는 "이번 지배구조 재편은 단순한 지분 조정이 아닌, 엔켐이 글로벌 탑티어 기업으로 도약하기 위한 전략적 선택이자 근본적인 체질 개선 과정"이라며 "투명한 지배구조와 핵심 사업에 대한 직접 지배를 통해 시장의 기대에 부응하고, 지속적인 혁신으로 주주와 고객 모두에게 최고의 가치를 제공할 것"이라고 강조했다.

2025.12.29 10:04김윤희 기자

리튬 kg당 100위안 돌파..."내년 가격 두 배 이상 뛸 것"

전기차 배터리 등에 주로 활용되는 리튬이 장기 공급 과잉 국면을 벗어나 내년에는 공급 부족 현상이 발생하면서 가격이 현재 반등한 kg당 100위안 선을 크게 뛰어넘을 것으로 전망됐다. 28일 한국자원정보서비스(KOMIS)에 따르면 최근 탄산리튬 가격은 톤당 108.5위안을 기록하고 있다. 리튬 가격이 kg당 100위안을 넘긴 것은 지난해 6월 이후 1년 6개월 만이다. 지난 6월 50위안 대를 기록한 데 비해 반 년 만에 시세가 두 배 가량 상승한 것이다. 리튬 가격이 급등한 배경으로는 리튬 광산 운영 기업들의 감축 생산이 지목된다. 단 향후에도 가격 상승세를 지속 견인할 동력으로 특히 최근 에너지저장장치(ESS) 배터리 수요 증가가 언급된다. ESS 수요 상승이 장기화될 것으로 예상됨에 따라 향후 리튬 가격 전망도 상승세가 점쳐졌다. 실제 시장조사업체 SNE리서치는 미국 ESS 수요가 올해 59GWh에서 2030년 142GWh까지 확대될 것으로 전망한 바 있다. 리량빈 간펑리튬 회장은 이런 배경에 따라 탄산리튬 가격이 20만 위안까지도 상승할 수 있다고 최근 전망했다. 현 시세를 감안하면 약 두 배 이상 가격 상승 잠재력이 있다고 본 것이다. 시장조사업체 패스트마켓은 과거 리튬 공급 과잉 규모가 2023년17만5천톤, 지난해 15만4천톤을 기록한 반면 올해는 공급 과잉 규모가 소량을 기록하고 내년에는 1천500톤 가량 공급 부족이 발생할 것으로 예상했다. 경영 한계에 몰린 일부 광산의 생산량 감축, 전기차와 ESS 수요 증가 등을 원인으로 짚었다. 재생에너지 펀드 기업 아케인캐피탈도 리튬 공급 과잉 현상이 내년 공급 부족 상태로 전환될 것으로 예측했다. 내년 탄산리튬 수요량은 200만톤, 2030년에는 460만톤까지 확대될 수 있다고 예상했다. 카투사리서치도 마찬가지로 내년 공급 부족이 발생해 2035년까지 공급 부족이 심화될 것으로 전망했다. 다만 리튬 시세에 따라 생산을 중단한 리튬 광산들의 운영이 빠르게 재개될 가능성도 일각에서 제기됐다. 벤치마크미네칼인텔리전스는 수요 증가 속도 대비 공급량 증가가 빨라질 수 있다며, 내년 리튬 가격 하락 가능성이 있다고 분석했다.

2025.12.28 09:23김윤희 기자

리튬이온배터리 공정으로 전고체전지 생산 세계 첫 성공…"상업화 급진전 기대"

