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'리튬'통합검색 결과 입니다. (116건)

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아리셀 화재 한 달…"리튬전지 폭발, '화학사고'로 관리해야"

31명의 사상자를 낸 경기도 화성 아리셀 공장 화재 이후 리튬전지 폭발 사고 재발을 막기 위해 '화학 사고'로 취급하는 등 보다 세심한 관리가 필요하다는 제안이 나왔다. 22일 국회에서 열린 '아리셀 중대재해 참사의 원인과 재발 방지 대책 긴급토론회'에서는 리튬 전지 산업 현장에서 폭발 사고 방지를 위한 다양한 대책들이 제시됐다. 이날 현장 증언자로 나선 정기백 금속노조 삼성SDI 천안지회 사무장은 “노동자가 주관하고 추진하는 민간 합동 안전 복원 활동과 배터리 사업 분야의 자격 심사 강화, 위험물 취급 사업장 하도급 금지 등의 법제화가 필요하다”고 제안했다. 이윤을 우선시하는 기업 특성을 고려할 때 이처럼 산업 현장 안전 강화 과정에서 노동자가 주도권을 갖는 제도 마련이 중요하다고 특히 강조했다. 아리셀 화재의 경우 별도의 개별 소화 장비가 갖춰진 안전한 장소에서 취급되지 않은 점을 지적했다. 또한 직원들이 배터리가 적재된 트레이를 맨손으로 만지고, 방독면을 쓰지 않는 등 외국인 직원들을 대상으로 충분한 안전보건 활동이 이뤄졌는지 의심스러운 정황 등이 발견된 점을 고려하면 예견된 참사였다고 비판했다. 현재순 화섬식품노조 노동안전보건실장은 이날 전지산업 화학물질 안전관리 법제 개선안을 발표했다. 현재순 실장은 “보통 배터리 분리막 결함으로 양·음극이 접촉돼 화재가 발생하고, 열 폭주로 피해 규모가 커진다”며 “화재 과정에서 유해한 화학물질이 나오고, 물과 접촉하면 연쇄 폭발이 나타나는 특성을 지닌 산업”이라고 설명했다. 리튬 배터리 화재 시 발생하는 염화수소, 이산화염소 등 인체와 환경에 독성으로 작용하고 폭발성이 강한 물질들은 정부가 규정한 '화학사고 대비물질'에 포함돼 있지만, 리튬은 여기에 포함돼 있지 않다고도 지적했다. 현 실장은 “폐배터리 업체에 의한 화재 폭발 위험도 상당한 만큼 배터리 보관, 사용, 폐기 전 과정에서의 위험성이 크다고 볼 수 있다”며 “향후 이차전지 산업이 10년 내 8배 가량 성장할 것으로 전망되는 만큼 법적 안전조치를 강화할 필요가 있다”고 주장했다. 먼저 산업안전보건법 상 리튬은 위험물질로 규정돼 있으나, 관련 안전보건 규칙이 현장에서 잘 지켜지지 않는 점을 지적했다. 관련 처벌 규정도 있지만 대기업이 아닌 경우 대부분 위험성 평가 자료 제출 과정이 형식적으로 진행되고 있다는 것이다. 이런 문제 해결을 위해 공정안전관리(PSM) 제출 대상 업종에 일·이차전지 업체 26곳을 포함하는 방안을 제안했다. 현 실장은 “PSM이 현장에서 비교적 운영이 잘 되고 있는 제도이기 때문에 제안하는 것”이라고 덧붙였다. 위험 외주화 방지 차원에선 도급 금지 조항에 리튬 전지 제조 산업을 추가할 것을 제안했다. 화학물질관리법 상 사고대비물질에 리튬을 포함해 관리하는 방안도 제시했다. 현 실장은 “사고대비물질에 대해 사업주와 지자체가 의무적으로 화학사고 예방관리 계획을 수립하게 돼 있다”며 “노사, 민간이 참여하는 지역 조직을 구성해 사업장에 들어가 이행 점검을 해야 한다는 법제화가 필요하다”고 했다. 대기업 현장에 도입돼 있는 인랙 스프링클러 등 화재 초기 진압 장비 설치 확산도 대응책으로 언급했다.

