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'리튬'통합검색 결과 입니다. (105건)

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중국 과학 굴기 8년 성과 들여다보니…심우주·양자컴·체세포·물리 등서 '세계 TOP'

"미국보다 1경배 더 빠른 지우 장(Jiu Zhang) 양자컴퓨터 프로토타입 개발(2019년)부터 화성 탐사로버 '주룽' 화성 착륙(2021년), 원숭이 체세포 복제(2019년), 이산화탄소 인공전분 합성 성공(2021년), 세계 최대 전파망원경 스카이아이 가동(2020년) 등..." 중국 시진핑 국가주석이 지난 2016년 과학기술 굴기를 선언한지 올해로 8년차를 맞아 일궈낸 성과들이다. 중국과학기술일보(과기일보)가 17일 시진핑 국가주석이 지난 2016년 국가과학기술혁신회의에서 제시한 중국의 과학기술혁신 발전을 위한 대청사진 발표와 과학굴기 선언 이후 지난 8년간 낸 성과에 대해 보도했다.이 보도에 따르면 중국은 손오공이 머리카락으로 수천마리의 작은 원숭이를 만들듯 지난 2017년 11월 체세포 복제원숭이 '중중'이를 복제하는데 성공했다. 영장류 복제로는 세계 최초다. 같은 해 12월에는 둘째 원숭이 '화화'가 태어났다. 이들 복제 원숭이는 지난 1월 현재 2년째 생명을 이어가고 있는 것으로 보고됐다. 과기일보는 또 중국이 기초 물리학 분야에서도 엄청난 성과를 냈다고 소개했다. 양자분야에서는 세계 최초로 광자 이상 홀 상태를 실현했다. 3차원 양자 홀 효과와 새로운 초전도 큐비트인 '플라즈모니움(Plasmonium)'(큐비트 생성을 위한 양자지원 설계)을 이용해 광자 간 비선형 상호작용을 구축했다. 이를 이용하면 양자 제어가 쉽고, 정보처리가 훨씬 유연하다는 장점이 있다는 것이다. 또 과기일보는 중국이 올해 1월 세계 최초로 실리콘보다 10배 빠른 그래핀 반도체를 개발했다고 보도했다. 화학 분야에서는 새로운 2차원 물질이나 나노촉매 개발, 생명과학 분야에서는 원숭이 복제 외에도 뇌인지 및 뇌질환 기전, 줄기세포 등을 소개하며 중국이 새로운 시대를 열었다고 평가했다. 심우주 탐사 분야 소개도 시진핑 총서기의 큰 업적으로 소개됐다. 창어 6호가 세계 최초로 달 뒷면 샘플을 채취했고, 중국의 첫 화성 탐사선 톈원 1호는 지난 2월 화성에 성공적으로 착륙했다.또 지구 상공 390㎞ 궤도를 도는 우주정거장 톈궁 시리즈도 지난 1월 공개하며, 이곳에서 컴퓨터 프로세서 100여 개를 동시 실험한다고 보도했다. 이와함께 중국은 48억 위안(8천억 원)을 들여 세계에서 밝기와 간섭도가 가장 높은 방사광원을 갖는 싱크로트론 방사광 가속기를 베이징에 구축했다.이곳에서는 향후 △재료 노후 △응력 형성 패턴 △세포와 혈액의 유동 △마이크로·나노급 장치 △리튬전지및 리튬이온 등에 관한 연구가 활성화될 것으로 기대했다. 중국의 '하늘의 눈'으로 알려진 지름 500m짜리 구형 전파 망원경 '톈옌'도 천문 및 천체물리학에 크게 기여했다. 세계 최대규모로 '차이나스카이아이'로 불리는 이 망원경은 현재 900개 이상의 펄서를 발견했다. 펄서는 나노헤르츠 중력파 존재의 핵심 증거다. 우주의 기원을 밝힐 수 있어 천체물리학계에서 펄서 찾기에 공을 들인다. 한편 중국 국무원과 과학기술부는 과학굴기 실현을 위해 ▲독창성 강화 ▲연구환경 개선 ▲연구지원 메커니즘 개선 ▲과학연구 자율성 확대 ▲기술평가 및 인센티브 제도 개선 등을 지속 추진했다.

2024.06.17 19:33박희범

포스코그룹, 아르헨 이어 칠레서 리튬자원 추가 확보 모색

포스코그룹이 아르헨티나, 칠레 정부와 잇달아 만나 이차전지용 리튬 사업 경쟁력 강화와 추가 리튬 자원 확보에 나섰다. 포스코홀딩스 정기섭 전략기획총괄은 12일 아르헨티나 수도인 부에노스아이레스에서 루이스 카푸토 경제부 장관을 만나 포스코그룹의 아르헨티나 이차전지용 리튬 사업 협력을 논의했다. 정기섭 사장은 아르헨티나 정부가 추진 중인 '대규모 투자에 대한 인센티브' 지원 대상에 포스코그룹의 리튬 사업이 포함될 수 있도록 현지 정부의 지속적인 관심과 도움을 요청했다. 이에 대해 루이스 카푸토 장관은 인프라 및 인허가 지원을 비롯해, 우호적인 투자 및 사업 환경을 조성하겠다고 말했다. 포스코그룹은 2018년 아르헨티나 옴브레 무에르토 리튬 염호를 인수한 바 있으며, 1, 2단계에 걸쳐 총 연산 5만톤 규모의 이차전지용 염수 리튬 생산공장을 건설 중이다. 리튬 5만톤은 전기차 120만대분 이차전지를 만들 수 있는 규모다. 연산 2만 5천톤 규모의 1단계 리튬 생산공장은 올해 준공 예정이며, 같은 규모 2단계 생산공장도 2025년 준공을 목표로 하고 있다. 또한 연산 5만톤 규모 염수 리튬 3단계 추가 투자도 검토가 진행 중이다. 포스코그룹에 따르면 아르헨티나 정부의 '대규모 투자에 대한 인센티브' 지원 대상에 포함되면 법인세, 원천소득세를 비롯한 세금 감면 혜택 등을 받을 수 있어 아르헨티나 염수 리튬 3단계 투자 결정 시 재정적 안정성을 더할 수 있게 된다. 아르헨티나 역시 포스코그룹 대표적인 투자 사례를 바탕으로, 글로벌 기업들의 투자 유치 기회를 이끌어낼 수 있을 것으로 기대한다. 포스코그룹은 리튬 매장량 세계 1위 칠레에서도 리튬 자원 확보에 나섰다. 정기섭 사장은 아르헨티나에 이어 14일 칠레 수도 산티아고에서 광업부 고위 인사와 면담하고 칠레 리튬 염호 개발 관련 협의를 했다. 정 사장은 면담에서 포스코그룹이 리튬자원 개발 등 대규모 투자가 가능한 재무건전성을 갖추고 있고, 아르헨티나 염수 리튬과 호주 광석 리튬 사업 등을 통해 검증된 리튬 생산공장 건설과 운영 노하우를 보유하고 있으며, 특히 친환경·고효율 리튬 추출 기술역량에 강점이 있어 칠레 염호 개발에 있어 성공적인 사업 추진의 최적 사업 파트너임을 강조했다. 칠레 광업부 인사는 칠레가 미국과 자유무역협정(FTA)을 체결해 칠레에서 생산한 리튬은 미국의 인플레이션 감축법(IRA) 혜택을 볼 수 있다고 설명하며 포스코그룹의 리튬 사업 역량에 관심을 표하고, 현재 입찰이 진행 중인 마리쿤가 염호와 알토안디노스 염호에 대한 포스코그룹의 적극적인 참여를 요청했다. 또한 칠레 광업부는 마리쿤가, 알토안디노스 염호 외에도 칠레 정부가 추진할 예정인 신규 리튬 염호 개발 사업에 포스코그룹이 참여할 수 있는 기회가 많다고 강조하고, 포스코그룹에 칠레 내 이차전지소재사업 공급망 확장 투자를 제안하며 정부 차원 지원을 검토하겠다고 말했다. 칠레는 2023년 4월 가브리엘 보리치 대통령이 '국가 리튬 전략'을 발표한 이래 국가 주도의 리튬 자원 개발을 추진 중이다. 핵심 전략염호 개발 프로젝트는 정부가 대지분을 갖는 민관협력 방식으로 진행하며, 개발 과정에서 환경 피해를 최소화하는 조치가 주요 내용이다. 한편 포스코그룹은 아르헨티나 리튬 염호 인수, 호주 필바라 미네랄스社 지분 투자를 통해 염수와 광석 리튬의 안정적인 수급체계를 갖추고 있다. 특히 포스코그룹은 장인화 회장 취임 이후 이차전지소재사업에 흔들림 없이 투자를 지속해 나갈 것이라고 밝힌 바 있다. 포스코그룹은 전기차 시장의 캐즘(일시적 수요 정체기) 및 광물 가격 하락 시기에 오히려 미래 성장가치가 높은 리튬 염호·광산 등 우량자산을 저가에 매입할 기회로 활용해 경쟁력 있는 이차전지소재사업의 풀 밸류 체인을 완성해 미래 지속 성장을 위한 기반을 강화해 나간다는 방침이다.