기존 리튬이온전지 공정을 그대로 이용할 수 있는 전고체전지 제조 기술이 개발됐다. 전고체전지 상업화가 가속화할 것으로 전망됐다. 연세대학교는 화공생명공학과 이상영 교수 연구팀과 고려대학교 곽상규 교수팀, 군산대학교 이민재 교수팀, 한국기초과학지원연구원(KBSI) 이영주 박사 연구팀이 엔트로피 개념을 이용한 '엔트로피 충돌' 고분자 전해질을 세계 최초로 제시하고 이를 전고체전지에 적용하는 데 성공했다고 17일 밝혔다. 전고체전지는 '잘 폭발하지 않고, 더 멀리 가는' 차세대 배터리로 불로 불린다. 그러나 전극 부피변화나 낮은 이온전도도, 고온 및 고압 공정, 수율확보 등의 문제로 상용화가 쉽지 않았다. 연구팀은 이를 위해 '양쪽성 이온'이라는 특수한 분자구조를 가진 전해질을 개발했다. 이 분자는 하나의 분자 안에 양전하(+)와 음전하(-)를 동시에 갖고 있어, 리튬 이온과의 상호작용이 뛰어나며 분자들이 일정한 방향으로 배열되기 쉬운 특성을 갖는다. 연구팀은 또 '엔트로피 충돌'이라는 새로운 개념을 이 전해질 개발에 적용했다. 초기에는 액체 상태로 존재해 전극 내부 깊숙이 물처럼 스며들 수 있고, 이후 빛이나 열을 가하면 고체로 굳으면서 분자들이 스스로 정렬돼 이온이 이동할 수 있는 통로를 형성하도록 설계했다. 이로 인해 해당 전해질은 고체 상태에서도 이온이 빠르게 이동할 수 있으며, 이온 전달 경로가 끊기지 않는다. 이는 그동안 고분자 전해질의 가장 큰 한계로 지적돼 온 낮은 이온전도도 문제를 근본적으로 개선한 성과다. 이번 연구의 또 다른 특징은 기존 리튬이온전지 생산 공정과의 높은 호환성이다. 새로 개발된 고분자 전해질은 초기에는 액체 상태여서 현재 공장에서 사용하는 방식과 유사하게 전극에 코팅하거나 스며들게 할 수 있고, 이후 간단한 공정을 거쳐 고체 전해질로 전환된다. 이상영 교수는 "고가의 신규 설비를 도입하지 않고도 기존 리튬이온전지 생산 라인을 전고체전지 공정으로 단계적으로 전환할 수 있는 가능성을 제시했다"고 설명했다. 연구팀은 또 이 전해질을 이용해 두꺼운 전극을 사용하면서도 실온과 낮은 압력 조건에서 안정적으로 작동하는 전고체전지를 구현했다. 기존 리튬이온전지(일반적으로 약 250Whkg−1 수준) 대비 약 두 배 수준의 높은 에너지 밀도(516Whkg−1)를 갖는 전고체전지 실현 가능성을 제시했다. 이상영 교수는 “기존 리튬이온전지 제조 공정과의 호환성이 매우 뛰어난 고체 전해질 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며, “엔트로피 기반 고분자 전해질을 이용하면 복잡한 추가 공정 없이도 고에너지 전고체전지를 구현할 수 있어, 전고체전지 상업화를 실질적으로 앞당길 수 있는 계기가 될 것”이라고 말했다. 연구는 한국연구재단 개인기초연구지원사업과 나노·소재기술개발지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, 12월6일자)에 게재됐다.

2025.12.17 10:12박희범 기자

음극없는 리튬이온배터리 개발…파우치형 전지로 "용량 2배 검증완료"

국내 연구진이 음극을 없애는 방법으로 리튬이온배터리 용량을 2배 늘리는데 성공했다. 실험실 수준을 넘어 실제 파우치형 전지로 검증도 완료했다. POSTECH(포항공과대학교)은 화학과 박수진 교수·한동엽 박사 연구팀과 KAIST 생명화학공학과 최남순 교수·김세훈 박사(현 한국전자통신연구원 소속), 경상국립대 재료공학과 이태경 교수·손준수 연구원 연구팀이 '무음극(anode-free) 리튬금속전지'에서 부피 에너지 밀도 1천270Wh/L(와트시/리터)를 구현하는 데 성공했다고 17일 밝혔다. 이는 현재 전기차에 쓰이는 리튬이온전지(약 650Wh/L) 약 두 배 수준이다. 이 성과는 국제 재료 과학 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 실렸다. '무음극 리튬금속전지'는 말 그대로 음극이 없는 전지다. 대신 충전할 때 양극에 있던 리튬이 구리판 위에 쌓인다. 불필요한 부품을 덜어낸 만큼, 배터리 내부 공간을 에너지 저장에 더 많이 쓸 수 있는 장점이 있다. 문제는 안전성과 수명이다. 리튬이 고르게 쌓이지 않으면 덴드라이트(바늘처럼 뾰족한 결정, dendrite)가 자라 분리막을 뚫어 단락이 발생, 열폭주 현상을 일으킬 수 있다. 충전과 방전을 반복할수록 표면이 갈라지며 수명도 급격히 줄어든다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 '리튬 호스트(Reversible Host, RH)'와 '설계형 전해질(Designed Electrolyte, DEL)'을 함께 사용하는 전략을 취했다. '리튬 호스트'는 고분자 틀 안에 은(Ag) 나노입자를 고르게 배치해 리튬이 아무 데나 쌓이지 않고 정해진 자리로 모이도록 유도한다. 리튬이 질서 있게 자리 잡을 수 있는 '리튬 전용 주차장'을 만든 셈이다. 여기에 '설계형 전해질'을 더했다. 전해질은 배터리 안에서 리튬이 이동하는 통로 역할을 하는 액체다. 연구팀이 설계한 전해질은 리튬과 반응해 얇고 단단한 보호막을 형성한다. 이 보호막은 피부에 밴드를 붙인 것처럼 리튬 표면을 감싸, 덴드라이트 성장을 막으면서 리튬 이동 통로는 열어 둔다. 이 둘을 결합한 RH-DEL 시스템은 높은 용량(4.6mAh/㎠)과 전류 밀도(2.3mA/㎠) 조건에서 100회 충·방전 후에도 초기 용량의 81.9%를 유지했고, 평균 99.6%의 높은 에너지 효율을 기록했다. 이러한 안정적인 성능을 바탕으로 연구팀은 무음극 리튬금속전지에서 부피 에너지 밀도 1천270Wh/L를 구현하는 데 성공했다. 특히 이번 성과는 실험실용 작은 전지가 아니라, 파우치형 전지에서도 검증됐다. 전해액을 최소한만 사용(E/C=2.5 g/Ah)하고, 배터리를 꽉 누르지 않은 낮은 압력 조건(20kPa)에서도 안정적으로 작동했다. 이는 실제 차량에 적용할 경우 무게와 부피를 줄이면서도 제조 부담을 낮출 수 있다는 의미로, 상용화 가능성을 한층 높였다는 평가다. 리튬 호스트 구조 설계와 성능 검증을 맡았던 박수진 교수는 "음극이 없는 리튬금속전지에서 전성과 수명 문제를 동시에 해결한 의미 있는 성과”라고 연구의 의의를 전했다. 또한, 이론·계산 연구로 실험 결과의 근거를 더한 이태경 교수는 “이번 연구를 통해 상용 용매 기반 전해질 설계를 통해 리튬이온 이동성과 안정성을 동시에 확보했다"라고 전했다.