2024.07.22 16:18김윤희

GIST-현대차, 리튬 배터리 '폭발' 해결...성능은 2배 ↑

국내 연구진이 리튬금속전지의 고질적인 배부름(스웰링)과 폭발 현상을 해결할 수 있는 방법을 찾았다. 전지 성능도 2배 이상 개선했다. 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 신소재공학부 엄광섭 교수팀이 현대자동차 배터리연구팀과 함께 고에너지 리튬금속전지의 고질적인 부피팽창 문제를 해결하고, 충방전 내구성을 향상시키는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 리튬 음극 소재를 흑연에서 리튬 금속으로 대체한 리튬금속전지는 이론적으로 리튬이온전지 대비 10배 더 높은 음극 용량을 구현할 수 있다. 그러나 리튬금속전지는 충·방전이 계속되면 리튬 수지상 결정이 성장하면서 분리막을 뚫고 나와 전지 단락 및 리튬 도금을 일으키고, 부피 팽창과 함께 배터리가 부풀어 오른다. 내부 압력이 증가하면서 폭발 위험도 발생한다. 리튬수지상결정은 충전과정에서 리튬이 도금반응을 일으켜 뾰족한 수지상 결정 모양으로 성장하는데, 이를 나뭇가지처럼 뾰족한 모양이라고 해서 덴드라이트라고 부른다. 연구팀은 우선 후라이팬 코팅제 등으로 쓰이는 폴리테트라플루오로 에틸렌(Polytetrafluoro ethylene)으로 다공성 구조를 설계했다. 간단한 자가-고분자화 반응을 통해 3차원 구조체 표면에 폴리도파민(Polydopamine)을 코팅했다. 폴리도파민은 홍합에서 유래한 접착제의 일종이다. 연구팀은 "이 구조체를 리튬금속 음극으로 활용한 결과, 기존의 구리 대비 2배 이상의 에너지 밀도와 2배 정도의 수명을 갖는 리튬금속전지를 만드는 데 성공했다"고 밝혔다. 기존의 구리 집전체는 60회 충·방전 사이클부터는 발현 용량이 거의 0에 가깝다. 반면 새로 개발한 3차원 고분자 구조체를 도입한 리튬금속 음극은 75회 충·방전 사이클 이상에서도 초기 용량 대비 90% 이상의 안정적인 성능을 보였다. 특히, 고분자 구조체를 활용한 연구팀의 NCM(니켈·코발트·망간) 양극 기반 리튬금속전지는 기존 리튬이온전지보다 2배 이상 큰 최대 801 Wh/L의 방전 기준 에너지 밀도를 보였다는 것이 연구팀의 설명이다. 조진현 신소재공학과 석박사통합과정생(4년차, 논문 제1저자)은 "자가-고분자화 과정을 통해 간단히 고분자 코팅을 할 수 있다"며 "모든 종류의 다공성 구조체에 적용시킬 수 있을 것"으로 기대했다. 엄광섭 교수는 “충·방전 동안에 일어나는 불균형한 돌기 형성과 그로 인한 부피 팽창 문제를 해결할 수 있는 새로운 대안을 제시한 것"이라고 말했다. 연구는 현대엔지비(NGV)를 비롯한 한국연구재단, GIST 중앙기기연구센터(GAIA)의 지원을 받았다. 연구 성과는 화학공학 분야 국제 학술지 '화학 공학 저널(Chemical Engineering Journal) 온라인(6월22일자)에 게재됐다.

2024.07.16 14:39박희범

포스코, 2026년까지 '이차전지 소재' 매출 11조 목표

포스코그룹이 오는 2026년까지 이차전지 소재 사업으로 매출 11조원을 달성하는 등 사업을 고도화할 계획이다. 포스코홀딩스는 지난 12일 '제3회 포스코그룹 이차전지소재사업 밸류데이'에서 이같은 내용을 포함한 이차전지 소재 사업 고도화 전략을 밝혔다. 이날 김준형 포스코홀딩스 이차전지소재총괄 부사장은 이번 전략을 소개했다. 전략에는 ▲'풀 밸류체인' 완성 ▲사업 경쟁력 강화 ▲차세대전지 소재 시장 선점으로 캐즘을 돌파한다는 내용이 담겼다. 시장 성장 둔화(캐즘) 시기를 적극 활용해 우량 자원 확보와 효율적인 양산 체계 구축 등 근원경쟁력을 강화해 글로벌 상위권 원료·소재 기업으로 도약한다는 목표다. 올해는 포스코그룹이 보유한 이차전지 소재 모든 공급 체계를 본격 가동하는 원년으로, 풀 밸류체인 완성을 통해 고객 맞춤형 통합 솔루션을 제공한다. 포스코그룹은 철강 사업의 노하우를 그룹 이차전지 소재 사업에도 공유해 운영 및 조업 경쟁력을 키울 계획이다. 미래기술연구원-포스텍-포스코퓨처엠과 연계한 산학연 역량을 총 동원한 그룹 시너지를 창출해 이차전지 소재 사업 성장을 본격 견인한다는 방침이다 사업 경쟁력 강화를 위해서 포스코그룹은 캐즘을 기회로 염호, 광산 등 리튬 우량 자원을 확보한다. 글로벌 무역 규제에 대비해 국내에서 제련과 정제를 마친 미국 인플레이션감축법(IRA) 적격 니켈 제품을 생산한다는 전략도 세웠다. 양극재는 고객 다변화와 제품 포트폴리오 다각화를, 음극재는 IRA 적격 및 비(非)해외우려집단(FEOC) 생산 기업으로서 천연, 인조, 실리콘계 등 음극재 라인업을 강화한다. 포스코그룹은 이차전지 소재 사업 투자를 지속해 2026년까지 리튬 9만6천톤, 니켈 4만8천톤, 양극재 39만5천톤, 음극재는 11만4천톤까지 확대하는 것을 목표로 잡았다. 차세대전지 소재 시장 선점을 위해선 고객사 전고체 전지 상용화 계획과 연계해 전고체 전지 3대 요소인 양극재, 고체전해질, 리튬메탈 음극재를 모두 공급할 계획이다. 홍영준 이차전지소재연구소장 부사장은 글로벌 이차전지 소재 및 자동차사들의 차세대 전지 개발 현황과 그룹에서 주목하고 있는 차세대 소재, 미래 경쟁력 강화를 위한 특허 확보 등 개발 전략을 발표했다. 포스코그룹은 철강, 이차전지와 신소재를 축으로 오는 2030년 시가총액 200조원을 목표로 소재 분야 글로벌 최고 기업가치를 달성하겠다고 밝힌 바 있다.