2024.06.17 09:14류은주

SK온, 전고체 배터리 소재 '고분자 전해질' 개발

SK온이 상온에서도 구동할 수 있는 리튬메탈 배터리용 고분자 전해질 공동개발에 성공했다. 고(故) 굿 이너프 텍사스대학교 교수 연구팀과 함께 이룬 성과다. 고체 배터리 성능 개선에 기여하고, 나아가 전고체 배터리 개발에도 속도를 높일 것으로 기대된다. SK온은 굿 이너프 교수의 제자인 하디 카니 교수 연구팀과 신규 고분자 전해질인 'SIPE(single-ion conducting polymer electrolyte)'를 개발했다고 16일 밝혔다. 굿 이너프 교수는 리튬이온 배터리 용량을 2배로 늘린 배터리 선구자다. 2019년 97세에 노벨화학상을 받아 최고령 노벨상 수상 기록도 세웠다. 2020년부터 SK온과 리튬메탈 배터리를 구현하기 위한 '고체 전해질' 공동 개발을 진행해왔다. 지난해 6월 별세 후 제자인 카니 교수가 연구팀을 이끌고 있다. 고분자 전해질은 가격이 저렴하고 제조가 용이해 차세대 고체 배터리 소재로 각광받는다. 하지만 산화물계, 황화물계에 비해 이온전도도가 낮아 70~80°C의 고온에서만 구동하는 점이 극복해야 할 과제 중 하나로 여겨진다. SIPE는 이온전도도와 리튬 이온 운반율을 개선해 이를 해결했다. 기존 고분자 전해질 대비 상온 이온전도도를 약 10배(1.1x10-4S/cm)까지 끌어올렸으며, 리튬 이온 운반율 역시 0.2에서 0.92로 5배 가까이 늘렸다. 상온 구동이 가능한 배경이다. 리튬이온 전도도와 리튬 이온 운반율이 높아지면 배터리 출력 및 충전 성능도 향상된다. 실제 실험 결과, SIPE를 적용한 배터리는 저속 충방전(0.1C) 대비 고속 충방전(2C) 시 배터리 방전 용량이 77%로 유지됐다. 충전 시 1C는 전지용량 100%까지 1시간에 충전하는 속도를 의미한다. 고체 전해질은 이온 전도도가 낮아 고속 충전 시 방전 용량 저하가 두드러지는데, 이를 최소화한 셈이다. 고체 전해질 계면 안정성을 높여 덴드라이트 형성을 억제했다. 덴드라이트는 충방전 과정에서 리튬 이온이 양극과 음극을 오갈 때 음극 표면에 쌓이는 가지 모양의 결정체다. 배터리의 수명과 안전성을 저하시키는 원인 중 하나로 리튬메탈 배터리 상용화를 위한 숙제다. SIPE는 높은 기계적 내구성을 갖춰 대량 생산이 가능하며, 열적 안전성이 우수해 250℃ 이상 고온에도 견딜 수 있다. SK온은 차세대 복합계 고체 배터리에 적용할 경우 충전 속도와 저온 성능을 개선할 것으로 기대했다. 해당 연구는 전기화학 분야 학술지 '일렉트로케미컬 소사이어티'에 게재됐다. 김태경 SK온 차세대배터리센터장은 ”이번 연구 성과를 바탕으로 고분자 전해질을 적용한 고체 배터리 개발에 한층 속도를 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 “SK온은 신규 소재 기술 경쟁력을 바탕으로 향후 차세대 배터리 분야의 성장 기회를 선점해 나갈 것”이라고 말했다. SK온은 고분자-산화물 복합계와 황화물계 등 두 종류의 전고체 배터리를 개발 중이다. 각각 2025년, 2026년 파일럿 시제품을 생산하고 2028년, 2029년에는 상용화 시제품을 생산한다는 목표다. 대전 배터리연구원에 건설 중인 황화물계 차세대 배터리 파일럿 플랜트는 내년 하반기 완공 예정이다.

2024.06.16 09:39김윤희

한국 기업이 카자흐 광산 개발 우선 참여…공급망 협력 강화

우리나라 기업이 자원 강국인 카자흐스탄의 광물 탐사 과정에 우선 참여할 수 있게 되는 등, 양국이 핵심광물 공급망 협력을 강화하기로 했다. 12일 윤석열 대통령의 카자흐스탄 순방과 카슴-조마르트 토카예프 대통령과의 정상회담을 계기로 산업통상자원부는 카자흐 정부와 핵심광물 공급망, 전력산업, 경제공동위 등 3건의 업무협약(MOU)을 체결하고 협력을 확대하기로 했다고 밝혔다. 먼저 핵심광물 공급망 협력 MOU 체결을 통해 전기차, 반도체, 합금강 제조에 널리 쓰이는 리튬, 크롬, 망간, 희토류, 우라늄 등 핵심광물에 대해 공동 지질 조사, 탐사, 개발, 정·제련 등 밸류체인 각각의 단계별 협력과 인적 교류를 증진하기로 합의했다. 이 MOU로 우리나라 기업이 카자흐스탄 내 경제성이 있는 광종 개발, 생산에 우선 참여할 기회를 갖게 됐다. 우리나라 지질자원연구원과 SK에코플랜트가 카자흐스탄 산업건설부와 리튬 광산 탐사·개발을 위한 협력 MOU'을 체결한 것도 그 일환이다. 카자흐스탄은 핵심광물 중 우라늄은 점유율 1위, 크롬은 2위, 티타늄 3위를 차지하는 등 광물 자원이 풍부하다. 리튬, 구리, 아연 등 매장량도 보유하고 있다. 이번 정상 방문을 계기로 양측은 '공급망 대화'를 신설하고, 관련 연구기관, 기업, 금융기관 등과 함께 실질적 협력방안을 논의해 나가기로 했다. 전력산업 MOU를 통해서는 양국 간 전력 분야 협력과 인적 교류를 확대하는 계기를 마련했다. 카자흐스탄 정부는 2060년 탄소중립을 목표로 재생에너지 확대, 석탄화력의 가스복합화력으로 전환과 노후발전소의 효율화 및 친환경 전환을 추진하고 있다. 산업부는 국내 기업들이 이 분야에서 경쟁력을 갖고 있어 앞으로 사업 참여가 확대될 것으로 기대했다. 산업부는 지난해 10월 체결된 '무역투자촉진프레임워크(TIPF)'에 이어 이번 무역·경제와 과학기술의 협력체인 공동위원회 MOU를 체결해 양국간 무역투자 및 경제협력 확대의 제도적 기반을 마련하게 됐다고 설명했다. 이번 정상회담에서는 총 11건의 MOU가 체결됐다.