2025.12.17 09:10박희범 기자

전기차·ESS가 끌어올린 리튬 수요…2035년 300만톤 육박

글로벌 배터리용 리튬 수요가 2035년 약 298만톤(LCE·탄산리튬환산)까지 증가해 약 300만톤 수준에 이를 것이란 전망이 나왔다. 15일 이차전지 시장조사업체 SNE리서치 '2026 리튬 메탈 보고서'에 따르면 2024년 약 108만톤에서 2035년 298만톤까지 연평균 9.7% 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상된다. 배터리용 리튬 수요는 전기차 산업 성장세와 맞물려 빠르게 확대되는 흐름을 보이고 있다. 2025년에 수요는 약 126만톤(LCE) 수준으로 예상되며, 이후 전기차 보급 확대와 에너지저장장치(ESS) 등 신규 수요처 확대로 중장기적인 성장세가 이어질 것으로 분석된다. 리튬 가격은 2020년대 들어 전기차 배터리 수요의 급격한 확대, 중국을 중심으로 한 공격적인 리튬 재고 확보, 제한적인 공급 능력 등이 복합적으로 작용하면서 톤당 56만 위안 이상까지 급등한 바 있다. 그러나 2023년 이후 과도한 투자와 재고 누적, 완성차 및 배터리업체의 발주 조정, 일부 신규 프로젝트 가동 본격화가 동시에 진행되며 급락 국면을 겪었다. SNE리서치는 2024~2025년을 리튬 시장의 '공급·재고 조정 구간'으로 제시한다. 투자 과열과 재고 조정이 진행되는 과정에서 가격이 크게 하락했고, 그 결과 리튬 가격은 과거 고점 대비 크게 낮아진 톤당 5만 위안대 수준에서 바닥을 형성한 것으로 평가된다. 지난 12일 기준 탄산리튬 가격은 톤당 9만3천 위안 수준이다. SNE리서치는 향후 투기적 수요 급증이나 대규모 공급 차질과 같은 돌발 변수가 발생하지 않는다는 전제하에, 리튬 가격이 수급 균형 수준에서 점진적인 우상향 흐름을 보이며 2035년에는 톤당 약 11만3천 위안(약 1만 6천 달러) 수준을 형성할 것으로 내다보고 있다. SNE리서치는 "리튬 가격은 전기차 배터리 및 소재 산업의 원가 구조와 투자 방향에 직접적인 영향을 미치는 만큼, 중장기 수급과 가격 흐름을 면밀히 모니터링할 필요가 있다"고 전했다.

2025.12.15 14:27류은주 기자

ESS 훈풍 제한적?…내년 리튬 전망 엇갈려

에너지저장장치(ESS) 수요 급증으로 장기간 정체된 배터리와 리튬 시장이 내년 반등할 것이란 전망과 기대치가 과장돼 있다는 전망이 교차하고 있다. 블룸버그는 배터리 업계와 시장조사기관들이 내년 시장에 대해 상반되는 전망들을 내놓고 있다고 최근 보도했다. 업계 컨설팅 기업 아다마스인텔리전스 애널리스트인 크리스 윌리엄스는 전기차 보급이 ESS 대비 성숙 단계에 접어들었다며, 내년 배터리와 리튬 수요에 있어 ESS 공급 물량 성장이 가장 큰 변수가 될 것이라고 봤다. 이런 관점에서 아다마스인텔리전스는 올해 전체 리튬 사용량 중 전기차 비중이 약 70%, ESS 비중이 18.6%인 반면 오는 2030년에는 각각 56%, 35%를 차지하게 될 것이라고 전망했다. 리튬 생산 업체들은 이와 유사한 전망을 내놓고 있다. 지난달 장안치 톈치리튬 회장은 ESS 시장 성장세로 리튬 수요와 공급이 내년 균형 상태를 이룰 것으로 예상했다. 간펑 리튬도 내년 탄산 리튬 수요가 30% 증가한 190만톤 수준에 이를 것으로 전망하면서, ESS 시장이 예상 이상의 성장세를 보이고 있는 점을 근거 중 하나로 꼽았다. 증권사 번스타인도 올해 리튬 가격이 바닥을 찍었고, 내년과 내후년 리튬 시장 공급 대비 수요량이 더 크게 성장할 것으로 예상했다. 이에 탄산리튬 가격이 올해 톤당 1만 달러에서 내년 1만7천 달러, 2027년 2만5천 달러로 증가할 것이란 전망을 내놨다. 이와 달리 업계가 ESS 배터리 생산에 박차를 가하고 있지만, ESS 설치 속도는 그에 미치지 못하고 있다며 공급 과잉에 무게를 두는 전망도 나타났다. 컨설팅 회사 CRU그룹의 마틴 잭슨 배터리 소재 시장 책임자는 이같은 이유로 "내년에도 공급이 수요 증가세를 앞지를 것"이라며 시장 낙관 전망이 "위험할 정도로 과장됐다"고 분석했다. 배터리·전기차 시장조사업체인 벤치마크 미네랄 인텔리전스의 이올라 휴즈 연구 책임자는 내년과 내후년 리튬 수요 성장이 현재 언론에 보도된 것보다 불안정하고, 둔화될 가능성이 높다고 분석했다. ESS 배터리 설치량이 증가하고 있지만 중국이 배터리 산업 과잉 경쟁을 억제하는 정책을 추진하고 있어 생산이 다소 둔화될 수 있는 점을 고려했다.