2024.07.13 11:23김윤희

광물채굴·배터리 업계 시름…"리튬 가격 더 떨어질 것"

리튬 가격이 하락하면서 광물 채굴 업계, 리튬 시세에 따라 판가가 좌우되는 배터리 업황이 악화되고 있다. 배경을 보면 추가 하락 가능성이 점쳐져 하반기에도 업계 불황이 장기화될 전망이다. 한국자원정보서비스(KOMIS)에 따르면 11일 현재 탄산리튬 가격은 ㎏당 87.5위안(약 1만7천원)로 나타나고 있다. 이는 연초 시세와 비슷한 수준이다. 연초 업계는 리튬 가격이 최저점을 찍었고, 점진적으로 상승할 것으로 전망했다. 전방 산업인 전기차 시장이 올 하반기 이후 점차 회복될 것이라는 기대 때문이었다. 실제로 1분기까지는 리튬 가격이 완만하게 상승하면서 당분간 가격 하락이 없을 것이란 전망도 나왔다. 그러나 2분기 들어 다시 가격이 하락했다. 지난해 시작된 리튬 가격 하락은 전기차 시장이 냉각되면서 배터리 재고가 늘고 이에 따라 원자재 수요가 감소해서였다. 올해 들어서는 중국발 리튬 공급 과잉이 진정 양상을 보인 것으로 분석됐다. 리튬 가격이 다시 하락한 배경으로는 중국발 공급 과잉이 재차 심화됐기 때문으로 풀이된다. 특히 중국 전기차 시장은 '이구환신' 정책으로 자국 기업들의 성장세가 두드러짐에도 리튬 공급 과잉이 재발된 점이 눈길을 끈다. 중국 정부에 따르면 올 상반기 '신에너지차' 439만7천여대가 등록됐다. 전년 동기 대비 약 39% 늘어난 수치다. 신에너지차는 순수 전기차를 비롯해 하이브리드차, 수소차 등이 포함되는데 이 중 약 73%가 전기차에 해당한다. 정부가 정책적으로 전기차 시장 활성화에 나서자 수요 확대를 예상한 업체들이 공급량을 늘린 것으로 분석된다. 실제 미래에셋증권은 지난 8일 보고서를 내고 “중국 내수에서 주요 메탈 가격의 하락이 가속화됐다”며 “중국 탄산리튬 가격은 6월부터 7월 5일까지 12.4% 하락했다”고 짚었다. 보고서는 또 “전체적인 전방 수요 부진이 지속되고 있는 상황에서 미국&유럽과 중국 간 공급망 교란이 가속화되며 중국 내수 중심으로 원가 열위 제품들이 시장의 공급 과잉을 심화시키고 있는 것으로 판단한다”고 분석했다. 북미산 리튬과 중국산 리튬 간 가격 차도 계속 벌어졌다. 리튬 가격 하락에 따라 채굴 업체들의 수익성도 악화됐다. 지난 25일 호주 리튬 회사 레이크리소스는 비용 절감 차원에서 인력 감축과 리튬 매장 부동산 매각을 추진 중이라고 밝혔다. 닛케이아시아에 따르면 중국 기업인 천제리튬과 간펑리튬은 상반기 영업적자를 기록했다. 보도에 따르면 천제리튬은 상반기 순손실 규모를 48억8천만~55억3천만 위안(약 9천185억~1조473억원) 수준으로 예상했다. 같은 기간 간펑리튬의 예상 순손실 규모는 7억6천만~12억5천만 위안(약 1천439억~2천367억원)다. 리튬 시세 하락을 주 원인으로 꼽았다. 당분간 전기차 등 수요 증가가 더뎌 리튬 시세도 반등하기 쉽지 않을 것으로 전망됐다. 더 나아가 추가 하락 예상도 나왔다. 시장조사업체 트렌드포스는 지난달 탄산리튬 톤당 가격이 연중 최저치인 9만 위안 대로 떨어졌다고 지난 8일 발표했다. 배터리 재고가 쌓이면서 원자재 수요가 줄었다고 봤다. 아울러 이달에도 리튬 가격이 8만~9만 위안 대로 하락하는 등 수요가 약세를 띨 것으로 전망했다. 공급이 일부 위축됐음에도 공급 과잉이 지속될 것으로 분석했다. 결과적으로 리튬 가격 하락이 이어질 것으로 보이는 만큼, 수요도 살아나기 힘들어지고 있다. 고객사들이 비용 절감을 위해 가능한 한 리튬 매입 시점을 늦추기 때문이다. 리튬 가격과 판가가 연동되는 배터리, 양극재 업계도 비슷한 영향을 받게 된다. 트렌드포스는 전기차와 ESS 배터리셀 가격이 3분기 초 하락 압력에 직면할 것으로 예상했다.