2024.06.12 17:30김윤희

에코프로이노베이션, 삼성SDI에 2033년까지 수산화리튬 공급

에코프로이노베이션은 삼성SDI와 총 약 15만4천톤 규모 수산화리튬 장기 공급 계약을 맺었다고 11일 밝혔다. 에코프로이노베이션은 이번 계약을 통해 2033년까지 삼성SDI 국내 사업장과 헝가리 사업장 등에 수산화리튬을 공급할 예정이다. 에코프로이노베이션은 양극소재에 공급되는 수산화리튬 전환 기술을 확보하고 있다. 2021년 10월 리튬을 정제, 전환, 분쇄해 이차전지용 수산화리튬 양산에 성공한 뒤 생산 물량을 에코프로비엠과 삼성SDI에 납품해 왔다. 에코프로이노베이션은 점차 외판 물량을 확대하기 위해 해외 자동차 제조사(OEM), 이차전지 업체 등과 협의를 진행 중이다. 특히 미국 인플레이션감축법(IRA) 발효로 탈중국 움직임이 강화되면서 IRA 적합품 생산이 가능한 회사가 시장에서 많은 관심을 받고 있다고 강조했다. 에코프로이노베이션은 리튬 추출 기술 개발에도 나서고 있다. 에코프로이노베이션과 호주의 리튬 업체 이오니어는 지난해 10월 미국 네바다주 리튬 광산 개발 관련 업무협약(MOU)을 맺고 리튬 클레이에서 리튬을 추출해 수산화리튬을 생산하는 기술을 공동 진행하기로 했다. 이에 성공하면 에코프로이노베이션과 아이오니어는 북미에 수산화리튬 전환 공장 건설을 추진할 계획이다. 아이오니어는 광산에 매장된 리튬 클레이를 에코프로이노베이션에 무상 제공하고 수산화리튬 생산에 따른 이익을 공유하는 구조로 사업을 협력할 예정이다. 에코프로이노베이션은 2021년 10월부터 연산 1만3천톤의 수산화리튬 상용화 제조 공장을 운영 중이다. 공업용 탄산리튬 및 리사이클된 리튬을 원료로 배터리급 고순도 수산화리튬을 생산하고 있다. 포항 캠퍼스 내 2공장을 지난 3월 완공한 데 이어 삼성SDI와의 추가 계약 물량을 원활히 공급하기 위한 신규 3공장을 포항 블루밸리 단지 내 건설하는 방안도 수립 중이다. 에코프로이노베이션은 해외에서도 생산 거점을 구축하기 위해 올해 말 완공을 목표로 헝가리에서 공장을 건설 중이다. 국내외 공장 건설이 순조롭게 추진될 경우 에코프로이노베이션의 수산화리튬 생산 캐파는 2028년까지 7만9천톤으로 확대될 전망이다.

2024.06.11 08:52김윤희

한국화학연구원, 리튬금속전지 수명 3배 늘려…대면적 연구 조만간 착수

기존 리튬금속전지 수명을 3배이상 늘릴 수 있는 획기적인 소재가 개발됐다. 한국화학연구원은 화학소재연구본부 김도엽 박사 연구팀(논문 제1저자 : 정상윤 박사과정)이 손쉬운 방법으로 리튬복합소재를 개발했다고 5일 밝혔다. 리튬금속전지를 충전할 때 리튬이온은 양극에서 음극인 리튬금속 표면으로 이동한다. 이 때 리튬이온이 리튬금속에 나뭇가지처럼 마구잡이로 쌓이는 데(덴드라이트), 연구팀이 이 문제를 해결한 것. 리튬 덴드라이트 현상은 전해액 분해를 가속화해 전지 성능을 떨어뜨리고, 심한 경우 분리막을 뚫고 나와 양극과 접촉하는 쇼트가 발생, 전지폭발을 일으키기도 한다. 이에 따라 리튬금속을 음극재로 사용하는 리튬황전지나 리튬공지전지 등 고성능 차세대 이차전지를 개발하기 위해서는 이같은 리튬 덴드라이트 성장 억제 기술이 필수다. 연구팀은 이 문제 해결을 위해 기계적 반죽법을 도입했다. 전고체 전지의 고체전해질로 많이 쓰는 Al-LLZO(알루미늄을 도핑한 리튬란타튬지르코네이트고체전해질 복합소재)을 기계적으로 반죽해 복합소재 입자가 고루 섞이도록 한 것. 리튬 호일에 LLZO 입자를 올린 뒤 반을 접어 롤프레스로 눌러 펴준 다음, 이를 다시 반을 접어 롤프레스로 눌러주는 과정을 30회 반복했다. 이렇게 개발한 복합 소재를 리튬 금속전지의 음극으로 사용했을 때 대면적 대조군인 리튬 호일(일반 리튬 음극) 대비 전지 수명이 3배 이상 증가했다. 연구팀은 "리튬금속을 적용하면 70회 충·방전 이후 용량 감소율이 커지는 반면, 이번에 개발한 복합소재를 적용하면 250회 충·방전 후에도 급격한 용량 감소 없이 안정적으로 구동했다"며 "충·방전 속도가 일정 조건에서 20% 이상 증가한 것도 확인했다"고 설명했다. 연구팀은 셀 적용 가능성을 확인하기 위한 실험도 진행했다. 가로 3㎝, 세로 4.2㎝ 크기의 파우치 셀을 조립해 충·방전시켰을 때 50㎃h 용량이 유지됐다. 김도엽 책임연구원은 "대면적 셀 적용 가능성을 확인한 셈"이라며 ""최근 선정된 '글로벌 TOP 전략연구단' 사업과 연계해 리튬 복합소재의 고성능 및 대면적화를 위한 공정 기술 개발을 추진할 계획"이라고 말했다. 연구결과는 소재분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF : 19)(1월호) 내부 표지 논문으로 게재됐다.

