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'흑연'통합검색 결과 입니다. (21건)

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주한미국대사 만난 포스코퓨처엠 사장, 일관된 정책추진 건의

필립 골드버그 주한미국대사가 포스코퓨처엠 인조흑연 음극재 공장을 찾았다. 포스코퓨처엠은 8일 골드버그 주한미국대사는 이날 배터리 공급망 핵심소재인 음극재 생산현장을 직접 확인하기 위해 7일 포항 공장을 방문했다고 밝혔다. 포스코퓨처엠은 양극재와 음극재를 모두 생산하는 국내 유일 기업이다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 음극재의 경우 올해 1분기 글로벌 시장점유율 상위 10개 기업 중 비중국 기업으로는 포스코퓨처엠이 유일하다. 인조흑연 음극재는 천연흑연 음극재 대비 배터리 수명은 늘리고, 충전시간은 단축시키는 장점이 있어 전기차 시장이 확대됨에 따라 수요가 지속 증가하고 있다. 포스코퓨처엠은 제철공정에서 발생하는 부산물 콜타르를 가공해 만든 침상코크스를 원료로 인조흑연 음극재를 생산중으로, 천연흑연 음극재와 달리 국내에서도 안정적인 원료 조달이 가능해 공급망 안정화에 유리하다. 포스코퓨처엠은 인조흑연 음극재를 포함해 총 8만여톤 음극재 생산능력을 갖추고 있는데, 최근 경쟁국에서 전략적으로 음극재 판매가격을 대폭 인하함에 따라 가동률과 수익성 하락으로 어려움을 겪고 있다. 이에 글로벌 배터리·완성차 업체는 물론 각국 정부 차원에서 음극재에 대한 지원과 상호 협력을 통해 안정적인 글로벌 공급망을 구축해야 한다는 목소리가 커지고 있다. 포스코퓨처엠 유병옥 사장은 이날 간담회에서 “포스코퓨처엠은 미국 음극재 공급망 안정화에 있어 유일한 대안임에도 해외우려단체(FEOC) 2년 유예로 현실적인 어려움에 직면하고 있다"며 "공급망 안정화를 위해 미국 정부에 일관된 정책 추진을 건의드린다"고 말했다. 골드버그 대사는 “어느 한 국가에 의존하지 않고, 불공정한 무역 관행에 영향을 받지 않는 공급망 구축이 중요하다”고 말했다 한편, 미국 당국 포스코퓨처엠 방문은 이번이 처음은 아니다. 포스코퓨처엠은 지난 2월 한·미 고위급경제협의회(SED) 참석차 방한한 호세 페르난데스 미국 국무부 경제성장·에너지·환경 담당 차관을 대치동 서울사무소에서 만나 미국 공급망 안정화 정책에 맞춰 진행중인 양·음극재 및 그룹의 원료투자 사업들을 소개했다. 이후 페르난데스 차관은 자신의 SNS에 "포스코퓨처엠을 만나 전기차 배터리와 핵심 광물 공급망에 대한 협력과 깨끗한 미래를 위한 파트너십에 대해 논의했다"고 게시하기도 했다.

2024.10.08 08:51류은주

멀어진 IRA 수혜…포스코퓨처엠, 기약 없는 '음극재' 보릿고개

포스코퓨처엠이 음극재 사업에 난항을 겪고 있다. 전기차 수요 정체(캐즘)에 따른 여파뿐만 아니라, 음극재의 경우 미국 인플레이션감축법(IRA) 적용이 유예돼 당분간 가격 경쟁에서 유리한 중국 기업들을 넘어서기 쉽지 않을 전망이다. 현 계획대로 IRA 규정 적용이 오는 2027년부터 이뤄질 경우 미국 시장에선 경쟁 우위를 가질 수 있지만, 현지 대선 결과에 따른 정책 축소 가능성도 무시할 수 없다는 입장이다. 30일 업계에 따르면 포스코퓨처엠은 지난 2분기 실적에서 인조흑연 음극재 평가손실 186억원을 반영하는 등 음극재 사업 실적이 악화됐다. 영업이익 컨센서스가 190억원이었던 데 반해, 실제 27억원을 거둔 점을 고려하면 이 손실이 실적에 미친 영향이 컸다. 당분간 인조흑연 음극재 사업이 흑자로 전환될 시기도 요원하다. 실적 컨퍼런스콜에서 회사는 중국 제품과 원가 경쟁에서 따라잡기 어려우나 프리미엄 OEM들과 협의 중이라며 이같이 전망했다. 단기 사업 전망이 어두운 이유는 지난 5월 음극재에 대한 IRA 적용이 내년에서 오는 2027년으로 2년 유예된 데 따른 것이다. IRA는 전기차, 배터리 등 영역에서 중국 기업에 대한 세액공제를 제한한다. 때문에 중국 기업이 대부분을 점유하는 음극재 시장에서 입지 확대를 노려볼 만 했다. 그러나 음극재 원자재인 흑연이 90% 이상 중국에서 정제돼 현실적으로 내년까지 IRA 요건에 맞는 제품 생산이 어렵다는 문제 제기가 있어왔다. 때문에 비(非)중국 공급망을 갖추도록 적용 시점이 늦춰졌다. 전기차 시장이 캐즘 해소 시기를 쉽게 점치기 어려울 만큼 장기적인 침체 상태에 놓인 것도 악재다. 전기차 제조사들이 잇따라 신차 출시와 투자 계획을 연기하거나 축소하면서 수요가 줄어들었는데도 공급 과잉은 심화되면서 판가도 하락했다. 시장조사업체 SNE리서치는 올해 상반기 음극재 kg당 평균 가격이 인조흑연 4.5달러, 천연흑연 5달러로 나타났다며 이같이 분석했다. 회사는 계획된 음극재 CAPA 확대 계획을 축소하는 등 시장 대응에 나섰다. 연초 회사는 8천톤인 인조흑연 음극재 생산량을 올해 하반기 1만8천톤까지 확대하고, 내년에는 3만6천톤까지 확대한다는 계획이었다. 그러나 지난 26일 이를 1만3천톤으로 축소한다고 공시했다. 단 투자 금액은 설비 개선과 물가 상승 영향에 따라 3천458억원에서 4천612억원으로 늘었다. 실적 하락에 기여해온 피앤오케미칼 지분 51%도 지난 25일 OCI에 전량 매각하면서, 약 2천억원 규모의 재무구조 개선 효과를 거둘 것으로 분석됐다. 지분을 매각하더라도 피앤오케미칼이 생산하는 음극재 코팅 소재 공급처가 사실상 포스코퓨처엠뿐이라 밸류체인에 영향을 없을 것이란 설명이다. 포스코퓨처엠 관계자는 “원가 경쟁력을 갖춘 중국 기업과 경쟁에 어려움을 겪는 건 사실”이라며 “음극재에 대한 IRA 적용이 유예되다 보니 향후 2년간은 배터리셀 업체들도 더 저렴한 중국 음극재를 사용하는 게 수익성에 유리해 국내 제품 수요가 단기적으로 감소할 것”이라고 예상했다. 이어 “상위 10개 업체 중 유일한 비중국 기업으로 IRA가 적용된 이후 미래 성장성이 크지만, 미국 공화당 트럼프 대선 후보 측에선 IRA를 폐지해야 한다는 입장을 보이고 있어 정책 변동성이 큰 상황”이라며 “국내 유일한 음극재 기업으로 정부의 적극적인 지원을 기대하고 있다”고 했다.