2025.12.14 11:15김윤희 기자

SK이노, LFP 배터리 재활용 기술 국제 학술지 등재

SK이노베이션이 배터리 재활용 기술 개발 성과를 유명 국제 학술지에 등재했다. SK이노베이션은 자체 개발한 리튬인산철(LFP) 배터리 리사이클 기술이 화학공학 전문 국제 저명학술지인 '세퍼레이션 앤 퓨리피케이션 테크놀로지(Separation and Purification Technology)'에 게재됐다고 5일 밝혔다. 기존 LFP 배터리 재활용 과정은 부산물 처리, 폐수 발생 등 환경 부담이 크고, 처리 비용 등 경제성에서도 한계가 있었다. SK이노베이션은 이에 대한 해법으로 물(H₂O), 이산화탄소(CO₂), 과산화수소(H₂O₂)만을 이용해 LFP 배터리에서 탄산리튬(Li₂CO₃)을 선택적으로 회수하는 친환경 공정을 개발했다. 이번 성과는 친환경성과 경제성 측면에서 기존의 한계가 지적돼온 LFP 리사이클 분야에 새로운 돌파구를 제시했다는 평가를 받고 있다. SK이노베이션 친환경 리사이클링 기술은 기존의 환경 부담을 줄임과 동시에 원료를 효율적으로 회수할 수 있어, 미래 배터리 자원 순환 및 관련 산업 확대에 기여할 것으로 회사 측은 기대한다. 최근 전기차와 에너지저장장치(ESS) 시장에서 LFP 배터리의 점유율이 빠르게 확대되고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 중국발 LFP 수요 증가가 두드러지고 있다고 조명하며, 2024년 기준 LFP 배터리 점유율이 50%까지 늘었다고 밝혔다. 저렴한 가격과 높은 안전성, 긴 수명 등 다양한 장점 덕분에 중저가 전기차와 보급형 모델뿐만 아니라 ESS 분야에서도 활용이 급속히 확산되고 있다. SK이노베이션 자회사인 SK온 역시 이러한 시장 흐름에 맞춰, ESS와 전기차에 적용되는 파우치형 LFP 셀 생산을 준비 중이다. 이에 따라 사용 후 배터리의 회수와 재활용 역량은 산업 경쟁력과 자원 안보를 결정짓는 핵심 과제로 떠오르고 있다. 특히 ESS에 LFP 배터리 적용이 증가함에 따라 리튬의 안정적인 회수와 친환경 처리 기술의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 김필석 SK이노베이션 환경과학기술원 원장은 “이번 성과는 기존 배터리 재활용 방식의 한계를 넘어선 것으로, 배터리 시장의 지속가능한 선순환 구조를 견인하는 중요한 기술”이라며 “고순도 탄산리튬을 안정적으로 회수함으로써 리튬 수급 리스크를 완화하고, 국내외 배터리 제조·소재·재활용 기업과의 협력을 확대해 산업 생태계 확대에 기여하겠다”고 밝혔다.

2025.12.05 08:54류은주 기자

과기정통부 밀고 COMPA 끌어주니, 시리에너지 차세대 음극제 사업 성공으로 "보답"

과학기술사업화진흥원(COMPA)은 과학기술정보통신부의 '공공기술기반 시장연계 창업탐색 지원사업(텍스코어, TeX-Corps)'을 통해 창업한 시리에너지가 혁신적인 차세대 리튬금속 음극재 개발로 2025 미국 에디슨 어워드 전기차 파워 솔루션 부문 동상을 수상했다고 26일 밝혔다. 에디슨 어워드는 매년 4월 전 세계에서 실현 가능한 혁신을 이룬 기술과 서비스를 선정해 시상한다. COMPA에 따르면 시리에너지는 혁신적인 차세대 리튬금속 음극재를 사업화했다. 이 음극재는 전기차, 도심항공교통, 로봇 등의 미래형 동력원을 위한 이차전지 핵심 소재다. 전기차 분야에서 주행거리 800km(1,000Wh/L)급 전지 구현과 5분 충전, 저가격화 실현을 가능하게 하는 핵심 기술로 주목 받는다. 시리에너지가 지원받은 텍스코어는 실험실창업 교육·보육을 지원하는 과기정통부 대표 딥테크 창업탐색지원 프로그램이다. 지난 2015년부터 지난해 말까지 762개 팀, 2천여 명이 수료했다. 시리에너지는 충남대학교 신소재공학과 박사과정을 마친 정경진 대표가 이차전지 분야 혁신 소재 기술을 갖고도 시장 진입에 애를 먹던 차에 과기정통부 지원으로 공급망 확보에 성공했다. 김병국 과학기술사업화진흥원 원장은 “실험실 우수 연구성과를 시장 성공으로 연결하는 것이 미래 성장의 핵심”이라며 "실험실 창업 및 사업화 밸류체인을 전 주기에 걸쳐 구축하고 지원을 확대해 나갈 것"이라고 말했다.