2024.07.12 14:46김윤희

지질자원연, '잠든 리튬'은 깨웠는데…"소유는 기업이"

'하얀석유'로 불리는 리튬 자원이 울진지역에서 다소 유망하게 확인됐다. 다만, 이 지역 광상권(매장 자원 소유권)을 국내 기업이 소유하고 있어, 탐사기관이 직접 개발하는데는 한계가 있을 전망이다. 한국지질자원연구원(KIGAM) 광물자원연구본부(본부장 허철호)는 11일 '국내 리튬 유망 광상 탐사 결과 발표회'를 갖고, 지난 4년 동안 국내 12개 리튬 유망 광상 조사 및 탐사 결과를 공개했다. 조사 지역 12곳은 △울진 왕피리 △단양 외중방리, 북상리, 회산리, 고평리 △ 가평 호명리 △춘천 박암리 △제천 송계리 △서산 대산리 △옥천 사양리 △무주 사산리 △봉화 서벽리 등이다. 허철호 본부장은 "이 가운데 울진 지역 자원 존재 잠재력이 가장 크고, 이어 단양지역을 꼽을 수 있다"고 언급했다. 연구팀은 울진과 단양을 대상으로 △야외지질조사 △지화학탐사 △지구물리탐사 △3차원 기본지질 모델링 등을 수행했다. 이 결과 울진이 리튬이 나오는 세계 각 지역의 지각 평균 품위(리튬함량)보다 높게 나와 개발 잠재성이 높을 것으로 예측했다. 울진 보암광상의 3개의 광체(보암광산 서-본-동광체)는 지난 1945년에서 1963년까지 18년간 180톤의 광석을 생산한 기록이 있다. 보암광산에서 북서쪽으로 1㎞ 떨어진 곳에는 이번에 추가로 발견된 광체 2개(추정 폭 최대 60m, 추정 연장 100~270m)가 있다. 함리튬 페그마타이트질 화강암체가 분포하고 있다. 최근 정밀조사를 통한 평균 리튬 품위는 산화리튬(Li₂O) 기준 0.05~1.0%이며 약 1억 7천만년 전인 쥬라기에 생성된 것으로 보인다. 특히 이 곳 광체는 캐나다의 레드크로스호수(Red Cross Lake, Manitoba, Canada) 광산과 유사한 특징을 보여주고 있다. 단양광상의 리튬 광체는 석회암층 내에 맥상으로 발달하고 있다., 1개의 맥상 광체로 함리튬 페그마타이트와 애플라이트(반화강암)로 구성된다. 이 광체의 폭은 5~30m 이며, 연장은 400m 내외이다. 단양 광체의 평균 리튬 품위은 산화리튬(Li₂O) 기준 0.01~0.5%이다. 중국의 경우 리튬 광산의 개발을 위한 최저 품위가 산화리튬(Li₂O) 기준 0.2%(국내는 0.1% 이상)인 점을 고려하면, 단양광상은 최저 품위를 충족시키지 못한다. 지질자원연은 경제성 있는 국내 리튬 광상의 인자를 탐사하기 위해 AI 기반 융복합해석을 통한 4차원 자원탐사를 계속해 나갈 계획이다. 이평구 원장은 “그동안 해외에 의존했던 핵심광물 공급망의 새로운 활로를 개척한다는 의미가 있다"며 “국내 유망 광상의 정밀 탐사를 지속할 계획"이라고 말했다.