2024.08.30 11:25김윤희

중국발 공급 과잉에 1분기 음극재 가격 ↓

올해 상반기 전기차 판매 부진에 더해 지난 2020년부터 나타난 음극재 생산능력(CAPA) 증대 경쟁 과열 때문에 음극재 가격이 내려간 것으로 분석됐다. 시장조사업체 SNE리서치는 지난달 이같은 내용이 담긴 '2024년 1분기 리튬이온배터리(LIB) 4대소재 분기별 시장 및 공급망관리(SCM) 분석' 보고서를 발간했다고 15일 밝혔다. 보고서에 따르면 올해 상반기 음극재의 kg당 평균 가격은 인조흑연 4.5달러, 천연흑연 5달러로 나타났다. SNE리서치는 이차전지 판매 부진에 따른 수요 감소로 올해 내내 음극재 가격이 추가 하락 또는 유지되다가 내년~내후년 사이 일정한 반등이 있을 것으로 예측했다. 실리콘 음극재 가격은 BTR과 같은 중국 공급 가격은 낮고, 신에츠 같은 비(非)중국 공급 가격은 높은 편으로 조사됐다. SNE리서치는 "지금까지는 중국 공급 물량이 더 많아서 가격 하락 폭이 컸다면 비중국 공급자들이 본격적으로 시장에 참여하는 내년 이후에는 하락 속도가 둔화될 것"으로 예상했다. 중국 업체 음극재 출하량은 지난 2021년 87.5%에서 작년 92.6%까지 비중이 늘어났다. 올해 1분기 음극재의 총 출하량은 약 24만톤으로, 중국 BTR이 출하량 5만7천톤으로 점유율 1위를 차지했다. 음극재 업체 점유율 중 1~8위까지 모두 중국 업체들이 포진했다. 배터리 음극재 핵심 소재인 흑연은 중국산 의존도가 높은 대표적 광물로 꼽힌다. 한국무역협회에 따르면 우리나라는 지난해 천연흑연의 97.2%, 인조흑연의 95.3%를 중국 수입에 의존하고 있다. 미국 인플레이션감축법(IRA)상 최대 7천500달러의 세액공제를 받으려면 배터리 부품은 내년부터, 배터리에 들어가는 핵심 광물은 2025년부터 중국을 포함한 해외우려집단(FEOC)에서 조달하면 안 된다. 다만 단기간에 중국산 흑연을 대체하기 어려운 현실을 반영해 미국 재무부는 흑연을 '현실적으로 추적 불가능한 핵심광물'로 분류하고 FEOC에서 조달하더라도 2026년 말까지 보조금을 받을 수 있도록 했다. SNE리서치는 북미, 아프리카 등지에서 대체 흑연 소재를 확보하기 전까지 중국산 흑연의 강세가 당분간 지속될 것으로 전망했다.

2024.07.15 11:30김윤희

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

中 비보 'S19', CATL의 차세대 SiC 음극재 적용

중국의 스마트폰 기업이 흑연 음극재를 대체할 새로운 배터리 기술을 채택했다. 27일 중국 언론 커촹반르바오는 협력업체 관계자를 인용해 비보가 곧 출시할 S19 시리즈 스마트폰이 차세대 실리콘카바이드(SiC) 음극재 배터리를 탑재했다고 보도했다. 배터리의 에너지 밀도가 기존 흑연 음극재 배터리 대비 20% 이상 높아진다. 이 배터리 기술은 중국 배터리 회사 CATL이 공급한다. 전통적 흑연 음극 배터리의 에너지 밀도는 약 372mAh/인 반면 순수 실리콘 음극재의 이론적 에너지 밀도는 흑연 음극의 10배인 4천200mAh/g에 도달할 수 있다. 에너지 밀도가 높으면, 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 문제는 실리콘 음극재가 충방전 과정에서 팽창한다는 점이다. 실리콘과 리튬의 반응 부피 팽창률은 300%에 달한다. 이에 탄소 코팅을 추가해 실리콘 음극의 팽창 문제를 해결하는 방법으로서 SiC 음극 배터리가 탄생했다. 비보에 따르면, S19와 S19 프로 모델은 오는 30일 저녁 7시에 공식 출시된다. 5천 만 화소 소니 IMX921 아웃솔과 망원 인물 사진 카메라를 탑재한 업계 최초의 스마트폰이라고 알려졌다. S19의 배터리 용량은 6천mAh에 80W 고속 충전을 지원하며, S19 프로의 배터리 용량은 5천500mAh에, 80W 고속 충전을 지원한다. S19 스탠더드 버전의 두께는 7.19mm다.

2024.05.28 07:36유효정

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

K배터리 업계 "美 IRA 최종판, 사업 불확실성 많이 해소"

국내 배터리 업계가 최근 발표된 미국 인플레이션감축법(IRA) 최종 가이던스에 대해 사업 불확실성이 상당 부분 해소됐다고 평가했다. 8일 산업부가 서울 서초구 JW메리어트서울에서 개최한 민관합동회의에 참여한 배터리 업계 인사들은 "향후 사업 불확실성이 일정 부분 해소됐다"는 의견을 냈다. 이번 회의는 지난 3일 미국 정부가 IRA 최종 가이던스를 발표함에 따라 개최됐다. 최종 가이던스에서는 중국산 흑연을 사용한 배터리를 탑재한 전기차도 2026년까지는 보조금을 받을 수 있도록, 기존 규정에서 2년 유예 기간이 추가됐다. 비중국산 흑연을 수급하기 어렵다는 업계 호소가 반영된 것이다. 이날 회의에 참석한 김동명 LG에너지솔루션 사장은 “(흑연) 공급망 다변화 차원에서 시간을 2년 가량 확보를 받았고, 불확실했던 부분들이 좀 더 명확해져 준비하는 데 문제가 없을 것”이라고 언급했다. 최윤호 삼성SDI 사장도 “가장 확실한 지원이 이뤄졌다”며 “흑연 외 광물 관련 IRA 대응에 대해선 크게 어려움이 없을 것”이라고 전망했다. 송호준 에코프로 대표도 “불확실했던 부분들이 많이 해소된 것 같다”며 “포항에서 많은 투자를 준비하는 만큼 관련 지원도 요청했고, 향후 정부가 지원한다고 밝힌 정책금융 계획이 발표되면 지원도 받을 계획”이라고 말했다. IRA 최종 가이던스는 배터리, 전기차 기업들에게 2027년 이후 흑연 공급망 다변화 계획 제출을 요구하고 있다. 현재로선 전체 흑연 공급망에서 중국의 비중이 90% 이상을 차지하는 만큼, 비중국산 흑연을 향후 2년간 어떻게 충분히 확보할 것인지도 업계 숙제다. 미국 대선 결과에 따라 IRA 정책에 변화가 생길 수 있다는 우려도 제기되고 있다. 국내 배터리 업계는 이런 차원에서 향후에도 IRA 대응에 차질이 없도록, 정부의 정책적 지원을 요청했다. 김동명 사장은 “FEOC 관련 실사 과정에서 영업 비밀이 노출되지 않도록 조치하는 것과 미국 대선 이후에도 업계가 안정적으로 대응할 수 있도록 지원을 부탁드렸다”고 했다. 안덕근 산업부 장관은 “IRA 대응은 마무리된 게 아닌, 지속되는 문제이기 때문에 업계와 협력을 도모했다”며 “한미 간 공조로 이번 문제를 잘 풀었고, 앞으로 발생할 수 있는 문제에 대해서도 원만히 해결하기로 했다”고 언급했다.