2024.06.05 15:32박희범

배터리 전극 단순 코팅했더니…전기차 급속충전 500회해도 성능 83.4% 유지

전기차 급속 충전을 1~2년 이상하면 성능이 뚝 떨어지는 문제를 국내 연구진이 음극재에 간단한 코팅만으로 해결했다. 한국전기연구원(KERI)은 전기소재공정연구센터 최정희 박사 연구팀이 한양대 이종원 교수팀, 경희대 박민식 교수팀과 공동으로 500회 급속 충전에도 83.4% 성능을 유지하는 공정 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 연구팀은 현재 500㎃h급 파우치 셀까지 성능을 검증했다. 향후 용량을 늘려 대면적 중대형 전지에도 적용할 계획이다. 이종원 교수는 "전기차 보급을 확대하는 데 가장 큰 걸림돌은 주행거리 향상과 안전성 확보, 급속 충전"이라며 "특히, 급속 충전을 위해 배터리 내부에 들어가는 전극 두께를 두껍게 만들면 열화 현상이 발생해 성능이 뚝 떨어진다"고 말했다. 연구팀은 이들 걸림돌 가운데 열화 문제를 리튬이온전지 음극(-) 극판 표면에 1㎛이하의 아주 작은 '산화알루미늄(Al₂O₃)' 입자를 부분 코팅하는 방법으로 해결했다. 산화알루미늄 장점은 가격이 저렴하다. 우수한 전기 절연성, 내열성, 화학적 안정성, 기계적 특성을 보유하고 있다. 이종원 교수는 "산화알루미늄 입자가 리튬이온전지 음극과 전해질 간 계면을 효과적으로 제어하고, 리튬 이온의 빠른 이동을 유도했다"며 "급속충전 시에도 리튬의 전착(충·방전이 불가능한 비가역적 리튬)을 막고, 리튬이온전지의 안정적인 충·방전 수명을 확보했다"고 설명했다. 이 교수는 "흑연 음극 표면을 처리하기 때문에 가역적인 리튬의 양 감소 없이, 고에너지밀도의 후막 전극에 대해 급속충전을 적용해도 안정적인 성능 구현이 가능하다"고 부연설명했다. 연구팀이 흑연 음극재에 산화알루미늄을 코팅한 뒤 성능을 검증한 결과 고에너지밀도의 음극 전극(4.4 ㎃h/㎠)이 500회 급속충전에도 83.4% 이상 잔류 용량비를 유지했다. 반면 기존 배터리는 용량 유지율이 500회 급속 충전시 55.9%로 떨어진다. 이종원 교수는 "그동안 국내외 연구진들은 열화 문제 해결 방법으로 전극 내부 활물질 소재에 집중해 왔다"며 "우린 간단한 코팅만으로 이문제를 해결하고 우리나라와 미국 특허도 확보했다"고 덧붙였다. 연구는 삼성미래기술육성사업 및 산업부 산업기술혁신사업(전기차 고출력 배터리 및 충전시스템 기술 개발)의 예산을 지원받아 수행했다.

2024.05.27 09:00박희범

LIB 음극재 시장, 10년 후 2.5배…"K-배터리 탈중국 시급"

중국 업체들이 독식중인 세계 리튬이온배터리(LIB) 음극재 시장에서 포스코퓨처엠이 고군분투 중이다. 23일 시장조사업체 SNE리서치 '2024년 리튬이온전지 음극재 기술현황 및 시장전망' 보고서에 따르면 LIB 음극재 시장은 지난해 160만톤(10조원)에서 2035년 390만톤(25조원)으로 성장할 것으로 전망된다. 음극재 시장이 2028~2029년까지 인조흑연(AG)을 중심으로 성장하겠지만, 2030년 이후부터는 현재 1~2% 비중을 차지하는 실리콘(Si) 음극재 비중이 7~10%로 확대할 것으로 관측했다. 현재 음극재 시장에서 중국 업체 점유율은 지난해 92.6%에 달한다. 지난 2021년(87.5%)보다 확대됐다. 그중에서도 BTR, 샨샨, 지첸 빅3 비중이 절반에 육박한다. 출하량 기준 1~9위까지가 모두 중국 업체고 한국의 포스코퓨처엠이 10위를 기록했다. 미국 정부가 최근 인플레이션 감축법(IRA)에 따른 전기차 보조금 지급요건 충족 여부를 판단할 배터리에 사용된 흑연에 대해서는 외국우려기업(FEOC)에서 조달해도 2026년 말까지 문제 삼지 않기로 하고 앞으로 2년간 '중국산 흑연'으로 만든 배터리를 허용했다. 하지만 리튬이차전지 음극재 시장은 아직까지도 중국업체 의존도가 90% 이상으로 배터리 소재 업계 탈중국 과제가 시급한 상황이다. 한국 배터리 3사는 중국산 흑연이 허용되는 2026년 말까지 호주, 북미 등의 업체와 손잡고 중국 외에서 흑연을 안정적으로 조달하는 체계를 구축하는 데 속도를 낼 계획이다. 포스코퓨처엠도 2030년까지 37만톤 규모 음극재 흑연을 생산한다는 계획이다. SNE리서치는 "향후 중국 외 흑연 음극재 공급망 확보와 차세대 전지(SIB나트륨전지, ASB전고체 전지)용 고용량 고성능의 Si 음극재와 리튬메탈 개발, 나트륨전지용 하드카본 음극재 등에 대한 기술 확보가 시장의 중요 게임체인저 역할을 할 것"이라고 전망했다.

2024.05.23 10:31류은주

리튬이온 배터리 시장, 2035년엔 5.6배 커진다

오는 2035년까지 리튬이온배터리(LIB) 총 수요량이 5.57TWh으로 늘어난다는 전망이 나왔다. 21일 이차전지 시장조사업체 SNE리서치는 '2024년 글로벌 LIB 애플리케이션별 중장기 전망' 보고서에 이같은 내용을 담았다. 보고서에 따르면 2035년 소형 IT기기와 친환경차(xEV), 에너지저장장치(ESS)향 LIB 수요는 5.57TWh로 전망됐다. 지난해 994GWh 대비 약 5.6배에 이르는 양이다. 연 평균 성장률로 환산 시 15.4% 수준이다. 애플리케이션별 수요로 봤을 때는 xEV가 4천760GWh로 85% 비중을 차지한다. 뒤이어 ESS향 LIB 수요가 618GWh로 11%를 자치할 전망이다. 소형 애플리케이션향 LIB 수요는 193GWh로 3% 비중을 차지할 것으로 예상됐다. 지난해 기준 애플리케이션별 수요량은 xEV 700GWh, ESS 185GWh, 소형 109GWh로, 비중은 각각 70%, 19%, 11%를 차지했다. 지난해부터 2035년까지 애플리케이션별 LIB 수요의 연평균 성장률 예상치는 xEV 17.3%, ESS 10.6%, 소형 4.9%다. SNE리서치 관계자는 “xEV는 플러그인하이브리드차(PHEV), 순수전기차(BEV) 기준 상용차 포함 2035년 약 7천495만대가 판매될 것으로 전망한다”며 “소형 LIB 시장은 소형 LIB 셀을 탑재하는 xEV와 ESS를 포함 시 2035년 1.3TWh의 수요가 발생할 것”이라고 말했다.