2024.07.11 14:01박희범

LG엔솔, 대규모 리튬 확보…"고성능 전기차 500만대분"

LG에너지솔루션이 호주 리튬 광산 업체에 대규모 투자를 통해 핵심 원재료 글로벌 공급망 펀더멘탈(기초체력)을 강화한다. 2일 LG에너지솔루션은 호주 리튬 광산 업체 라이온타운社와 대규모 리튬 정광 공급과 전환사채 투자 계약을 체결했다고 밝혔다. 리튬 정광은 리튬 광석을 가공해 농축한 고순도 원자재로 고용량 전기차 배터리의 핵심 원료인 수산화리튬의 원료가 된다. LG에너지솔루션은 이번 계약으로 이르면 올해 말부터 15년 간 총 175만t(톤) 리튬 정광을 추가 공급받는다는 계획이다. 이는 한 번 충전에 500km 이상 주행 가능한 고성능 전기차 약 500만대 분의 배터리를 생산할 수 있는 양이다. 전량 미국 인플레이션감축법(IRA) 보조금 요건을 충족한다. 약 3천450억원(약 2억천만 달러) 규모 라이온타운 전환사채 투자 계약도 이뤄졌다. 전환사채 투자는 투자자(LG에너지솔루션)가 주식으로 전환할 수 있는 권리가 부여된 회사채를 의미한다. 회사 가치와 주가 등에 따라 투자자가 채권으로 원리금을 상환받을지, 혹은 주식으로 전환해 주가 상승에 따른 차익 등을 실현할지 등을 결정할 수 있어 안전한 투자 방식 중 하나로 꼽힌다. 라이온타운은 호주 증시(ASX) 상장 회사로 시총은 약 2조 원에 이른다. 약 540만t 규모 고품질 리튬이 매장돼 자원 가치가 높은 곳으로 알려진 호주 서남부 캐슬린 밸리 광산도 보유하고 있으며, 이르면 이달 중 리튬 생산에 들어간다. 양사는 캐슬린 밸리 광산에서 생산되는 리튬 정광을 수산화리튬으로 직접 가공 및 생산하는 CP 공장 공동 투자 검토를 위한 협약도 함께 체결했다. 양사는 앞으로도 견고한 파트너십을 바탕으로 미국 IRA 보조금 요건을 충족하는 핵심 광물과 원재료 공급망 구축을 위해 지속적으로 협력할 계획이다. 김동명 LG에너지솔루션 사장은 “고품질 리튬 대량 확보로 시장 불확실성에 대응해 핵심 원재료를 안정적으로 조달할 수 있게 됐다”며 “라이언타운과 같은 강력한 플레이어와 협력해 IRA 준수 필수 광물 안정적인 공급을 지속적으로 확보하는 등 차별화된 고객 가치를 제공하기 위해 노력하겠다”고 말했다. 라이온타운 회장 팀 고이더는 “글로벌 선두 배터리 제조사인 LG에너지솔루션과 전략적 파트너십을 구축할 수 있어 기쁘다”며 “이는 전세계가 저탄소 미래로 전환되는 가운데 라이언타운이 중요한 핵심 배터리 공급망 업체로 거듭나는 데 있어 중요한 전환점이 될 것”이라고 밝혔다. LG에너지솔루션은 지난 2022년 5월에도 라이온타운과 리튬 정광 70만t 공급 계약을 체결한 바 있다.

2024.07.02 13:54류은주

"K배터리, 2035년 글로벌 생산량 20% 차지할 것"