2024.05.08 09:58김윤희

안덕근 산업부 장관 "K-배터리, 광물 공급망 안정화 시급"

안덕근 산업부 장관이 미국에 납품하는 국내 배터리 업계의 핵심 광물 공급망을 안정적으로 확보하는 것이 시급한 과제라고 강조했다. 2027년부터는 미국 정부가 보조금 지급에 앞서 배터리 핵심 광물에 대한 체계적인 공급망 정보를 요구할 예정인 만큼, 선제적 준비가 필요하다는 지적이다. 안덕근 장관은 8일 개최된 '미 인플레이션감축법(IRA) 관련 민관합동 회의' 모두발언에서 이같이 언급했다. 이번 회의는 지난 3일 미국 정부가 IRA 최종 가이던스를 발표함에 따라 개최됐다. 최종 가이던스에서는 핵심 광물 중 흑연에 대해, IRA 세부 규정인 해외우려집단(FEOC) 적용을 2027년부터로 유예하는 내용이 포함됐다. FEOC 규정에 따르면 국내 배터리, 전기차 기업이 미국 시장에서 보조금을 받기 위해선 비(非)중국 공급망을 통해 핵심 광물을 수급해야 한다. 배터리 소재인 음극재의 핵심 재료인 흑연도 적용 대상이다. 그러나 흑연의 경우 중국의 공급 비중이 압도적이라 현실적으로 규제 적용 기간인 내년까지 흑연 공급망에서 중국을 배제할 수 없다는 업계 우려가 컸다. 이런 우려가 반영돼 최종 가이던스에선 2년의 유예 기간이 마련됐다. 안덕근 장관은 “대통령실을 비롯한 산업부, 외교부 등 범 정부 차원에서 미국과 밀도 높은 협의를 이어왔다”며 “이런 노력의 결과 업계가 희망했던 흑연 관련 FEOC 규정 2년 유예가 최종 확정됐고, 이를 토대로 북미 시장에서 우리 업계 경쟁력이 강화될 것”이라고 기대했다. 단 미국은 향후 보다 체계적으로 전기차·배터리 공급망 관리에 나설 전망이다. 과거 IRA 가이던스에선 핵심 광물의 채굴 또는 가공의 50% 이상 부가 가치를 기준으로 FEOC 규정을 준수할 경우 보조금을 지급하기로 했던 반면, 최종 가이던스에서는 50%라는 기준 없이, 실제 창출된 부가 가치의 비중을 적용하는 것으로 변경됐다. 이 또한 유예 기간 2년을 두면서 오는 2027년부터 본격적으로 변경된 기준이 적용될 예정이다. 안 장관은 이에 대한 국내 산업계의 대비를 촉구했다. 안 장관은 “흑연의 경우 최종 가이던스가 요구하는 2027년 이후 공급망 확보 계획을 신속히 마련해야 하고, 핵심 광물의 채굴 및 가공 과정에서 부가 가치에 대한 정확한 산출이 중요해진 만큼 현재 공급망을 체계적으로 정비해야 한다”며 “정부도 필요한 부분에서 지원을 아끼지 않겠다”고 말했다. 정부는 업계의 공급망 자립화 노력 관련 국내 투자에 금년에 9조 7천억원의 정책금융을 지원한다. 리튬메탈 배터리와 실리콘 음극재 등 흑연 대체 기술개발도 적극 지원할 계획이다. 안 장관은 “현재 어려운 시장 상황을 극복하기 위해 정부가 함께 노력하겠다”며 “본원적 경쟁력을 강화하기 위한 기술 개발에 지속 투자해야 한다”고 당부했다.

2024.05.08 09:17김윤희

정부 "배터리·자동차 기업 '흑연' 공급망 재편 적극 지원”

정부가 배터리, 자동차 업계의 흑연 공급망 재편 계획을 적극 지원하기로 했다. 산업통상자원부는 8일 오전 안덕근 장관 주재로 '미 인플레이션감축법(IRA) 관련 민관합동 회의'를 개최하고 배터리, 완성차 업계와 함께 최종 규정의 영향과 향후 대응방안에 대해 논의했다. 이번 합동 회의는 지난 3일 미국 IRA의 친환경차 세액공제와 해외우려집단(FEOC)에 대한 가이던스 최종 규정이 발표됨에 따른 것이다. 최종 가이던스에선 흑연에 대한 FEOC 조항 적용이 2년 유예돼 2027년부터로 조정됐다. 배터리, 전기차 업계가 FEOC 조항을 준수해 IRA상 전기차 보조금을 받으려면 비(非)중국산 흑연을 써야 한다. 그러나 현재 흑연 공급망에서 중국 비중이 압도적이라 업계가 중국 외에서 흑연을 수급하기 어려울 것이란 의견이 많았다. 이런 업계 의견이 반영돼 2년의 유예 기간이 마련된 것이다. 이날 회의에 참석한 배터리 및 완성차 업계는 흑연의 FEOC 규정 적용이 2년 유예된 것을 환영하고, 업계와 긴밀히 소통하며 대미 협의를 적극 추진해 온 정부에 감사함을 표했다. 정부는 대통령실, 산업부, 외교부 등 범정부 차원에서 미국 측과 협의하며, 흑연에 대한 FEOC 규정 적용이 유예될 수 있도록 요청해왔다. 그 결과 이번 최종 규정에 요청이 반영됐다. IRA 가이던스 최종 규정에서는 흑연에 대한 FEOC 적용 유예와 함께 완성차 업계가2027년 이후 흑연 공급망 다변화 계획을 제출할 것을 요구하고 있다. 세액공제 요건 충족을 위한 핵심광물 비중 산정 시 정확한 부가가치 계산도 요구하고 있다. 정부와 업계는 우리 배터리 산업이 미국 시장에서 지속적으로 경쟁력을 확보할 수 있도록 IRA 가이던스 최종 규정에 맞게 흑연 등 핵심 광물의 확보를 위한 노력을 지속해 나가고, 민관 합동 배터리얼라이언스를 통해 지속 점검, 보완해 나가기로 했다. 정부는 업계의 공급망 자립화 노력을 적극 뒷받침하기 위해 관련된 국내 투자에 금년에 9조 7천억원의 정책금융을 지원하는 등 금융·세제 및 인프라 지원을 강화한다. 아울러 인도태평양경제프레임워크(IPEF), 핵심광물안보파트너십(MSP) 등 정부간 협력 채널을 통해 미국과의 FTA 체결 국가에서 광물 확보를 위한 기업의 활동을 적극 지원해 나갈 계획이다. 리튬메탈 배터리와 실리콘 음극재 등 흑연 대체 기술개발도 적극 지원할 계획이다. 이와 관련, 안덕근 장관은 “민·관의 노력으로 2년이라는 귀중한 시간을 벌었다”면서도 “중장기적 관점에서 핵심 광물 공급망 다변화와 안정적 관리는 여전히 우리 기업이 이뤄내야 할 중대한 과제”라며, “그 과정에서 우리 배터리-자동차 업계 간 그리고 정부와의 긴밀한 협력이 필요하다”고 당부했다.