2025.11.26 19:42박희범 기자

아세톤으로 리튬배터리 성능 5초만에 23~135% ↑

손 소독이나 매니큐어 제거제로 쓰이는 아세톤을 용매로 써서 리튬이온배터리 용량과 성능을 단 5초만에 23~135%까지 끌어 올릴 수 있는 새로운 나노 복합소재 제조 기술이 개발됐다. POSTECH은 화학공학과 김진곤 교수와 김건우 박사, 조항준 석사, 배터리공학과·화학공학과 조창신 교수 공동 연구팀이 아세톤을 용매로 써서 재료가 순식간에 반응하고, 응축하는 초고속 응축 유도 자기 조립(CISA) 전략을 통해 차세대 리튬 배터리 음극 소재 설계의 난제를 해결했다고 20일 밝혔다. 기존에는 넓은 표면적과 높은 전기 전고성을 동시에 가진 음극 소재를 얻기 위해 유독성 용매를 사용했다. 김진곤 화학공학과 교수는 "TOXIN 류의 유독성 용매를 쓰지 않아도 된다는 점과 배터리 이외의 고기능성 소재 개발에도 응용이 가능하다는 점이 장점"이라며 "기존 대비 뛰어난 에너지 저장 성능을 확인했다. 상용화 등에도 관심 있다"고 말했다. '리튬이온배터리'는 스마트폰, 전기차, 에너지 저장장치 등 일상을 움직이는 핵심 기술이다. 배터리의 용량과 성능을 끌어올리려면 음극 소재로 넓은 표면적과 높은 전기전도성을 동시에 가진 소재가 필요하다. 기존에는 넓은 표면적을 가진 '메조 다공성 금속산화물(MMOs)을 만들기 위해 '블록공중합체(BCP) 자기조립'이라는 방법이 주로 사용됐다. 그러나 이 방식은 유독성 용매를 사용해야 하고 합성 시간이 매우 길다. 전도성을 가진 나노물질을 MMOs 내부에 균일하게 섞는 것도 어려웠다. 연구팀은 이를 아세톤으로 해결했다. 아세톤이 금속 알콕사이드(금속 산화물 전구체)를 빠르게 반응·경화하는 특성에 주목한 것. 연구팀은 "카본나노튜브(1차원)와 MXene(2차원) 같은 고전도성 나노 소재가 단 5초 만에 MMOs 내부에 골고루 분산된 나노 복합체 제조에 성공했다"며 "수 시간에서 몇일 씩 걸리던 공정을 대폭 단축했을 뿐 아니라, 균일성과 재현성까지 확보했다"고 부연설명했다. 실험 결과, 0.05 A/g의 낮은 전류밀도에서는 나노 복합체가 MMO 단일 소재(224 mAh/g) 대비 용량이 23% 향상됐다. 1.0 A/g의 높은 전류밀도에서는 나노 복합체가 단일 소재(46 mAh/g)보다 약 135% 저장 용량이 개선됐다. 김진곤 교수는 "공정에 사용한 아세톤을 다시 정제해 재활용할 수 있다"며 "친환경성과 경제성을 모두 갖춘 생산 공정"이라고 부연 설명했다. 연구는 과학기술정보통신부 창의후속연구사업과 한국에너지기술평가원 에너지국제공동연구사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 재료·에너지 분야 국제학술지 '나노 에너지(Nano Energy)'에 최근 게재됐다.