전세계 리튬이온배터리(LIB) 생산 능력이 오는 2035년 5천695GWh까지 성장할 전망이다. LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 한국 배터리 3사가 이 중 약 20%를 차지할 것으로 예상됐다, 이차전지 시장조사 업체 SNE리서치는 27일 '2024 글로벌 LIB 라인 신설 및 증설 전망' 보고서에 이같은 내용을 담았다. 보고서에 따르면 올해부터 2035년까지의 연 평균 LIB 생산능력 성장률은 약 10% 수준이다. 해당 집계는 전기차와 에너지저장장치(ESS)용 중대형, IT용 소형 배터리를 포함한 수치다. 한국 배터리 3사는 2035년까지 1천159GWh의 생산능력을 갖출 것으로 점쳐졌다. 보고서는 국내 3사의 생산 기지는 대부분 북미와 유럽에 위치해 있고, 2035년 기준 각각 628GWh, 305GWh에 도달할 것으로 전망했다. 특히 2035년까지 북미 지역 내 생산능력은 한국기업이 58%를 차지할 것으로 봤다. 지역별 생산능력은 2035년 중국 3천93GWh, 북미 1천84GWh, 유럽 1천174GWh에 도달할 것으로 예상됐다. 중국은 2035년 기준 CATL, BYD, CALB 등 상위 기업 3곳이 전체 중국업체 생산능력의 절반을 차지할 것으로 예상됐다. 공급 과잉으로 향후 상위 업체 위주로 배터리 산업이 재편성될 수 있다는 관측도 내놨다. 북미 지역은 전기차 시장 둔화로 공장 가동과 증설이 지연되고 있으며, 유럽 지역도 공장 건설 철회 소식이 계속 보도되고 있는 것에 주목했다. SNE리서치 관계자는 “LIB 제조업체들의 공격적인 증설로 인해 공급 과잉이 발생하지만 장기적으로는 공급의 성장 폭이 둔화되고 수요는 꾸준히 증가해 이상적인 수급을 형성할 것”이라고 전했다.

2024.06.27 10:12김윤희

SK온, 엑손모빌 손잡고 미국산 리튬 확보

SK온이 미국산 리튬 공급망 확대로 인플레이션 감축법(IRA) 대응력을 강화한다. SK온은 지난 24일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 규모의 리튬·배터리 원소재 콘퍼런스인 '패스트마켓 콘퍼런스'에서 엑손모빌과 리튬 공급 양해각서(MOU)를 체결했다고 26일 밝혔다. 체결식에는 박종진 SK온 전략구매담당 부사장과 댄 홀튼 엑손모빌 저탄소솔루션 사업 부사장 등 양사 관계자가 참석했다. 이번 MOU를 통해 SK온은 엑손모빌이 아칸소 주 리튬염호에서 직접리튬추출(DLE) 기술을 사용해 생산한 리튬을 최대 10만t 공급받을 수 있다. 구체적인 공급 시기와 물량은 본 계약 체결 후 확정된다. 미국 최대 석유기업 엑손모빌은 배터리 핵심 소재 사업 진출을 위해 지난해 초 아칸소 염호를 인수, 같은해 11월 리튬 채굴을 개시했다. 염호에는 전기차 5천만대 분 배터리를 생산할 수 있는 탄산리튬환산기준(LCE) 400만t이 매장된 것으로 추정된다. 엑손모빌은 2030년부터 연간 전기차 100만대 분량 리튬을 공급하겠다는 목표다. DLE기술은 염수에서 흡착 등을 통해 리튬을 직접 추출하는 공법을 말한다. 경암(폭약을 써서 채굴하는 단단한 암석) 채굴 방식보다 탄소 배출량이 적어 친환경적이다. 초기 설비 투자 비용이 크지만 염호에서 소금물을 증발시켜 리튬을 얻는 기존 방식 대비 생산 기간이 짧아 생산성이 높고 물 사용량이 적다는 것이 장점이다. IRA는 북미에서 최종 조립된 전기차 중 조건을 만족하는 차량을 구매한 소비자에게 최대 7천500달러(약 1천만원) 세액공제 혜택을 주고 있다. SK온은 IRA, EU 핵심원자재법(CRMA) 등 급변하는 글로벌 산업 정책에 대응하기 위해 지속적으로 핵심광물 글로벌 공급망 구축에 힘쓰고 있다. 지난 2월 미국 웨스트워터와 천연 흑연 공급 구매 계약, 2022년 11월 칠레 SQM과 리튬 공급 구매 계약을 체결한 것이 대표적이다. 2019년 12월 스위스 글렌코어와도 코발트 구매 계약을 맺었다. 박 부사장은 “핵심 시장 북미 지역 소비자 이익을 보장하기 위해 IRA 요건을 충족하는 핵심광물 확보에 지속적으로 노력하겠다”고 말했다. 댄 암만 엑손 모빌 저탄소솔루션 사업 사장은 “탄소 감축을 위해서는 더 많은 리튬이 필요하고, 우리는 미국 내 해결책을 마련하기 위해 노력하고 있다”며 “SK온과의 협력은 이러한 노력의 일환이며, 에너지 안보 강화 및 제조업 활성화 등에도 기여할 것”이라고 말했다.

2024.06.26 08:56류은주

"열폭주 시작되면 이미 늦어"...리튬 배터리 화재 대응 어떻게?