2024.05.08 08:00김윤희

美, 2026년까지 中 흑연 사용 배터리도 IRA 보조금 지원

미국이 중국산 흑연을 사용한 배터리를 탑재한 전기차에 대해서도 당분간 인플레이션감축법(IRA) 보조금을 지원하기로 했다. 유예 기간은 오는 2026년까지다. 미국은 IRA 세부 규정인 '해외우려기관(FEOC)'을 두고 배터리 부품과 핵심 광물을 중국 또는 중국 기업에서 수급하는 경우 보조금 지급을 제한하고 있다. 핵심 광물은 당장 내년부터 보조금 지급 제한이 적용된다. 그러나 흑연의 경우 중국의 공급 비중이 압도적이라 현실적으로 전기차, 배터리 업계가 내년까지 공급망에서 중국을 배제하기 어렵다는 의견을 제기해온 상황이었다. 지난 3일 미국 재무부와 에너지부는 인플레이션감축법(IRA)에 따른 친환경차 세액공제 조항과 FEOC 정의에 대한 최종 가이던스를 각각 발표했다. 최종 가이던스에서 흑연은 '현실적으로 추적 불가능한(impracticable-to-trace)' 핵심 광물로 분류돼 2026년말까지 2년 유예를 받게 됐다. 배터리 핵심 광물 요건을 만족하는 적격 광물의 산정 방식도 새롭게 제시됐다. 지난해 잠정 가이던스에서는 핵심 광물의 채굴 또는 가공의 50% 이상 부가 가치를 미국 또는 미국 FTA 체결국에서 창출할 경우 적격 광물로 보고 그 비중을 계산했으나, 최종 가이던스에서는 50% 기준과 무관하게 미국 또는 미국 FTA 체결국 내에서 창출된 실제 부가 가치 비중을 적용하는 것으로 변경됐다. 2년간의 전환 기간도 함께 부여돼 기업들은 2026년까지는 기존 방식을 적용할 수 있다. 산업통상자원부는 발표된 IRA FEOC 최종 가이던스 관련, 세부 조항별 업계 영향 및 향후 핵심 광물 다변화를 위한 대응 계획 등을 논의하기 위해 오는 8일 안덕근 장관 주재 업계 민간합동회의를 개최할 계획이다.

2024.05.04 10:22김윤희

"흑연 대체할 실리콘 음극재 시장, 10년뒤 8조원 규모 성장"

실리콘 음극재 시장이 연평균 39%의 성장률을 올리며 2035년 66억달러(약 8조8천억원) 규모로 성장할 것이라는 전망이 나왔다. 실리콘 음극재는 리튬이차전지에서 흑연을 대체할 차세대 음극재로 주목받는 소재다. 시장조사업체 SNE리서치 '2024 리튬이온전지 실리콘음극(Si-Anode) 기술현황 및 전망' 리포트에 따르면 리튬이차전지 음극재 시장에서 실리콘 음극재 시장이 차지하는 비중이 2030년 7%, 2035년 10% 수준까지 증가할 전망이다. 실리콘 음극재 사용량은 2030년 15.7만톤, 2035년 28.5만톤 수준까지 늘어날 것으로 보고 있다. 금액 기준으로는 2023년 6억달러(약 9천억원)에서 2025년 19억달러(약 2조5천억원), 2030년 43억달러(약 5조7천억원), 2035년에는 66억달러(약 8조8천억원)까지 증가할 것으로 예상됐다. 지난해 실리콘 음극재 시장은 약 1만여톤으로 전체 음극재 시장 103.4만톤의 1% 정도를 차지하는데 그쳤다. 최근 전기차·ESS 시장이 저가 전기차·배터리 경쟁이 치열해지며, 음극 소재도 저가 흑연이 강세를 보여 실리콘 음극재 사용은 다소 주춤했다. 하지만 향후 전기차 주행거리를 획기적으로 늘리고 급속충전 성능을 향상시키고자 하는 완성차 업체와 배터리 업체의 요구와 맞물리면서 실리콘 음극재 시장을 차지하기 위한 경쟁은 올해부터 본격화할 전망이다. 업계에 따르면 SK·LG·포스코·롯데 등 배터리업계 국내 주요 사들은 실리콘 음극재 소재를 개발하고 조만간 양산에 나선다. 그 밖에 중국 업체 및 유럽과 미국의 스타트업 업체들도 증가해 70여개 이상으로 늘어났으며, 기존 흑연 음극재 빅3인 중국 BTR, 샨샨, 지첸(푸라타이) 등도 실리콘계 음극재 개발과 양산을 준비하고 있다. 글로벌 음극재 Kg당 가격은 2020년 천연흑연이 6.4달러, 인조흑연이 8.0달러 그리고 Si계 음극재가 70.0달러 수준이다. 2023년 기준 천연흑연은 5.8달러, 인조흑연은 4.8달러, Si계 음극재 SiOx(t실리콘산화물계)는 50~60달러 수준으로 떨어지고 있다. 실리콘계 음극재는 수요 확대와 생산성 개선이 기대되며 큰 폭의 가격 개선이 있을 것으로 보이고, 향후 지속적인 가격 하락으로 2030년 기준 kg당 27달러 수준까지 떨어질 것으로 전망된다. 실리콘 음극재는 기존 흑연 음극재 대비 배터리 에너지밀도를 4~10배 높일 수 있고, 충전시간을 대폭 단축시킬 수 있다. 실리콘 특유의 부풀어 오르는 성질을 잘 통제하고, 단가를 낮출 수 있다면, 이차전지의 성능을 한 단계 더 업그레이드 시킬 수 있는 소재가 될 것으로 기대를 모으는 중이다. SNE리서치는 현재는 실리콘 소재 스웰링 특성 상 흑연에 5~10% 정도 소량의 실리콘 소재를 첨가하는 방식이 주로 적용되고 있으나, 이러한 단점을 보완해 중장기적으로는 실리콘 재료를 10%이상 확대하고 궁극적으로는 테슬라에서도 개발적용을 발표한 퓨어실리콘(실리콘 100%)을 개발하는 방향으로 연구를 진행할 것으로 예상했다.