2024.05.21 10:50김윤희

소형 리튬이온 배터리 시장, 2035년 6배 커진다

오는 2035년 소형 리튬이온배터리(LIB) 수요가 1.3TWh로 확대될 전망이다. 가장 큰 비중을 차지한 수요처는 친환경자동차(xEV)로, 약 1TWh를 차지할 것으로 예상됐다. 20일 이차전지 시장조사업체 SNE리서치의 '2024년 글로벌 LIB 애플리케이션별 중장기 전망' 보고서에 따르면 2035년 소형 리튬이온이차전지(LIB)의 총 수요는 1천326.5GWh로 집계됐다. 상세 애플리케이션 별로 시장 규모를 비교하면 xEV향 LIB의 수요가 82.5%의 비중을 차지했다. xEV에는 원통형 셀을 적용한 제품들이 나오고 있다. 대표적인 경우로 테슬라의 제품들이 있고 파나소닉, LG에너지솔루션이 테슬라에 xEV향 소형 LIB를 납품 중이다. xEV 다음으로 많은 LIB 수요를 기록한 애플리케이션으로는 전동 모빌리티가 꼽혔다. 전기자전거와 2~3륜차를 포함한 전동 모빌리티 분야 LIB 수요는 2035년 약 80GWh에 달해 6%의 비중을 차지할 전망이다. 에너지저장장치(ESS)는 2035년 39GWh의 소형 LIB 수요를 요할 것으로 예상된다. 비중은 2.9%로 3위를 차지했다. ESS 역시 xEV와 같이 원통형 전지를 탑재한 제품이 출시되고 있다. 향후 소형 파우치 셀을 탑재한 모델도 등장할 예정이다. SNE리서치 관계자는 “스마트폰, 노트북 등 기존 IT 기기향 LIB 시장은 성장이 상대적으로 더딜 전망” 이라며 “2~3륜 시장 및 웨어러블 시장의 고성장과 이외에도 드론 등 새로운 애플리케이션의 등장을 통한 새로운 소형 LIB 시장 성장이 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

2024.05.20 10:55김윤희

산업부, '리튬 매장량 1위' 칠레와 광물 공급망 협력 논의

산업통상자원부는 15일(현지시간) 칠레 산티아고에서 광업부와 제5차 한-칠레 자원협력위원회를 개최하고 양국간 리튬 등 핵심 광물 공급망 협력 강화 방안을 논의했다. 칠레는 리튬 매장량이 930만톤으로 세계 1위(33.2%)이고, 지난해 4월 '국가리튬전략'을 발표해 국가 주도로 본격적인 리튬 개발·생산을 추진하고 있다. 우리나라에겐 배터리 등 첨단 산업 핵심 광물인 리튬 공급망 강화 측면에서 핵심 거점 협력 국가로 현재 LG엔솔, 삼성SDI 등 기업들이 탄산리튬을 수입하고 있다. 이번 제5차 자원협력위는 지난해 11월 APEC 정상회담을 계기로 양국이 리튬 관련 구체적인 협력 방안을 논의키로 합의함에 따른 후속 조치다. 양국의 핵심 광물 전략을 공유하고, 칠레의 광미(광물찌꺼기)에서 핵심 광물을 추출하는 재자원화 기술 개발 협력 및 친환경 리튬 추출 기술을 적용한 협력 등 한국 기업의 칠레 진출 기반을 다졌다. 산업부는 이번 자원협력위 계기에 LX인터, 포스코홀딩스 등 한국 기업과 SQM, ENAMI 등 칠레 핵심 광물 기업들이 한 자리에 모이는 한-칠레 민간기업 핵심 광물 협력 심포지엄도 개최했다. 양국 간 리튬 개발, 교역, 기술개발 등 다양한 협력 방안을 논의했고 관련 기업 간 긴밀한 네트워크를 구축하는 계기를 마련했다고 설명했다. 윤창현 자원산업정책국장(수석대표)은 칠레 광업부 장관을 예방하고, 다음달까지 정보요청절차(RFI)를 진행하는 칠레 정부의 리튬 염호 개발 입찰 등 우리 기업들의 주요 관심사항과 양국 간 핵심 광물 공급망 강화 방안을 논의했다. 윤창현 자원산업정책국장은 “이번 제5차 한-칠레 자원협력위 개최를 계기로 칠레와 핵심 광물 공급망 협력이 본격화됐다”며 “앞으로도 리튬 등 핵심 광물의 안정적 수급을 위해 칠레와 다양한 방면에서 자원 협력을 강화해 나가겠다”고 밝혔다.

2024.05.16 09:10김윤희

리튬이온전지에 쓰는 희유금속, 탈중국 방법 찾다

우리나라와 캐나다 연구진이 니켈이나 코발트 등 희유금속을 사용하지 않고도 에너지 밀도를 40% 향상시킬 수 있는 고성능 차세대 리튬이온전지 제조 방법을 찾았다. 제조 비용도 저렴해 상용화되면 희유금속 탈중국이 가속화할 것으로 연구팀은 내다봤다. KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 서동화 교수 연구팀이 UNIST·캐나다 맥길대(McGill University)와 리튬이온전지 양극의 핵심 희유광물인 니켈, 코발트 없이 리튬이온전지 전극 설계에 성공했다고 1일 밝혔다. 연구팀은 리튬이온전지 양극재로 값비싼 희유금속 대신 망간 기반의 양이온-무질서 암염(Disordered rock-salt, 이하 DRX)을 사용했다. DRX 양극재는 값싸고 매장량이 풍부한 망간이나 철 등을 원료로 한다. 에너지 밀도도 1천Wh/kg로, 기존 대비 40%정도 우수하다. 그러나 문제가 있다. DRX 양극재가 차지하는 비율이 전지에서 90%를 넘어서면 충전 성능을 크게 떨어 뜨리고, 급격한 열화현상을 보인다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 '도전재'로 들어가는 탄소 블랙(CB)에 주목했다. CB는 전극을 제조할 때 전자 전도도를 향상시키기 위해 넣는 탄소계 소재다. 연구팀은 또 다중벽 탄소나노튜브와 고분자 소재인 'SBR/CMC'를 도전재와 바인더(전극과 전도성 물질 사이에서 접착제 역할하는 물질)로 쓸 경우 DRX 양극재의 비율을 96%까지 끌어올려도 전지 성능을 떨어 뜨리지 않는다는 것을 확인했다. 연구팀은 " DRX 양극재 내 망간 비율은 낮추고, 낮아진 전자 전도도는 다중벽 탄소나노튜브 등으로 해결했다"며 "차세대 저가형 리튬이온전지 양극재를 제조했다"고 설명했다. KAIST 서동화 교수는 “상용화를 위해 풀어야 할 문제들이 아직 남아 있지만 대 중국 의존도가 높은 니켈, 코발트 등 희유 금속이 필요없다는 점에 주목해 달라"며 "리튬 인산철 양극 주도의 저가 이차전지 시장에서 우리 경쟁력을 강화하는 전환점이 될 것"으로 기대했다. 이 연구는 이은렬 UC버클리 박사후연구원(연구 당시 UNIST 에너지화학공학과 박사과정), 이대형 KAIST 신소재공학과 박사과정이 공동 제1 저자로 참여했다. 또, KAIST 신소재공학과 박상욱 박사과정, 김호준 석사과정이 공저자로 참여했다. 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 '에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science)' 온라인판(3월 27일)에 공개됐다. 오프라인으로는 이 학술지 6월호 표지 논문으로 출간된다.

