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전기차 멀리갈수록 韓 배터리 소재 업체 몸값 높아진다

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SK이노, NCM 9½½ 배터리 세계 첫 상용화

양극재 니켈 비중 높아질수록 주행거리 ↑

배터리 제조사, 양극재 업체와 협력 강화

음극재는 흑연→실리콘 기반 업체 주목

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국내 배터리 제조사들이 전기차의 주행거리를 늘리기 위해 배터리 에너지 밀도를 높이는 데 사활을 걸고 있다. 이에 국내에서 배터리 소재를 공급하는 업체들에 대한 관심도 커지고 있다.

15일 업계에 따르면 SK이노베이션(096770)은 양극재의 니켈 비중을 90% 이상으로 높인 니켈코발트망간(NCM) 배터리를 2023년 출시 예정인 미국 포드의 전기 픽업트럭 ‘F-150’에 공급한다. 니켈 비중을 90%로, 코발트 비중을 5%로 줄인 ‘NCM 9½½’ 배터리를 세계 최초로 상용화하는 것이다.

양극재는 배터리의 용량과 출력을 결정하는 핵심 소재다. 부피가 작고 가벼우면서도 용량이 큰, 즉 에너지 밀도가 높은 배터리를 제조하기 위해서는 양극재의 니켈 비중을 높여야 한다. 전기차 배터리의 경우 니켈 비중이 높을수록 주행거리가 길어진다. SK이노베이션이 생산하는 NCM 9½½ 배터리의 주행거리는 700㎞에 달하는 것으로 알려졌다.

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배터리의 에너지 밀도를 높이기 위해서는 고도의 소재 기술이 필요하다. 박연주 미래에셋대우 연구원은 “소재 기술은 아날로그적인 측면 때문에 단기간 내에 따라하기 어렵다”며 “같은 레시피로 같은 사람이 만들어도 결과가 다른 만큼 오랜 기간의 시행착오를 거쳐 최적의 솔루션을 찾아야 한다”고 설명했다.

SK이노베이션을 비롯한 국내 배터리 제조사들이 양극재 업체와 협력을 강화하고 있는 것은 이 때문이다. SK이노베이션은 앞서 양극재 업체인 에코프로비엠(247540)과 약 2조7,406억원 규모의 하이니켈 NCM 양극재 중장기 공급 계약을 체결했다. 경북 포항의 에코프로비엠 공장에서 하이니켈 NCM 양극재를 독점 공급받고 있다.

삼성SDI(006400) 역시 차세대 양극재 생산을 위해 에코프로비엠과 합작사 ‘에코프로이엠’을 설립하기로 했다. 2021년까지 에코프로비엠과 삼성SDI가 각각 720억원, 480억원을 투자해 경북 포항에 공장을 짓는다. 삼성SDI는 양극재에 망간 대신 알루미늄을 사용한 니켈코발트알루미늄(NCA) 배터리를 주력으로 삼고 있다.

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LG화학(051910)은 미국 제너럴모터스(GM)과의 합작사인 ‘얼티엄 셀즈’를 통해 니켈코발트망간알루미늄(NCMA) 배터리를 생산한다. 니켈 비중을 높여 주행거리를 늘리면서도 알루미늄을 넣어 안정성을 높인 것이 NCMA 양극재의 특징이다. 고가의 원재료인 코발트 사용량을 줄일 수 있다는 것도 장점으로 꼽힌다. LG화학은 지난 6월부터 엘앤에프(066970)로부터 NCMA 양극재를 공급받고 있으며 포스코케미칼(003670) 양극재를 테스트 중인 것으로 전해졌다.

이 배터리는 GM의 고급차 브랜드 캐딜락의 첫 순수 전기차 ‘리릭(LYRIQ)’에 탑재된다. 캐딜락은 북미 기준으로 오는 2022년 리릭의 양산을 시작한다.

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양극의 밀도가 높아지면 음극에서도 리튬이온 수용 능력이 커져야 한다. 이 때문에 기존 흑연 기반의 음극재 대신 실리콘 기반 음극재가 떠오르고 있다. 흑연을 구성하는 탄소는 6개의 원자에 1개의 리튬이온을 저장할 수 있으나 실리콘은 리튬이온과 결합해 5개의 원자로 22개의 리튬 원자를 저장할 수 있어 수용성이 높다.

하이투자증권은 글로벌 실리콘 음극재 시장 규모가 올해 133억원에서 2025년 약 5조5,000억원 수준까지 급성장할 것으로 전망했다. 국내에서는 대주전자재료(078600)가 지난해 말 기준 월 20톤의 생산규모를 2023년 월 700톤까지 확대하는 것을 목표로 하고 있다. ‘범삼성가(家)’에 속하는 한솔케미칼(014680)도 삼성SDI와 함께 실리콘계 음극재 양산을 준비 중이다.
/박효정기자 jpark@sedaily.com

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