2024.02.23 09:44류은주

흑연 '脫중국' 독자공급망 구축 본격화

배터리 구성 요소 중 음극재의 핵심 소재인 흑연에 대한 공급망 재편 준비가 한창이다. 그 동안 90% 이상 물량을 공급해온 중국에 더 이상 의존하기 어렵다는 우려가 커지면서 독자적인 흑연 공급망을 구축하기 위한 업계 행보도 바빠지고 있다. 20일 국내 배터리 업계에 따르면 중국 이외 지역에서 생산된 천연 흑연과 인조 흑연 물량 확보를 위한 가시적인 움직임이 나타나고 있다. ■중국서 90% 넘게 수입…보호무역 고조 속 수급 우려 ↑ 그 동안 우리나라는 사실상 전량에 가까운 흑연을 중국에서 수입해왔다. 한국무역협회에 따르면 지난해 1~9월 기준 천연 흑연의 97.7%, 인조 흑연의 94.3%는 중국에서 수입했다. 국내 배터리 업계는 일찍이 이런 상황을 타개해야 할 것으로 봤다. 미국이 인플레이션감축법(IRA)을 도입하는 등 보호무역주의를 강화하는 점을 고려할 때, 중국산 원재료에 크게 의존하는 방식을 계속 고수하기 어려워질 것이란 전망 때문이다. 이런 전망은 지난해 12월 미국이 IRA 제재 대상에 중국을 포함하면서 현실이 됐다. 미국이 중국, 북한, 러시아, 이란 등을 해외우려기관(FEOC) 지역으로 규정하면서, 배터리 핵심 광물의 경우 당장 내년부터 이 지역에서 수급할 경우 IRA 보조금을 제한하기로 한 것이다. 음극재 재료인 흑연도 해당된다. 중국이 이런 미국 제재에 대응하기 시작한 점도 고려해야 할 변수다. 지난해 12월부터 천연 흑연 수출을 통제하기 시작했다. 현재까지 우리나라 배터리 기업들에 대한 수출은 허용하고 있지만, 언제든 제한될 가능성이 상존한다. ■非중국 흑연 탐색..."美 IRA 제재 축소해달라" 물밑 노력 병행 보호무역이 강화되면서 흑연 수급 문제가 대두된 만큼, 국내에서 흑연을 공급받는 것이 가장 이상적인 해결책이다. 그러나 이 방법으로 중국 의존도를 완전히 해소하긴 어려울 것으로 보인다. 국내에선 포스코퓨처엠이 인조 흑연을 생산하는 유일한 기업으로 수요 증가를 고려해 흑연 생산량을 확대한다는 계획이다. 올해 하반기까지 인조흑연 음극재 생산량을 1만8천톤으로 전년 8천톤 대비 2배 이상으로 늘리겠다고 했다. 내년에는 이를 3만6천톤까지 늘릴 방침이다. 그럼에도 국내 수요에 비해 공급량이 크게 부족할 것으로 전망된다. 이에 따라 배터리 업체들도 음극재에 필요한 흑연을 중국 외 지역에서 확보하는 상황이다. SK온의 경우 지난 13일 미국 음극재 파트너사 웨스트워터로부터 천연흑연을 공급받는 계약을 체결했다고 밝혔다. 계약 조건에 따라 최대 3만4천톤까지 흑연을 확보할 수 있게 됐다. LG에너지솔루션도 지난해 6월 호주 기업인 노보닉스로부터 인조흑연을 공급받기로 했고, 삼성SDI도 호주 기업 시라와 천연 흑연 공급 계약을 체결했다. 이런 노력에도 현 상황대로면 내년부터 업계가 비(非)중국산 흑연 부족에 시달릴 확률이 높다. 전세계 흑연 공급량을 봐도 중국의 비중이 압도적이기 때문이다. 지난해 산업은행이 발표한 글로벌 공급망 핵심 품목 연구 보고서에 따르면 2022년 기준 고품질 음극재에 쓰이는 구형흑연의 중국 생산 비중이 91%였다. 때문에 배터리 업계는 IRA 규제 완화 노력도 같이 추진하고 있다. 흑연에 대한 FEOC 적용을 2026년 말 이후로 2년 이상 유예를 요구한 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 “음극재 생산 기업 상위 10곳 중 포스코퓨처엠 한 곳을 빼면 모두 중국 기업"이라며 "중국산이 아닌 흑연으로 음극재를 확보하기엔 기한이 촉박해 유예를 요청한 것"이라고 말했다. 또 다른 관계자는 "상대적으로 IRA 대응이 용이한 양극재에 비해 음극재는 국내 기업으로부터 공급을 받더라도 물량 부족이 예상되고 있다"며 "음극재는 배터리에서 차지하는 비중이 10% 정도로 작기 때문에 업계 차원에서 핵심 광물에서 제외해달라는 요청도 병행되고 있다"고 했다.

2024.02.20 14:22김윤희

SK온, 美 현지 생산 흑연 최대 3만4천톤 확보

SK온은 미국 음극재 개발 기업 웨스트워터리소스로부터 천연 흑연 공급 계약을 체결했다고 12일 밝혔다. 웨스트워터는 미국 앨라배마주에서 1만7천 헥타르(ha) 규모의 쿠사 흑연 매장 지대의 탐사·채굴권을 갖고 있다. 현재 광산 근처에 올해 양산을 목표로 연산 7천500톤 규모의 흑연 정제 공장을 짓고 있다. 이번 계약에 따라 웨스트워터는 이 공장에서 생산한 천연흑연을 오는 2027년부터 2031년까지 SK온 미국 공장에 공급한다. 개발 중인 소재가 특정 조건을 충족하면 사전 협의된 가격으로 구매하는 '조건부 오프 테이크' 계약이다. 북미 전동화 시장 성장 속도에 따라 계약 기간 내 최대 3만4천톤까지 구매할 수 있다. 양사는 지난해 5월 체결한 배터리 음극재 공동개발협약에 이어 음극재 원재료인 천연흑연 구매까지 파트너십을 더욱 확대하게 됐다. 양사는 웨스트워터에서 정제한 흑연으로 만든 음극재를 SK온이 개발 중인 배터리에 적용하고, 그 성능을 함께 개선해 나갈 예정이다. SK온은 미국 기업인 웨스트워터와의 협력으로 현지 인플레이션감축법(IRA) 대응 역량이 더욱 커질 것으로 기대했다. IRA에 따르면 내년부터 배터리에 들어가는 핵심광물을 외국우려기관(FEOC)에서 조달할 경우 미국에서 전기차 보조금을 받을 수 없다. 음극재 핵심 소재인 흑연은 전세계 공급망이 FEOC로 규정된 중국 기업들에 완전히 의존하다시피 하는 상황이다. 이에 배터리 업계는 새로운 기술과 공급처 확보를 위해 흑연에 대한 FEOC 적용을 2026년 말까지 최소 2년 유예해 줄 것을 요구하고 있다. 음극재는 양극재·분리막·전해질과 함께 리튬이온 배터리를 구성하는 4대 요소다. 배터리의 수명, 충전 속도 등을 좌우한다. 흑연은 음극재의 약 95%를 차지하는 핵심 원재료다. 음극재는 특히 중국 의존도가 가장 높은 소재로 꼽힌다. 전 세계 음극재 생산의 약 85% 를 중국이 차지한다. SK온은 지난 2022년 호주 시라와 천연흑연 수급을 위한 양해각서를 체결한 데 이어 지난해 1월 우르빅스와도 음극재 공동개발협약을 맺었다. 양극재의 경우 칠레 SQM, 호주 업체들인 레이크 리소스, 글로벌 리튬과 잇따라 계약을 맺는 등 배터리 소재 확보 역량을 강화하고 있다. 박종진 SK온 부사장은 “현지 유력 원소재 기업들과 협업을 꾸준히 추진해 IRA에 적극 대응해 나갈 것”이라고 말했다.