국내 리튬 배터리 공장에서 발생한 화재로 대규모 사상자가 발생하자, 배터리 열폭주에 경각심이 다시 커지고 있다. 리튬전지 특성상 화재가 일단 발생하면 전소될 때까지 기다려야 하기 때문에 진화가 쉽지 않아 대형 화재로 이어질 수 있다. 어제(24일) 오전 발생한 사고도 가열되면 폭발·연소하는 금속물질 리튬의 특성인 '열폭주' 현상 때문이란 분석이 나오고 있다. 25일 소방당국에 따르면 경기도 화성 소재 아리셀 공장 화재는 건물 2층에 있던 리튬 배터리가 폭발하면서 발생한 것으로 추정된다. 아리셀은 스마트 그리드(지능형 전력망) 계량기 등에 사용하는 리튬 일차전지를 제조·판매하는 업체로 알려졌다. 불이 난 공장 3동에는 리튬 배터리 완제품 3만 5천여 개가 보관 중인 것으로 파악됐다. ■ 리튬 전지 화재 원인 '열폭주' 파괴력 리튬 배터리 열폭주 현상은 물리적 충격, 과전압, 과방전 등 전기적 충격이 원인으로 꼽힌다. 배터리는 양극·음극·분리막·전해액 등으로 구성되는데 분리막이 손상되면 양극과 음극이 접촉해 과열 현상이 발생하기 때문이다. 열폭주 현상이 일어나면 배터리 온도가 불과 몇 초 만에 400도, 몇 분 만에 1천도 이상 폭증하고 꺼진 불이 다시 살아나기도 한다. 보통 패키징된 배터리 속 리튬 일차전지는 화재 위험성이 낮다. 하지만 배터리에 손상이 가해진다거나 하면 얘기가 달라진다. 리튬은 공기와 열에 반응성이 높아, 높은 온도에 노출되거나 수증기와 접촉하면 폭발 위험이 있기 때문이다. 하지만 일차전지는 이차전지보다 상대적으로 화재 위험성이 작은 것으로 여겨져 '일반화학물질'로 분류돼 별도의 대응 매뉴얼이나 안전기준도 없는 상태다. ■ "열폭주 일어나면 이미 늦어…열 감지 시스템 등 필요" 리튬 전지 화재는 물이 아닌 마른 모래와 팽창질석·팽창진주암을 사용해 차단해야 한다. 하지만 이마저도 응급처치일 뿐 완전한 진압을 보장하지 않는다. 초기 진압에 실패해 이미 불이 커진 상황에서는 사실상 화재 진압이 불가능하다. 재난관리 전문가는 대규모 피해를 막기 위해서는 화재가 일어난 후에 필요한 진화 물질을 내부에 구비하는 것보다 열폭주를 사전에 감지하는 시스템을 갖추는 것이 더 필요하다고 제언했다. 남기훈 창신대 소방방재공학과 교수는 "리튬 배터리 화재는 명확하게 어떤 소화 약제를 써야 하고, 어떤 방재 시스템을 갖춰야 하는지에 대한 연구가 아직 덜 된 상황"이라며 "이차전지는 상대적으로 전기차와 에너지저장장치(ESS) 관련 연구가 많이 돼서 소화시스템도 개발되고 했지만, 일차전지는 연구는 아직 부족하다"고 지적했다. 이어 "공장에 마른 모래나 팽창질석 등을 많이 구비한다 해도 그걸 뿌린다고 불이 꺼지는 것이 아니며, 열폭주는 일반적인 열감지기나 연기감지기만으로는 예방할 수 없다"며 "열 변화를 감지할 수 있는 열화상 카메라나 센서 등을 개발하고, 그 안에서 미리 열을 식힐 수 있는 소화 약제를 분출하고 연기를 배출할 수 있는 시스템 등이 개발돼야 사람이 빨리 대피할 수 있다"고 강조했다. ■ 일차전지 화재지만, 이차전지 업계도 당혹 화재가 일어난 아리셀은 일차전지 공장으로 전기차 납품 제품을 생산하는 곳이 아니다. 일차전지는 충·방전을 반복해 여러 번 쓸 수 있는 이차전지와 달리 충전이 안 되는 대신 수명이 10년 정도 길다. 스마트미터기, 원격 검침기의 전원 등으로 주로 사용된다. 하지만 이차전지 업계도 상당수 배터리가 '리튬'이라는 금속을 사용해 전기차 화재 시 진압에 어려움이 있다는 문제를 안고 있다. 이차전지 기업들은 이번 화재에 조심스러운 반응을 보인다. 일차전지 공장서 발생한 화재지만 이차전지 화재 위험성 등이 부각될 수 있기 때문이다. 실제로 정부는 이날 '배터리 산업 현장 안전점검 TF'를 만들어 현장 점검에 나서기로 했다. 이번 화재가 발생한 리튬 일차전지 제조시설뿐만 아니라, 리튬 이차전지 제조시설, 리튬 배터리 ESS 제조시설, 사용 후 배터리 보관시설 등 리튬 배터리 관련 국내 핵심 사업장들을 포함할 예정이다. 이미 주요 기업들은 사업장에서 소화약제 분출과 일정 압력에 의해 연기를 빼내는 배연장치를 별도로 설치하는 등의 조처를 하고 있다. 이차전지 업계 한 관계자는 "일차전지 공장에서 발생한 화재지만, 이차전지 배터리 공장 화재 대응 관련 문의가 늘고 있다"며 "제조시설 화재는 매우 민감한 이슈이기 때문에 법으로 정해진 수준 이상으로 화재 예방 및 대응 시스템을 갖추고 있으며, 직원들에게도 소방 안전 관련 교육을 철저하게 하고 있다"고 말했다.