2024.05.02 00:17박희범

LG엔솔, 멕시코산 리튬 연 4천톤 확보

LG에너지솔루션이 멕시코산 리튬을 매해 4천톤씩 추가 확보했다. 1일 다수 외신에 따르면 LG에너지솔루션은 글로벌 광산 탐사 기업 앤슨리소스로부터 탄산리튬을 조달받는 계약을 체결했다. 계약 기간은 5년으로, 연장 가능성도 열어뒀다. 앤슨리소스는 이번 계약에 따라 멕시코 패러독스 프로젝트에서 생산되는 리튬을 오는 2027년부터 공급하게 된다. 이 프로젝트는 수력, 태양광 등 재생에너지를 활용해 리튬을 생산한다. 리튬은 배터리 핵심 원재료다. 전기차 시장이 성장하면서 리튬 가격도 지속 상승했지만, 시장 둔화가 본격화된 지난해 하반기부터 가격이 하락세를 보였다. 지난해 6월 기준 킬로그램 당 가격이 300위안 대를 기록했지만, 지난 29일 기준 가격은 109.5위안으로 나타나고 있다. 업계에선 리튬 가격이 하락한 현 시점이 광물 확보의 적기라는 분석을 내놓고 있다. 향후 전기차 시장이 정체기를 지나 대중화 단계로 나아간다는 전제 하에, 보다 저렴한 가격에 계약을 체결할 수 있어서다.

2024.05.01 10:44김윤희

포스코그룹, 수산화리튬 첫 출하…소재 국산화 성공

포스코그룹이 국내 최초로 상업생산에 성공한 광석리튬 기반 수산화리튬을 초도 출하했다. 전량 수입에 의존하던 수산화리튬 생산을 국산화한 것이다. 포스코필바라리튬솔루션은 지난 16일 수산화리튬 제품 28톤을 이차전지소재용 양극재를 생산하는 고객사에 처음으로 공급했다고 19일 밝혔다. 이는 광석원료에서 리튬을 추출하는 자체 기술을 개발·적용해 수산화리튬을 상업 생산한 국내 첫 사례다. 국내 이차전지소재 원료 공급망 안정화에 기여할 수 있게 됐다는 회사 측 설명이다. 포스코그룹은 지난해 11월 전남 율촌산업단지에 포스코필바라리튬솔루션 수산화리튬 1공장을 준공하고 안정적인 램프업(생산량 확대)을 진행 중이다. 향후 포스코필바라리튬솔루션은 연말까지 단계적으로 생산 제품에 대한 품질인증을 마무리하고, 양극재 및 배터리社로 판매를 본격화할 계획이다. 포스코필바라리튬솔루션은 램프업 과정에 따라 점차 출하량을 늘려가는 한편, 이 과정에서 생산한 미인증 제품도 테스트용으로 시장에 공급해 글로벌 시장 공급망을 다변화해 나갈 예정이다. 포스코필바라리튬솔루션은 포스코홀딩스와 호주 광산개발 회사인 필바라미네랄 社가 합작해 설립한 회사다. 램프업 중인 1공장과는 별개로, 현재 같은 규모 2공장을 건설 중이다. 금년 내 2공장이 완공되면 연간 총 4만3천톤 규모 이차전지소재용 수산화리튬을 생산할 수 있게 된다. 수산화리튬 4만3천톤은 전기차 약 100만대를 생산할 수 있는 양이다. 포스코그룹은 광석리튬 기반의 수산화리튬공장에 이어 아르헨티나에 총 5만톤 규모의 염수리튬 1, 2단계 공장을 건설 중으로, 1단계 공장은 2024년 내 준공을 앞두고 있다. 포스코그룹은 향후에도 축적된 조업기술과 엔지니어링, 건설능력을 바탕으로 글로벌 리튬 생산능력을 확대하는 등 그룹 신성장 동력 이차전지소재사업 경쟁력 선점을 위한 투자를 지속해 나갈 계획이다.

2024.04.19 09:11류은주

'카카오 대란 재발 없다'…전기안전公, 무정전전원장치 국가사업 수주

한국전기안전공사(대표 박지현)는 '대용량 고출력 무정전전원장치 위험성평가 및 안전기술 개발' 국가사업 주관기관으로 선정됐다고 17일 밝혔다. 전기안전공사 전기안전연구원은 지난 2022년 10월 15일 발생한 판교 데이터센터 무정전전원장치(UPS) 화재사고(카카오대란)를 계기로 안전사각지대에 방치된 리튬이온 배터리 기반 UPS 안전성 강화와 신뢰성 검증 기술 개발을 위해 올해 공고된 국가사업에 응모해 300억원(국비 200억, 민자 57억, 지방비 40억) 규모 연구개발사업을 수주했다. 이 사업은 대용량 UPS 안전성 평가 시스템을 구축하는 것으로 에너지 손실을 최소화해 세계 최초로 RE100 평가 시스템 구현하는 것을 목표로 잡았다. 전기안전공사는 안전한 전기사용 환경을 조성하고 지역 내 관련 산업 활성화를 이끌어 나갈 수 있는 연구개발에 집중 투자할 계획이다. 박지현 전기안전고사 사장은 “ESS를 포함해 연계설비 안전성을 복합적으로 평가하는 ESS 안전성 평가센터 실증설비와 연계해 세계 이차전지 안전산업을 선도하는 글로벌 메카로 성장시키겠다”고 말했다.

2024.04.17 16:48주문정

폰·노트북 배터리 수명 2배 늘리는 충전 기술 나왔다

스마트폰이나 노트북 등 전자제품에 탑재되는 리튬이온 배터리의 수명을 2배 가량 늘릴 수 있는 충전 기술이 개발됐다고 라이브사이언스, 기가진 등 외신들이 16일(현지시간) 보도했다. 이번에 개발된 기술은 일정한 전류를 흐르게 하는 '정전류'가 아닌 짧은 주기로 전류를 흐르다 말다 하는 파형의 '펄스 전류'를 사용해 리튬이온 배터리의 수명을 증가시킨다. 연구 결과는 지난 달 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스에 게재됐다. 리튬이온 배터리는 스마트폰에서 전기차까지 널리 사용되지만 시간이 지나면서 최대 충전용량이 저하되는 문제가 있었다. 노트북 제조사 레노버에 따르면, 노트북에 사용되는 대부분 배터리의 수명은 최대 5년, 약 300~500회의 충전 주기를 가진다. 독일 베를린 훔볼트 대학, 덴마크 올보 대학 연구진에 따르면, 현재 나와 있는 최첨단 리튬 이온 배터리의 경우 흑연 뿐 아니라 NMC532(니켈, 망간, 코발트로 구성)라는 화합물로 만들어진 전극을 탑재해 최대 8년의 수명을 가진다. 연구진은 정전류, 펄스 전류 방식으로 다양한 배터리를 충전하고 충전 용량을 측정했다. 연구 결과 정전류 방식보다 펄스 전류 충전 방식이 충전 주기 수를 기존 500번에서 1천 번 이상으로 늘리는 것으로 알려졌다. 정전류로 충전한 배터리는 1천 주기 충전 후 전체 용량의 37.8%밖에 사용할 수 없었지만 주파수 100Hz의 펄스 전류로 충전한 배터리는 1천 주기 충전 후에도 66.48%의 용량을 유지했고 2000Hz의 펄스 전류로 충전했을 때는 1천 주기를 넘어도 80% 이상의 성능을 유지한 채로 있었다고 연구진은 설명했다. 연구진들은 "이번 발견은 현재 리튬 이온 배터리의 충전 프로토콜을 최적화하고 미래 배터리 기술 발전을 위한 통찰력을 제공한다"고 밝혔다.