2025.11.20 14:45박희범 기자

포스코홀딩스, 리튬 확보에 1.1조 투자…광산·염호 투트랙 가속

포스코홀딩스가 이차전지소재 원료 경쟁력 강화를 위해 총 1조1천억원을 투자해 호주와 아르헨티나의 우량 리튬 자원 확보에 나선다. 글로벌 리튬 자원에 대한 신속하고 공격적인 투자를 통해 원가 경쟁력 강화와 안정적 원료 확보를 동시에 추진하겠다는 포스코그룹 이차전지소재 사업 전략의 일환이다. 11일 포스코홀딩스는 호주의 대표 광산기업인 미네랄 리소스가 신규 설립하는 중간 지주사의 지분 30% 인수를 결정했다. 투자금액은 약 7억 6천500만 달러, 한화로 약 1조원 규모다. 이번 투자를 통해 포스코홀딩스는 미네랄 리소스가 서호주에서 운영 중인 글로벌 톱티어 리튬 광산인 '워지나 광산'과 '마운트마리온 광산'으로부터 연간 27만톤 리튬 정광을 안정적으로 확보할 수 있게 된다. 이는 두 광산의 생산 능력 확장 계획을 반영한 수치로, 수산화리튬 3만7천톤을 생산할 수 있는 양이며, 전기차 약 86만대에 들어가는 분량이다. 호주 리튬 광산에 대한 전략적 지분 투자로 광산 경영 참여 및 배당 수익 확보가 가능하며, 시장의 본격 성장기에는 리튬 정광 제련사업까지 연계하는 단계적 사업 확장 추진을 계획하고 있다. 포스코홀딩스는 우량 염수 리튬 확보에도 속도를 내고 있다. 지난 5일 포스코홀딩스는 6천500만 달러(약 950억원)를 투자해 아르헨티나 옴브레 무에르토 염호 내 광권을 보유한 캐나다 자원 개발회사 LIS 아르헨티나 현지 법인 지분 100% 인수를 결정했다. 2018년 옴브레 무에르토 염호의 주요 광권을 인수한 바 있는 포스코홀딩스는 인접해 있는 이번 광권 인수를 통해 고품위 리튬이 매장돼 있는 옴브레 무에르토 염호에서 추가 자원과 부지를 확보하게 된다. 이미 구축된 인프라와 운영 노하우를 적극 활용할 수 있어 아르헨티나 현지에서 추진 중인 기존 리튬 사업과의 높은 시너지가 기대된다고 회사 측은 설명했다. 장인화 포스코그룹 회장은 “글로벌 1위의 리튬 기업으로 도약하기 위해서는 원료 경쟁력 확보가 무엇보다 중요한 만큼 적극적인 투자를 통해 글로벌 리튬 공급망을 다변화해 나가겠다”고 말했다. 크리스 엘리슨 미네랄 리소스 최고경영자(CEO)는 “서호주 온슬로 철광석 광산 프로젝트로 시작된 포스코그룹과의 견고한 파트너십이 리튬 사업 분야까지 확장돼 기쁘다”며 “각 사 역량을 결합해 워지나·마운트마리온 광산에서 가치를 지속 창출해 나가길 기대한다”고 밝혔다. 포스코그룹은 지난해 장인화 회장 취임 후 '2 코어(철강·이차전지소재)+뉴 엔진(신사업)'으로 사업 포트폴리오를 재편한 바 있다. 핵심 사업에 대한 미래 성장 투자를 통해 반세기를 넘게 이어온 제철보국을 넘어 이차전지소재의 국산화로 국가 경제 및 산업 경쟁력 강화에 기여하는 소재보국을 실현한다는 방침이다.

2025.11.12 09:21류은주 기자

12시간 장주기 ESS 필요…"리튬 배터리·양수 외 대안 기술 개발해야"