2024.02.12 09:35김윤희

티씨케이, 2차전지 사업 진출 가시화…'실리콘 음극재' 테스트 돌입

국내 반도체 부품기업 티씨케이가 사업 다각화에 적극 나서고 있다. 차세대 2차전지 소재로 각광받는 실리콘 음극재의 시제품을 개발해, 테스트를 거치고 있는 것으로 알려졌다. 또 다른 신사업인 TaC(탄탈륨카바이드) 서셉터도 지난해 하반기 생산능력 확대를 위한 준비를 마쳤다. 1일 업계에 따르면 티씨케이는 일부 고객사와 실리콘 음극재에 대한 샘플 테스트를 진행하고 있다. 음극재는 2차전지의 핵심 소재 중 하나로, 양극에서 발생한 리튬이온을 받아들이는 역할을 맡고 있다. 현재 가장 대표적으로 쓰이는 음극재 소재는 천연, 혹은 인조 흑연(그라파이트)이다. 반면 실리콘 음극재는 흑연과 미세한 실리콘 파우더를 일정 비율로 섞어 만든다. 이론상 실리콘 단위 무게당 에너지 용량은 3천~4천밀리암페어시(mAh)/g로, 기존 흑연계 음극재의 에너지 용량(372mAH/g) 대비 10배가량 높다. 티씨케이의 경우 실리콘 카본 소재를 섞어 최대 1천500mAH/g의 용량을 구현하고 있다. 에너지 용량이 높으면 같은 무게에도 더 많은 에너지를 저장할 수 있어, 전기차의 주행거리를 늘리는 데 유리하다. 급속 충전 설계가 쉬워 충전 속도를 단축할 수 있다는 장점도 있다. 티씨케이가 실리콘 음극재 개발에 뛰어든 이유는 기존 사업과의 시너지 효과 창출이다. 티씨케이는 지난 1996년 고순도 흑연 제품 양산을 위해 일본 도카이카본과 국내 케이씨가 합작 설립한 회사다. 티씨케이의 주력 제품은 반도체 식각공정에서 웨이퍼를 고정시켜주는 소모성 부품인 SiC(실리콘카바이드)링이다. SiC링은 링 모양의 흑연 위에 SiC 물질을 증착해 만들어진다. 흑연 및 실리콘 관련 노하우를 쌓아온 티씨케이로서는 기술적 연관성이 높다. 티씨케이는 실리콘 음극재 개발에 상당 부분 진척을 이룬 상황으로, 현재 시제품을 기반으로 일부 고객사와 테스트를 거치고 있는 것으로 알려졌다. 실리콘은 충방전 시 부피가 팽창하는 정도가 강해, 이를 해결하는 것이 향후의 주요 과제로 지목된다. 한편 티씨케이는 또 다른 사업 다각화의 일환으로 TaC 기반 서셉터 양산을 적극 준비하고 있다. 서셉터는 반도체 증착 공정에서 웨이퍼를 받쳐주는 기판이다. Si(실리콘) 반도체 제조에는 SiC 기반 서셉터가 주로 쓰였다. 그러나 SiC 반도체는 이보다 고온 환경에서 제조되기 때문에, SiC 대비 고온 내구성이 높은 TaC 소재의 서셉터가 쓰여야 한다. 티씨케이는 지난해 TaC 서셉터 상용화에 성공했다. 해당 사업으로만 100억 원대의 매출을 올린 것으로 관측된다. 지난해 하반기에는 TaC 서셉터 양산 라인 확장을 마무리했으며, 이를 기반으로 올해부터 관련 사업을 본격화할 것으로 전망된다.

2024.02.01 11:28장경윤

포스코퓨처엠 "인조흑연 음극재 생산량 내년까지 2배로 확대"

포스코퓨처엠이 국내 인조흑연 음극재 생산 물량을 내년 말까지 올해의 두 배로 늘리겠다고 밝혔다. 산업통상자원부는 강경성 1차관이 취임 후 첫 현장 행보로 포항이차전지 국가첨단전략산업 특화단지를 17일 방문했다고 밝혔다. 산업부에 따르면 단지 소재 기업인 포스코퓨처엠은 자체 인조흑연 음극재 공장의 생산량을 이같이 늘릴 계획이다. 현재 연 8천톤 규모의 생산 능력을 올해 1만8천톤까지 확대하고, 내년 말까지 4천억 원을 추가 투입해 올해 대비 생산 규모를 2배 이상으로 늘린다는 구상이다. 포스코퓨처엠 인조흑연 음극재 공장은 국내 유일의 인조흑연 생산공장인데다 포스코 제철 공정의 부산물인 콜타르를 원료로 사용해 원재료부터 최종 제품까지 완전한 국산화가 가능하다. 때문에 미국 인플레이션감축법(IRA), 유럽 핵심원자재법(CRMA) 등 주요국들의 공급망 강화 정책에 대응할 핵심 시설로도 주목받고 있다. 이날 강경성 1차관은 포스코퓨처엠을 비롯한 포항 특화단지 내 주요 입주 기업과의 간담회에서 입주 기업들의 투자 현황과 애로를 청취하고, 인조흑연 음극재 공장을 둘러봤다. 강 차관은 이날 간담회에서 “올 한해 동안 이차전지 분야에 5조 9천억원의 정책 금융을 공급하고, 특화단지별 종합지원방안도 마련해 이차전지 산업을 적극 지원하겠다”며 “특히 포항 특화단지를 지원하기 위해 올 한해 동안 150억원 이상의 인프라, 인력, R&D 사업을 적기 추진하겠다”고 언급했다. 포항은 지난해 특화단지 지정 시 2027년까지 12조 1천억원이라는 국내 최대 규모의 이차전지 투자 계획을 발표했다. 특화단지 지정 이후 3조 1천억원 규모의 추가 투자도 논의해 검토 중이다.