2024.04.17 14:52이정현

KETI, 전고체전지 차세대 양극 기술 개발 성공

한국전자기술연구원(KETI·원장 신희동)은 전고체전지의 에너지·출력 특성을 개선하는 건식 전극용 첨가제 기술을 개발하고 연구 결과를 국제 저명 학술지에 게재했다고 17일 밝혔다. 전고체전지는 기존 리튬이온전지의 양극과 음극 사이를 채우고 있는 액체 전해질을 고체로 바꾼 전지다. 폭발 위험이 없어 안전하면서도 기존 전지보다 에너지 밀도가 높아 국제적으로 기술 상용화를 위한 원천 기술 확보의 경쟁이 치열하다. 전고체전지에 적용할 수 있는 건식 전극은 습식 제조할 때 쓰는 용매를 사용하지 않아 양극과 음극 활물질층을 두껍게 쌓아 올린 '후막 전극' 구현이 가능하지만, 높은 압력으로 인해 전극 내 기공이 발생해 에너지 밀도가 낮아지는 문제점을 해결해야 하는 게 관건이었다. KETI 차세대전지연구센터(센터장 유지상)는 건식 전극의 제조 공정에서 입도(입자의 크기)가 제어된 리튬염(LiPO2F2) 소재 첨가제를 혼합해 황화물계 전고체전지용 양극을 얇게 구현, 동일 부피당 높아진 용량과 출력 특성을 확보했다. 기술 개발을 주도한 김현승 박사에 따르면 연구진은 고체전해질보다 미립인 전극 첨가제를 설계해 투입함으로써 전극 기공도를 줄였고 해당 입자가 양극 표면에서 보호 피막을 형성하는 특성까지 복합적으로 형성해 전고체전지의 고에너지 밀도 성능 자체를 총체적으로 개선하는 데 성공했다. 또 리튬염 첨가제를 도입해 전극의 화학-기계적 안정성을 개선, 양극 균열 발생과 표면 부반응을 줄였다. 이번 연구 결과는 에너지화학 분야의 세계적인 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials, IF=29.698)' 최신호(4/12 발간)에 게재됐다. 논문의 교신저자인 조우석 수석연구원(박사)은 “전고체전지의 급속 충전 성능을 확보하기 위한 대부분의 연구가 높은 이온 전도도를 가지는 고체전해질 소재에 집중돼 있지만, 양극과 음극재 구현 기술 역시 중요성이 크다”며 “KETI는 단입자 형태의 NCM 양극재 기술, 석출형 음극재 공정기술 등 전고체전지 분야 차세대 소재 기술을 다수 보유하고 있다”고 밝혔다. 유지상 KETI 차세대전지연구센터장은 “KETI는 일련의 양극재 기술을 융합해 리튬이차전지 2배 수준의 전극 용량인 양극 후막 기술을 적용, 4분 충전에 85% 이상 충전이 가능한 양극 극판 기술을 확보했다”며 “센터는 해외 우수 기술을 넘어서는 핵심 원천 기술을 지속 확보해 국내 전고체전지 상용화에 주력하겠다”고 말했다. 한편, 이번 연구 성과는 산업통상자원부·한국산업기술기획평가원의 지원을 받은 자동차산업기술개발 사업으로 이뤄졌다.

2024.04.17 10:33주문정

두산리사이클솔루션, CNGR과 폐배터리 리튬 재활용 협력

두산에너빌리티가 지난해 설립한 배터리 재활용 전문 자회사인 두산리사이클솔루션이 배터리 재활용 사업 원료 공급처 확대에 나선다. 두산리사이클솔루션은 글로벌 전구체 시장 1위인 중국 CNGR와 배터리 소재 리사이클링 사업에 관한 기본 합의서를 체결했다고 29일 밝혔다. 전구체는 2차전지 소재인 양극재의 원료가 되는 핵심 소재로, 대표적으로 니켈·코발트·망간(NCM), 니켈·코발트·알루미늄(NCA), 니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA) 등이 있다. 이번 협약에 따라 CNGR은 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등이 포함된 2차전지 폐분말을 두산리사이클솔루션에 공급하고, 두산리사이클솔루션은 공급받은 폐분말에서 리튬을 회수 후 남은 NCM 원료를 CNGR에 제공할 예정이다. 두산리사이클솔루션이 자체 개발한 리튬 회수 기술은 2차전지 폐분말을 열처리하고 순수(Pure Water)를 활용해 리튬을 분리한 뒤 결정화 기술로 탄산리튬 또는 수산화리튬을 회수하는 방식이다. 이 기술은 기존 기술 대비 공정이 단순해 경제성이 높고, 화학약품을 사용하지 않는 친환경 공법으로 리튬 순도를 99.5% 이상, 회수율을 85% 이상으로 높였다는 장점이 있다. 최재혁 두산리사이클솔루션 대표는 “두산이 개발한 기술은 높은 리튬 회수율 뿐만 아니라, 리튬 회수 후 남은 NCM에 불순물 함량이 낮아 CNGR 입장에서도 장점이 있다”며 “이번 협약을 통해 두 회사가 보유한 기술로 서로의 니즈를 충족시키고 사업 경쟁력이 강화될 것으로 기대한다”고 말했다. 두산리사이클솔루션은 내년까지 대구국가산업단지에 상용 생산시설을 구축하고 오는 2026년부터 연간 약 3천톤 규모 원료를 처리해 리튬 회수에 나설 계획이다.