현재 국내 에너지저장장치(ESS)에 주로 활용되는 리튬이온배터리와 양수발전 외 다양한 기술을 함께 육성해야 한다는 제언이 나왔다. 향후 시장에서 장주기 ESS가 요구되나 리튬 배터리 관련 기술은 초기 단계이고, 화재 안전성 고도화 필요성도 제기되고 있어서다. 김창선 한국에너지기술평가원 PD는 6일 서울 코엑스에서 열린 'AI 시대의 분산에너지 및 ESS 사업화 방안' 세미나에서 이같이 주장했다. 정부가 재생에너지 발전량을 적극 확대하면서, 단점인 가변적인 발전량을 보완할 수 있는 ESS도 수십조원 규모로 투자될 전망이다. ESS 수단 중 리튬이온 배터리의 경우 공급망이 안정적이지만, 장주기 기술의 성숙도 및 상용화 수준이 낮다는 지적이다. 차후 전력 발전량에서 재생에너지 비중이 증가함에 따라 잉여 재생에너지가 급증할 것으로 전망된다. 이를 원활히 저장하기 위해선 4~6시간 이상 장주기 에너지 출력이 가능해야 하며, 특히 AI데이터센터가 확산되는 최근에는 12시간 이상 장주기 ESS가 필요해질 것이란 전망도 나타나고 있다. 리튬 배터리는 용량 및 주기와 비용이 비례한다. 단주기 ESS에선 경쟁 기술 대비 경제성이 우수하지만, 장주기 ESS에선 구도가 달라진다는 분석이다. 전체 수명 주기에 소모되는 비용인 균등화저장비용(LCOS)으로 살펴보면 비(非)리튬계, 비전지 기반 기술이 더 경제적일 것으로 봤다. 실제 미국과 중국 등에선 이런 가능성을 보고 바나듐레독스플로우배터리(VRFB), 압축공기저장(CAES), 열로 에너지를 저장하는 카르노 배터리, 중력 저장 등 다양한 기술의 장주기 ESS에 투자하고 있다. 김창선 PD는 장주기 필요성 고조 등 최근 시장 동향을 고려해 내년 추진 계획 중인 ESS R&D 과제들을 소개했다. 장주기 BESS 저가화·국산화를 위한 흐름전지 설계·관리·운영 기술개발 및 실증 과제가 그 중 하나다. 김 PD는 “흐름 전지의 단점은 비싸고, 일부 국산화되지 않은 것들이 있다”며 “좀더 마무리해준다는 측면에서 지원하도록 하고 있다”고 언급했다. 전력계통 적용을 위한 액체공기 ESS 개발 및 실증, 분산전력망 구축을 위한 중형가변속 양수발전시스템 개발도 포함됐다. 김 PD는 “액체공기 ESS는 국토부에서 500kg짜리를 실증 중인데 여기의 연장 선상에서 유틸리티급 파일럿을 추진해보려 한다”며 “중형 양수는 토목 공사 비용이 너무 커 시스템 구축은 어렵지만, 지리 특성을 고려해 중형 해양 양수는 해볼 만하다고 봤다”고 설명했다. 차세대 삼원계 ESS용 소재·설계·관리 기술 개발도 추진 과제에 있다. 김 PD는 “리튬망간리치(LMR)를 좀 들여다봐야 한다고 봤다”며 “비용을 낮출 수 있고, 안전성 문제를 잘 보완해 우리나라가 삼원계에서 쌓아온 기술들이 사장시키기보다 계속 활용해야 하지 않냐는 판단”이라고 설명했다. 김 PD가 추진 중인 R&D 과제 중에는 AI 기반 장·단주기 하이브리드 ESS 및 P2X2P(전력-연료 상호 변환) 통합 운영 기술, 시장참여형 다기능 유틸리티급 BESS 최적 운영 기술 개발도 있다. 김 PD는 “전력거래소 사업 외에도 내년 전남에 BESS 투자를 위해 약 1천200억원 정도 대규모 국비 투입이 예상되고 있다”며 “유틸리티에 BESS가 들어가는데, 제주의 신(新) 전력 시장이 전남에 우선 적용될 예정”이라고 언급했다. 이어 “전남 지역이 다양한 측면에서 테스트베드가 될 수 있는데, 이런 테스트베드에서 유틸리티 BESS와 AI 등을 활용해봐야 한다는 관점에서 과제를 기획했다”고 밝혔다. 한국에너지기술평가원은 이 과제 추진 계획들을 포함한 내년 예산안에 대해 국회 심의를 받을 예정이다.

2025.11.06 20:53김윤희 기자

정부, '핵심광물 재자원화' 지원 시동…규제 대거 합리화

정부가 핵심광물 재자원화를 활성화하기 위해 각종 규제 합리화와 전용 펀드 조성 등 종합적인 정책 지원에 나섰다. 구윤철 부총리 겸 기획재정부장관은 31일 정부서울청사에서 제6차 공급망안정화위원회를 주재해 최근 경제안보 여건을 점검하고 ▲희토류 공급망 대응 방안 ▲공급망안정화기금 출범 1주년 성과 및 개선방안 ▲핵심광물 재자원화 활성화 방안을 논의했다. 정부는 2030년까지 10대 전략 핵심광물 재자원화율 20% 달성을 목표로 핵심광물 재자원화 산업 생태계 조성 및 규제 합리화 방안 논의를 위해 관계부처 합동 TF를 운영해왔다. 10대 전략핵심광물은 리튬·니켈·코발트·망간·흑연과 네오디뮴·디스프로슘·터븀·세륨·란탄 등 희토류 5종이다. 최근 중국의 수출통제 강화 등으로 수급 불확실성이 커진 희토류와 관련해 정부는 우리 기업에 피해가 발생하지 않도록 '범정부 희토류 공급망 TF'를 지난 16일부터 가동하고, 업계 희토류 수급 지원을 위한 '희토류 수급대응 센터'를 운영한다. 또한 희토류 수급위기 발생 시 대응 역량을 강화하기 위해 해외자원개발 투자·융자를 촉진하고, 희토류 저감 기술 개발과 희토 영구자석 재자원화, 공공 비축 확대 등을 추진한다. 정부는 재자원화 원료에 대한 패러다임을 '폐기물'에서 '자원'으로 전환하기 위해 제도 개선을 추진한다. 순환자원 지정 확대, 수입보증 부담 완화 및 할당관세 지원 등으로 재자원화 원료 수입에 따른 기업들의 비용과 행정부담 경감이 체감될 것으로 기대했다. 할당관세 대상 품목은 오는 12월 최종 결정해 내년부터 적용될 예정이다. 재자원화 산업과 선도 기업을 육성해 공급망안정화기금의 투자와 융자를 활성화하고, 시설·장비 및 R&D·실증 등에 대한 재정 지원도 강화한다. 그 외 재자원화 시설과 장비 투자를 지원하고, 수요 창출을 목적으로 재자원화된 핵심광물에 대한 별도 비축도 추진한다. 정부는 공급망 안정화 기금 출범 1주년을 맞아 그간의 성과를 점검하고 개선 방안을 마련한다. 2천500억원 규모 '핵심광물·에너지 공급망 안정화 펀드'를 조성하는 등 직·간접 투자를 활성화하고, 중소·중견기업에 대한 특별 대출 한도를 신설한다. 공급망 중요도와 안정화 기여도에 따른 차등형 지원체계를 구축하고, 산업은행 등 다른 정책금융과의 협조도 강화한다. 정부는 앞으로도 관계부처 합동 '핵심광물 재자원화 정례회의'를 통해 제도 개선과 지원 방안을 지속 모색할 계획이다.

