▲ 코스모신소재의 정혁 연구소장이 하이니켈계 배터리 차세대 양극재 개발동향과 산업가스의 역할을 발표하고 있다.

탄소중립시대 전환에 따른 전기차 시장 확대에 맞춰 배터리 소재 수요가 급증하는 가운데 배터리 제조 시 쓰이는 산업가스인 산소(O2)의 수요도 지속 증가할 것이라는 전망이 나왔다.

코스모신소재의 정혁 연구소장은 18일 코엑스 D홀에서 열린 제9회 국제첨단소재 및 응용기술전 기술워크숍 ‘K반도체-배터리전략’실현 첨단소재·특수가스 세미나에서 글로벌 EV환경변화에 따른 배터리 소재 시장의 규모 및 개발 동향 트렌드 등에 대한 발표를 진행했다.

이날 발표에서는 △전세계 EV 시장 환경 변화 △시장 규모 △연구개발동향 △서플라이체인 △배터리소재 제조공정 △기술적 문제점 △중장기 R&D 이슈 △코스모 AMT 소개 등을 발표했다.

정 소장은 내연기관차에서 전기 및 수소차 등 친환경 차량으로 전환하는 이 시기에 글로벌 EV 환경도 급격하게 변화하고 있다고 전하며 유럽 등지의 CO2 규제에 따른 패널티 부과로 많은 자동차회사들이 내연기관차 생산을 중단, EV로 전환하고 있다고 밝혔다.

유럽의 CO2 규제의 경우, 초과배출량에 대해 95유로/g의 패널티를 부과하며 50g/km이하 차량에 인센티브를 제공하는 등 규제를 가하고 있다. 이에 △VOLVO △GM △FORD △VOLKSWAGEN △BENTLY △JAGUAR △HYUNDAI △KIA 등 회사들은 모두 전기차 사업에 집중하고 있다.

전기차 성능에 가장 큰 영향을 미치는 배터리 핵심소재인 양극재에서도 고용량 니켈함유량에 따른 경쟁이 이어지고 있다고 말했다.

그는 전기차의 경우 니켈함유량에 따라 주행거리와 에너지밀도가 달라져, 최근 하이니켈의 NCM811(니켈·코발트·망간 8:1:1)배터리 등의 수요가 계속 늘고있다고 전했다.

이에 따라 소비자 니즈는 더 저렴한 가격으로 향하게 되고, 3~5년 내 내연기관차와 EV차의 가격경쟁력이 동일한 수준이 될 것으로 전망했다. 경제성이 더 중요한 기준이 되며 주행거리 등의 이슈의 중요도는 다소 줄어들 것으로 예상했다. 이에 따라 많은 완성차 업체들은 원가절감에 적극 나서고 있다.

그는 최근 하이니켈과 LFP(리튬인산철)배터리가 각광 받고 있으며, 도요타를 필두로 한 전고체배터리에 대한 연구개발도 활발하다고 밝혔다.

그밖에도 리튬이온배터리를 구성하는 양극재, 흑연·실리콘 등 음극재, 분리막, 전해액에 대해서 설명하며, 에너지밀도를 높이는 연구개발 동향에 대해 발표했다. 그는 배터리사들이 가격경쟁력, 용량, 안전성이 뛰어난 NCM, 하이니켈 NCM, 코발트 프리 배터리 등 만드는데 전력을 다하고 있다고 말했다.

차세대 배터리에 대해선 현재 LG에너지솔루션의 NCMA배터리 등에 필수적으로 들어가는 코발트의 경우, 가격이 높아 이를 대체하거나 배제하는 코발트 프리 배터리, 배터리에 들어가는 모든 소재를 고체로 전환해 발화이슈 등에서 안전성을 높인 전고체 배터리, 망간 함유를 크게 높인 하이망간(Mn-rich)배터리에 대해 소개했다.

한편, 배터리 수요 급증에 따라 부족한 것이 양극재라며 한정적인 원료 상황에 대한 우려도 전했다.

배터리에 들어가는 주원료는 대부분 중국에서 수입된다. 그러나 중국 원료의 수급이 힘들어지면, 코스모신소재와 같은 소재사는 생산에 차질을 입게된다. 이에 따라 수급이슈에 대한 대책마련과 폐배터리의 리사이클링 사업 등이 최근 주목받고 있다고 전했다.

정 연구소장은 제조공정에서의 소성, 수세, 코팅의 3대 공정 가운데 소성공정에 쓰이는 산소에 대해서도 설명했다.

그는 “RHK 소성로를 가동할 떄 산소가 사용되는데 소재의 품질(결정구조, 입도, 잔류리튬)과 성능을 제어하는데 큰 역할을 한다”며 “배터리 양극재 공정에 쓰이는 산소의 수요는 계속 증가할 것”이라고 말했다.

한편, 충북 충주에 위치한 코스모신소재는 총 3만톤의 양극활물질 생산캐파를 보유하고 있으며, 전지재료사업부를 중심으로 IT 필름사업부, 토너사업부 등의 사업을 진행 중이다.