2024.01.17 17:16김윤희

지질연, 리튬인산철(LFP) 폐배터리 재활용 기술 개발

리튬인산철 배터리가 낮은 가격을 앞세워 세계 전기차 시장에서 점유율을 높이고 있다. 다 쓴 리튬인산철 배터리를 재활용하는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 한국지질자원연구원(원장 이평구, KIGAM)은 저온 건식 재활용 기술을 적용한 리튬인산철(LFP) 폐리튬이온배터리 재활용 기술을 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 공정이 단순해 배터리 재활용 과정에서 이산화탄소(CO₂) 배출을 줄일 수 있다. LFP 배터리는 2030년 세계 전기자동차의 55% 이상에서 쓰일 것으로 예상된다. 하지만 기존 폐배터리 재활용 연구는 주로 니켈과 코발트, 망간, 알루미늄을 사용하는 배터리에 집중돼 왔다. KIGAM 자원활용연구본부 김병수 박사 연구팀은 친환경 저온 건식재활용 기술을 LFP 계열에 적용했다. 폐배터리의 선별 공정을 거치지 않고 단순 파쇄할 수 있다. 또 질소가 아닌 일반적 대기분위기의 1200℃ 이하 환경에서 부분용융해 흑연 함유량을 대폭 낮춘 블랙매스와 흑연의 분리 회수가 가능하다. 블랙매스는 배터리 셀을 파쇄한 가루에 양극재와 금극재가 혼합된 검은 가루를 말한다. 연구진의 기술을 활용하면 폐배터리에서 리튬을 95% 이상 분리하고 흑연 함유량은 3% 미만인 블랙매스를 얻을 수 있다. 흑연은 80% 이상 분리할 수 있다. 화학물질을 사용하지 않아 광석에서 금속을 빼내고 남은 찌꺼기인 슬래그가 배출되지 않으며, 기존 기술보다 공정 온도가 200℃ 이상 낮아 CO₂배출을 줄였다. 배터리 집전체로 쓰이는 알루미늄과 구리, 알루미늄-구리 합금의 녹는점이 비교적 낮다는 특성을 활용해 이 기술을 니켈-코발트-망간(NCM)이나 니켈-코발트-알루미튬(NCA)계 배터리에도 적용 가능하다. 또 현재 상용화된 용융환원 공정과 달리, 에너지를 많이 쓰는 용해 과정이 필요없어 운용이 쉽고 시설 투자비가 저렴하다. 이 기술을 바탕으로 국내 재활용 기업들이 친환경·저비용으로 리튬, 코발트, 니켈 화합물을 회수하는 원천기술과 인프라를 제공한다는 계획이다. 김병수 책임연구원은 "이번 기술개발은 세계 최초로 시도된 친환경 리튬인산철 배터리 재활용 기술로, 기존 상용화된 기술의 복잡한 공정은 물론 환경적 문제점을 보완하고 개선한 혁신적 기술"이라며 "앞으로 친환경 폐배터리 재활용 기술의 고도화를 통해 관련 기업에 기술이전을 확대하겠다"라고 밝혔다. 이평구 원장은 "전기자동차 배터리 등 리튬이온배터리의 수명연한이 가까워지는 시점에서, 폐배터리 재활용 기술은 혁신기술의 총아가 될 수 밖에 없다"라며 "친환경 자원재활용 초격차 기술 개발과 국가 핵심광물 확보를 위해 최선을 다하겠다"라고 밝혔다.

2023.12.07 14:16한세희

배터리 소재 바뀌면 수명 늘어나는 이유, 첨단 현미경으로 찍어 확인

전기차 배터리의 실리콘 음극재에 탄소나노튜브를 섞으면 수명을 높일 수 있다. 국내 연구진이 배터리를 나노 수준으로 촬영, 이런 향상이 어떻게 가능한지 영상화했다. KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 LG에너지솔루션과 협업해 배터리의 수명 특성 향상 메커니즘을 영상화했다고 19일 밝혔다. 배터리 음극에 실리콘 활물질을 쓰면 기존 흑연에 비해 용량이 커지지만, 충방전 동안 부피가 400% 팽창하고 수축해 수명이 짧아진다. 연구팀은 이전에 실리콘 활물질이 충방전을 거치며 전자 전도 네트워크가 열화되는 과정을 영상화한 바 있다. 이번엔 단일벽 탄소나노튜브 덕분에 형태를 유지하고 있는 전자전도 네트워크가 활물질 내 균일한 충방전이 가능하도록 기능하고 있음을 보여 수명 증대 메커니즘을 검증했다. 연구팀은 원자간력 현미경(Atomic Force Microscopy) 기반의 켈빈 프루브 현미경(Kelvin Probe Force Microscopy)으로 1회 및 90회 충방전 싸이클 후의 전극 내 천연흑연과 실리콘 산화물 입자에서의 표면 전위를 측정 및 영상화했다. 그 결과, 단일벽 탄소나노튜브(SW-CNT)가 첨가된 전극에서는 활물질 내 표면 전위가 균일하게 분포하고 있음이 나타났다. 반면, 기존 전극은 90회 충방전 후 불균일한 표면전위를 보여, 전자 전도 네트워크가 제대로 기능을 발휘하지 않아 불균일한 충방전이 됨을 확인했다. 활물질 내부의 표면 전하를 영상화하는 기술은 실리콘 활물질 뿐만 아니라 다양한 전극 시스템에 적용될 수 있다. 향후 배터리 충전 및 방전 상태 균일성을 확인하고 수명을 높이는 연구로 발전할 수 있다. KAIST 신소재공학과 박건 연구원은 "충방전 시 수반되는 실리콘 계열 활물질의 급격한 부피 변화에도 불구하고 가느다란 탄소나노튜브가 전자 전도 채널을 유지하고 이로 인해 전극 내 균일한 충방전을 가능케하는 것이 매우 신기한 일이었는데, 이를 나노스케일에서 직접 영상화해 그 역할을 미시세계에서 이해할 수 있었던 것이 큰 의미가 있다"라고 말했다. 홍승범 교수는 "원자간력 현미경을 활용해서 나노스케일에서 일어나는 전기화학적인 현상을 영상화하고 이를 통해서 배터리 성능 및 수명을 향상할 수 있는 혁신적인 아이디어를 창출할 수 있게 되어 매우 기쁘다"라고 말했다. 이번 연구는 LG에너지솔루션, LG에너지솔루션-KAIST 프론티어 리서치 랩, KAIST 글로벌 특이점 사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 학술지 '에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters, Impact Factor)'에 실렸다. (논문명: Spatially Uniform Lithiation Enabled by Single-Walled Carbon Nanotubes)

2023.09.19 08:57한세희

DGIST, 리튬 금속 전지 수명 높일 음극 제조법 개발

DGIST(총장 국양)는 에너지공학과 이홍경 교수 연구팀이 리튬 금속 전지의 한계를 극복할 새로운 리튬 음극 제조법을 개발했다고 16일 밝혔다. 리튬을 음극으로 쓰는 리튬 금속 전지는 기존 흑연 소재보다 이론적으로 10배 높은 용량을 구현할 수 있다. 하지만 통상 리튬 포일을 사용하고 있어 생산 및 보관 과정에서 산화층을 형성한다. 이 때문에 리튬 표면 품질이 급격히 저하돼 충·방전 과정 중 나무가지 모양의 돌기인 리튬 덴드라이트가 성장해 화재나 폭발을 일으는 문제가 있다. 이홍경 교수 연구팀은 리튬 포일을 대체할 제조 방법을 개발했다. 유사 고농도 전해질을 활용한 전해도금법으로 매끈하면서도 균일한 리튬 금속 음극을 제조하는 방법이다. 이렇게 만들어진 리튬 표면은 불소 기반 성분을 다량 함유해 전해질과의 반응성을 낮출 수 있고, 간단한 물리적 압착을 통해 빈틈없이 얇게 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 리튬 음극은 상용 리튬 포일에 비해 훨씬 매끈하고, 표면층의 화학 성분이 균일하다. 대면적 생산에도 유리하다. 현재 쓰이는 리튬 포일의 표면층은 불안정한 물질인 탄산리튬(Li₂CO₃)을 과량 포함하고 있고 화학성분이 균일하지 않아 리튬이 불규칙하게 자라고, 전해질과 만날 때 문제를 일으킨다. 이 교수팀이 개발한 리튬 금속 음극은 '전해질 맞춤형' 표면층(ENL, Electro-native layer)을 형성해 전해질과 친화성이 높고 저항이 낮다. 이 때문에 전기화학 반응을 빠르고 균일하게 하여 산발적 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제할 수 있다. 방전 과정에서도 리튬이 매끄럽게 빠져나가서 전지 내부가 부드럽게 유지될 수 있다. 이홍경 교수는 "본 연구를 통해 리튬 음극의 초기 표면 품질 개선만으로 리튬 금속 배터리의 수명을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것"이라며 "향후 표면 안정화 기술을 추가 도입해 리튬 금속 전지의 진정한 상용화를 앞당길 수 있었으면 한다"고 말했다. 이 연구는 한국연구재단의 '우수 신진 사업' 및 산업통상자원부 '나노융합 혁신제품 기술개발 사업' 등의 지원을 받아 수행됐으며, 학술지 '에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)'에 최근 게재됐다.