2025.10.31 10:30김윤희 기자

포스코홀딩스, 내년 철강 '보합' 전망…"수익성 점진 회복"

포스코홀딩스가 내년 철강 시장에 대해 보합세를 전망하면서, 사업 수익성은 점진적 개선을 예상했다. 우리나라 정부가 올해 들어 중국산 후판과 중국·일본산 열연강판 등에 반덤핑 관세를 부과하면서 판가가 점차 정상화될 것으로 관측했다. 포스코홀딩스는 27일 3분기 실적발표 컨퍼런스콜에서 이같은 시장 전망을 공유했다. 포스코홀딩스는 올해 3분기 연결기준 매출 17조 2천610억원, 영업이익 6천390억원, 순이익 3천870억원을 기록했다. 전년 동기 대비 매출은 5.8%, 영업이익은 13.5%, 순이익은 22% 감소했다. 단 3분기 연속 영업이익이 증가하며 실적 회복이 지속되는 점을 강조했다. 그룹 핵심 사업인 철강 사업은 매출 14조 7천300억원, 영업이익 6천560억원을 기록했다. 판가는 하락했으나, 가동률 회복 및 원가 절약 등으로 영업이익이 증가했다. 향후 시장에 대해선 1~2% 성장률의 보합세를 전망했다. 내년 2분기 이후에는 원재료와 제품 가격 차(스프레드) 확대에 따른 실적 개선을 기대했다. 정부의 반덤핑 관세 효과가 점차 확산되는 가운데 자동차 가격 인상이 하반기 이후 이뤄질 것으로 봤다. 포스코인터내셔널의 경우 미국 알래스카 LNG 사업 참여를 검토하고 있다. 오영달 포스코홀딩스 인프라사업관리실장은 이날 컨퍼런스콜에서 "종합적으로 고민 중"이라면서도 "사업에 참여하게 되면 시기는 내년부터 2028년까지로, 파이프라인과 LNG터미널용 강재 등 철강 30만톤을 공급하게 될 것으로 본다"고 답했다. 이차전지 소재 사업에선 매출 1조원, 영업손실 420억원을 기록하는 등 적자 폭을 줄였다. 미국 전기차 구매 세액공제가 이달 일몰되기 전 수요가 급증하면서 3분기 양극재 판매량이 두 배 수준으로 증가했다. 포스코필바라리튬솔루션, 포스코아르헨티나 등 리튬 생산 자회사도 공장 램프업을 추진하며 가동률을 높이고 있다. 최근 저가 경쟁을 초래해온 중국 산업계 구조조정이 본격화되면서 내년 사업 수익성이 개선될 것으로도 전망했다. 이재영 포스코홀딩스 에너지투자사업관리실장은 "중국 내 배터리 업계 구조조정이 실제 나타나고 있는 것 같고, 특히 리튬 같은 소재의 가격 하방 경직성을 튼튼하게 해주는 측면이 있는 것 같다"며 "중국 정부 보조금이 철폐되고, 미국의 고관세 정책으로 원가 격차가 상당히 줄어들어 미국 도착 기준 가격이 우리나라 기업과 중국 기업 제품 간 큰 차이가 없다"고 설명했다. 이어 "중국산 제품의 미국 진출이 어려워지면서 공급 과잉이 좀 해소되는 것 같다"며 "올해 리튬 가격이 kg당 8~9달러로 제련 기업 중 수익을 내는 곳이 없다시피했는데 내년에는 모든 사업자들이 10달러 이상이 될 것으로 전망하고 있다"고 덧붙였다. 전기차와 달리 지속 성장 중인 에너지저장장치(ESS) 시장에 본격 진입하게 되면 양극재 등 소재 판매량도 크게 개선될 것으로 예상했다. 리튬 사업에 대해 이재영 실장은 "포스코아르헨티나는 오는 12월 램프업이 종료될 것으로 본다"며 "진행 상황에 맞춰 고객사 몇 곳과 인증을 추진 중이고, 포스코필바라리튬솔루션 소유 공장 한 곳은 상업 생산 중이하고, 다른 한 곳은 12월까지 램프업을 진행해 내년 초가 되면 램프업 종료 후 상업 생산으로 전환될 수 있을 것"이라고 밝혔다. 포스코이앤씨의 경우 지난 4월 발생한 신안산선 사고 관련 비용과 해외 프로젝트에서 발생한 손실 등 일회성 비용 2천881억원이 이번 분기 실적에 반영되면서 적자 전환했다. 4분기에도 추가 비용 2천300억원 가량이 반영될 예정이다. 김승준 포스코홀딩스 최고재무책임자(CFO) 부사장은 "사고로 인한 추가 비용은 올해 대부분 마무리돼 내년에는 과거 수준의 영업이익 창출을 기대하고 있다"고 언급했다.

2025.10.27 18:27김윤희 기자

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