2024.06.25 16:52류은주

산업부-소방청, 리튬 배터리 산업 현장 안전점검

산업통상자원부는 25일 강경성 제1차관이 충남 당진에 소재한 비츠로셀 리튬 1차전지 제조시설을 방문해, 소방청·전기안전공사·가스안전공사 등 유관기관과 함께 현장 안전관리 상황에 대한 합동점검을 실시했다. 이날 현장 안전점검은 지난 24일 리튬 1차전지 제조시설 화재로 인명피해가 발생함에 따라, 관련 유사 사업장을 합동 방문·점검해 동일한 사고 발생을 사전 예방하기 위해 이뤄졌다. 강경성 산업부 1차관은 “리튬 전지는 화학적 특성상 한번 화재가 발생하면 진화가 쉽지 않은 만큼, 사전적인 안전관리가 그 무엇보다 중요하다”고 강조했다. 한편, 산업부는 유사 사업장 현장 안전점검과 상시 모니터링을 위해 산업부 제1차관을 단장으로 산업부 본부 및 국가기술표준원·소방청·배터리산업협회·전기안전공사 등 유관기관이 함께 참여하는 '배터리 산업 현장 안전점검 TF'를 구축 운영할 예정이다. 산업부는 배터리 산업 현장 안전점검 TF를 통해 리튬 배터리 산업 현장에 대한 집중 점검을 실시할 예정이다. 현장 점검 대상으로는 이번 화재가 발생한 리튬 1차전지 제조시설 뿐만 아니라, 리튬 2차전지 제조시설, 리튬 배터리 에너지저장장치(ESS) 제조시설, 사용후 배터리 보관시설 등 리튬 배터리 관련 국내 핵심 사업장들을 포함할 예정이다. 산업부는 리튬 배터리 산업 현장 안전점검을 시작으로 여름철 풍수해 등에 대비해 전기·가스·산업단지 등 산업 인프라 전반에 대한 종합 안전점검도 즉시 실시할 계획이다.

2024.06.25 15:14주문정

경기 화성 리튬전지 공장 화재…1명 심정지·21명 연락두절 추정

경기 화성시 소재 일차전지 기업 공장에서 화재가 발생해 다수의 인명 피해가 발생했다. 소방당국에 따르면 24일 오전 10시 31분 일차전지 제조업체 아리셀의 화성시 서신면 소재 공장 3동에서 화재가 발생해 현재까지 심정지 1명, 중상 1명, 경상 5명 등 인명 피해가 발생한 것으로 추정되고 있다. 이 곳에는 리튬이온 배터리 3만5천개가 있는 것으로 전해졌다. 공장 근로자 중 21명은 연락이 두절돼, 추가 인명 피해가 발생할 수 있는 상황이다. 아리셀은 금형 제조 기업 에스코넥의 리튬 일차전지 자회사로 지난해 매출 47억9천만원을 기록했다. 자동검침시스템(AMR)과 지능형전력계량시스템(AMI), 무선주파수인식(RFID), 의료장비, 군용장비, 각종 산업 제품을 납품하고 있다. 화재가 발생한 화성 공장은 연 면적 2천300여 제곱미터 규모 3층 건물이다. 이 건물에는 근로자 50여명이 상시 근무하는 것으로 알려졌다. 리튬이온 배터리는 특성상 과열, 과충전 등에 의한 화재 위험이 있고, 온도가 1천도 이상 올라가는 열 폭주 반응이 발생하기도 한다. 내부에서 계속 열이 발생해 한 번 배터리에서 발화가 시작되면 배터리를 물에 담그는 방식으로 진화하지 않고서는 진화가 어렵다.

2024.06.24 15:15김윤희

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

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