2023.08.16 11:46한세희

"中 갈륨·게르마늄 수출규제는 시작 불과…희토류·흑연 확대 가능"

"중국의 첨단기술 성장을 억제하기 위한 조치가 계속되면 중국도 대응책을 강화할 것이다. 이번 갈륨·게르마늄 수출 규제는 중국의 강력한 펀치이자 시작에 불과하다." 6일 로이터통신은 웨이젠궈 전 상무부 부부장(차관)이 중국 현지 매체와의 인터뷰에서 이같은 취지의 발언을 했다고 보도했다. 중국 상무부는 지난 3일 산업 전반에 활용되는 금속 물질인 갈륨과 게르마늄에 대한 수출 제한 조치를 시행한다고 밝혔다. 갈륨은 전력반도체와 디스플레이 및 태양광 패널 등에 활용된다. 게르마늄은 반도체용 가스, 태양전지 제조 등에 쓰인다. 전 세계에서 중국이 차지하는 두 물질의 생산량 비중은 80~90%에 이른다. 이번 중국의 움직임은 최근 심화되고 있는 미국의 대중(對中) 반도체 수출 규제에 대한 반격으로 풀이된다. 미국은 지난해 10월 중국향 반도체 장비 수출 규제 범위를 18nm 이하 D램, 128단 이상 낸드 등으로 확대한 바 있다. 또한 일본·네덜란드 등과 연합전선을 구축하는 등, 중국 반도체 공급망에 대한 압박을 지속해왔다. 웨이젠궈 전 중국 상무부 부부장은 "세계 각국이 계속해서 중국에 압력을 가한다면 중국도 더 많은 조치를 취해야 한다"며 "이번 금속물질의 수출 제한은 시작에 불과할 뿐 대응책이 더 강화될 수 있다"고 강조했다. 실제로 중국 관영 매체 글로벌타임스는 지난 4일 사설을 통해 중국의 반격이 더 거세질 수 있음을 시사했다. 매체는 "중국은 반도체 등의 산업 발전을 위해 환경을 희생하면서까지 희토류 등을 생산해왔다"며 "미국이 중국의 반도체 공급망을 차단하고 국제 무역 질서를 위반한다면, 중국도 필요한 조정을 하는 것이 마땅하다"고 밝혔다. 희토류는 반도체, 2차전지 제조에 활용되는 비철금속을 뜻한다. 로이터통신 역시 이번 사안에 대해 "일각에서는 중국이 전 세계 자동차 업계를 겨냥해 흑연 수출을 통제할 수도 있다고 경고했다"고 논평했다. 흑연은 전기차용 배터리의 핵심 소재 중 하나다. 현재 중국은 전 세계 천연 흑연의 61%를 생산하는 것으로 알려져 있다. 이에 국내외 전문가들은 흑연에 대한 중국 의존도를 줄여야한다는 목소리를 지속적으로 제기해왔다.

2023.07.06 08:39장경윤

배터리 음극재 핵심 '천연흑연' 확보전 치열…"中 의존 탈피해야"

국내 배터리·소재 업계가 흑연 확보에 총력을 기울이고 있다. 핵심 배터리 소재인 리튬, 코발트, 니켈보다 대중국 의존도가 월등히 높은 탓에 초기 공급망을 쥐지 않고서는 교역 체질 전환이 쉽지 않다는 이유에서다. 흑연은 배터리의 핵심 소재로 분류되는 음극재에 사용된다. 큰 범주에서 천연흑연과 인조흑연으로 분류된다. 천연흑연은 가격 경쟁력이 높은 반면 이를 사용한 배터리는 충전 효율이 떨어지고 수명이 짧다. 인조흑연은 코크스(cokes·석탄을 가공해 만드는 고체 연료)를 사용해 생산하는데 가격이 비싼 반면 충전 효율이 높다는 장점이 있다. LG에너지솔루션의 경우 배터리 제조 기업임에도 천연흑연 확보전을 일찌감치 시작했다. 회사는 지난해 10월 호주 흑연 업체인 시라와 천연흑연 공급을 위한 업무협약을 체결하고 2025년부터 천연흑연 2천톤(t)을 공급받을 예정이다. 통상 음극재를 제작하는 이차전지 소재기업이 원자재를 확보하는 움직임을 보이지만 LG에너지솔루션은 선제적으로 천연흑연을 확보하고 배터리 제작 원자재 공급망 구조를 갖춘다는 전략이다. 포스코퓨처엠에 원자재를 공급하는 포스코인터네셔널도 탄자니아 소재 '파루 그라파이트'와 천연흑연 장기 공급계약을 체결했다. 포스코인터내셔널은 1천만달러(약 130억원)를 광산에 투자해 향후 25년간 총 75만t 규모의 천연흑연을 공급받을 예정이다. 국내 업계의 경우 배터리 종류에 따라 인조흑연, 천연흑연 음극재를 모두 채택하는 제작 과정을 갖추고 있다. 인조흑연의 경우 원재료부터 제조까지 국내에서 가능하지만 천연흑연의 경우 중국 의존도가 절대적인 상황이다. 실제 한국광해광업공단에 따르면 지난 2021년 기준 국내 전체 천연흑연 수입액 대비 중국 의존도는 약 88%다. 매장량에서도 튀르키예 뒤를 이어 중국이 세계 2위를 차지하고 있다. 문제는 중국이 매장량 1위 국가인 튀르키예 보다 전체 수출 물량이 훨씬 많다는 점이다. 중국이 같은해 기준 28만5천522t으로 전세계 천연흑연 수출량 1위 국가를 기록한 반면 튀르키예는 고작 2천543t을 수출하는 데 그쳤다. 중국은 튀르키예와 달리 광물 채취부터 제련까지 천연흑연을 가공하기 위한 일련의 설비 과정이 구축돼 있기 때문에 수출 역시 우위에 있는 것으로 보인다. 문제는 미국 정부가 인플레이션감축법(IRA)에 따라 오는 2025년부터는 외국우려단체(foreign entity of concern)에서 핵심광물인 음극재를 조달 받아선 안 된다고 못 박았다는 점이다. 현 상황에서는 중국이 외국우려단체에 포함되지 않았지만 종국엔 중국이 포함될 것이라는 게 다수의 견해다. 이 때문에 국내 업계가 천연흑연의 공급망을 다변화해야 하다는 지적이 높다.

2023.06.09 08:48이한얼

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