2024.03.29 09:01김윤희

'전고체' '리튬황' 차세대 배터리 상용화 어디까지 왔나

현재 리튬이온 배터리를 대체할 차세대 배터리를 두고 LG에너지솔루션, 삼성SDI 등 국내 배터리셀 기업 간 경쟁이 후끈 달아오르고 있다. LG에너지솔루션은 리튬황 배터리와 전고체 배터리, 삼성SDI는 전고체 배터리를 중심으로 고객사들과 구체적인 사양 논의를 진행 중이다. 25일 서울 강남구 한국과학기술회관에서 개최된 'NGBS 2024' 세미나에서 양사는 이같은 사업 현황을 발표했다. 차세대 배터리는 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도가 높아 그만큼 같은 용량 대비 무게가 가볍고, 수명은 더 늘어날 뿐 아니라 안정성도 개선되는 방향으로 개발되고 있다. 양사 발표에 따르면 고사양 전기차와 도심항공교통(UAM), 고고도 무인기 등에 활용하려는 논의가 한창이다. 전고체 배터리의 경우 상용화 예상 시점만 놓고 보면 삼성SDI가 2027년으로, LG에너지솔루션의 2030년보다 앞선다. 이에 대해 LG에너지솔루션은 기술력이 상대적으로 뒤처지는 것이 아닌, 더 높은 완성도를 위한 보수적인 전망치라며 견제구를 던지기도 했다. 전고체 배터리에 대해 일관적으로 내비치는 입장이다. ■ 배터리가 비행 연료 대체…LG엔솔 '고고도 무인기·UAM 탑재 논의” 이날 세미나 발표자로 나선 김석구 LG에너지솔루션 상무는 회사가 개발 중인 리튬황 배터리의 우수성을 강조했다. 발표에 따르면 리튬이온 배터리의 경우 2030년까지 에너지 밀도 목표치가 300Wh/kg에 그치는 데 반해, 리튬황 배터리는 현 기술 수준으로도 400~500Wh/kg를 구현할 수 있다. 배터리 부품인 양극재 가격도 30~40% 가량 절감할 수 있다는 내부 계산이다. 김석구 상무는 리튬황배터리에 대해 고고도 무인기에 탑재하는 방안을 고객사와 논의 중이라고 밝혔다. 김 상무는 “무인기 날개에는 태양 전지판이 있어 낮엔 이를 활용해 비행 상태를 유지하고, 밤에는 배터리 힘으로 비행을 해야 한다”며 “최대 충전 용량을 하루에 다 쓴다 치면, 200번 충전에 6개월을 사용할 수 있는데 400~500Wh/kg에, 200회 이상 사용이 OEM 요구 조건”이라고 말했다. UAM도 리튬황배터리 공급 논의를 진행 중이다. 김 상무는 “저희로선 출력이 극대화된 전기차로 간주하고 있다”며 “OEM 요구 조건은 최소 350Wh/kg에 에너지 출력 밀도는 1.5 이상인데, 현재 고사양 전기차가 같은 밀도에 280~300Wh/kg의 성능을 보인다”고 설명했다. 마찬가지로 개발 중인 전고체 배터리에 대해선 “가압을 높게 가져갈 수 있는 시스템도 연동돼 개발이 돼야 한다”며 “보수적 관점에서 완벽한 제품을 목표로 개발을 하고 있기 때문에, 양산 시점이 늦어진다고 실망하지 않으셨으면 좋겠다”고 말했다. 전고체 배터리 공급 시장으론 전기차를 우선으로, 향후 에너지저장장치(ESS)와 선박 등의 시장도 검토하고 있다고 덧붙였다. ■ '전고체' 치고 나가는 삼성SDI ”2027년 양산 의심한 적 없어” 세미나 발표에서 고주영 삼성SDI 부사장은 "완충 시간 등 현재 리튬이온 배터리 성능 한계를 감안할 때, 내연차와 동일한 주행 경험을 제공할 수 있는 기술을 살펴본 결과가 전고체 배터리"라며 "최고사양 전기차 시장 공략을 목표로 하고 있다"고 밝혔다. 전고체 배터리는 액체인 전해질을 고체로 변경하면서 분리막이 설계 구조에서 빠지는 등 기존 리튬이온 배터리보다 부피, 무게 측면에서 유리하다. 삼성SDI는 오는 2027년까지 전기차용으로 전고체 배터리를 450Wh/kg 수준으로 개발하겠다는 방침이다. 삼성SDI는 전고체 배터리 샘플을 고객사들에 제출해 품질 평가를 받고 있다. 고 부사장은 일반적으로 배터리가 130도 이상부터 전압이 떨어지는 반면, 전고체 배터리는 170~180도부터 성능 하락이 나타났다고 밝혔다. 고 부사장은 "현재 샘플은 파우치 형태인데, 이를 각형으로 바꿔달라는 고객 요구가 많고 이렇게 바꾼다고 하면 성능이 더 개선될 수 있다"며 "170~180도에서 파우치 외장재가 녹아 문제가 발생한 것이기 때문"이라고 설명했다. 고 부사장에 따르면 회사는 전고체 배터리를 각형으로 양산할지 검토 중이다. 향후 배터리 공법을 확정하면, 양산 능력을 갖춘 '마더라인'으로 전고체 배터리를 양산한다는 계획이다. 고 부사장은 "전고체 배터리 탑재 전기차가 내연차보다 우수한 경험을 제공함에 따라 전기차의 대중화를 이끌어내기 위해선 시장 혁신에 도전할 OEM이 필요하다"며 "당초 전고체 샘플을 OEM 세 곳에 제출했는데, 인터배터리 이후 샘플을 요청한 회사들이 늘어서 활발히 논의 중"이라고 밝혔다. 이어 "연구 개발 조직이 전고체 배터리 상용화 팀으로 소속이 옮겨졌는데, 많은 의미를 담고 있다"며 "2027년이라는 양산 목표 시점에 대해 저희는 의심을 해본 적이 없다"고 덧붙였다. 공급망 준비 상황에 대해선 "우리나라 위주로 구축해 해외 의존도 낮추려고 노력하는 상황"이라고 언급했다.

2024.03.25 15:33김윤희

전기차 시장 성장했지만…작년 4대 소재 시장 17% 역성장

작년 전기차 시장은 하반기 수요 둔화에도 불구하고 30% 이상의 성장세를 보였으나, LIB 소재 업체들은 역성장을 기록했다. 배터리 판가와 리튬·메탈가 하락 때문이다. 15일 SNE리서치에 따르면 2023년 전기차 판매 대수는 1천407만대로 33.5% 성장했으며, 전기차 배터리 사용량도 503GWh에서 698GWh로 38.8% 증가했다. 2021년 109%, 2022년의 57% 성장에 비해서는 수요 둔화와 고금리로 인한 경기 침체 및 '캐즘'(침투율 16% 부근에서 나타나는 일시적 수요 둔화) 현상으로 인해 큰 폭 하락하였지만, 그럼에도 불구하고 작년 30%대의 성장세를 보였다. 그러나 반면에 배터리 판가는 13%가량 떨어졌으며, 양극재를 비롯한 4대 소재 시장도 17% 가까이 떨어지며 소재 업계는 작년 하반기에 수익률이 크게 감소했다. 특히 배터리 가격 하락세에 비해서 소재 가격과 메탈·원자재 하락 폭이 더욱 두드러져 대부분의 소재 업체들이 작년 하반기 역성장을 기록하며 어려움을 겪었다. 올해 상반기까지도 재고물량 확대와 시장성장 둔화 추이 지속으로 고전이 예상된다. 전기차와 배터리 시장 성장과 더불어 동반 성장을 기대했던 소재 업체들로서는 2020년 코로나 때 이후 또 한 번 역성장하며 어려움을 겪고 있으며, 이를 회복하기 위해서 올해는 원가절감과 수익성 회복과 더불어 중국의 저가 공세에 맞서 기술력 확보도 해야하는 두마리 토끼를 모두 잡아야만 하는 과제를 안고 있다. SNE리서치는 국내 업체들은 중국에 대한 원재료 의존도를 탈피하기 위해 공급처 다변화와 자체 내재화 비율 확대, M&A와 기술 MOU를 통한 기술 격차 확보 및 신규 차세대 기술 선점 개발 등으로 제품 경쟁력으로 위기를 돌파해야 치열한 생존경쟁에서 살아남을 수 있을 것으로 관측했다. 최근 배터리 핵심 원료인 리튬·니켈 가격이 바닥을 찍고 한달 가까이 오름세를 보인 것은 소재 업체들의 실적 회복을 기대하게 한다. 한국 배터리3사의 생산설비 투자 기조도 유지될 것으로 보여 소재 업체들의 판매물량 확보에도 숨통이 트일 것으로 예상된다. SNE리서치는 오는 21일일부터 26일까지 4일간 한국과학기술회관에서 개최되는 '제7회 NGBS2024 & 제1회 NGBS 튜토리얼 2024' 세미나에서 위와 같은 전기차와 배터리 시장과 4대 소재 시장의 주요 이슈와 차세대 소재 기술 동향을 다룬다.

2024.03.15 15:22류은주

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