[단독]에코프로비엠, 리튬 프리 등 차세대 양극재 개발 박차

에코프로비엠 본사 이미지/ 사진 제공=에코프로

고성능 양극재 시장을 주도하고 있는 에코프로비엠이 하이니켈 양극재에 이어 하이망간 양극재, 리튬 프리 양극재 등 차세대 양극재 개발에 박차를 가하고 있다. 기술력 우위 기반을 바탕으로 신소재 영역을 개척해 양극재 시장에서 선도적 지위를 이어가겠다는 목표다.

양제헌 에코프로비엠 연구개발본부 이사는 최근 머니투데이방송(MTN)과의 인터뷰에서 이 같은 에코프로비엠의 양극재 연구개발(R&D) 현황과 계획에 대해 밝혔다.

양 이사는 '포스트 하이니켈 양극재'로 다양한 양극재 라인업을 구축하기 위한 노력을 이어가고 있다고 강조했다. 우선 하이망간 양극재 개발이 본격화하고 있다. 하이망간 양극재는 고가 소재인 니켈보다 한층 저렴하고 매장량이 풍부한 망간 비중을 끌어올린 제품이다. 양 이사는 "하이망간 양극재는 하이니켈에 비해 용량은 줄어들지만 안정성과 비용 면에서의 장점이 있다"며 "차별화된 경쟁력을 갖출 것"이라고 설명했다.

에코프로비엠은 나아가 리튬 프리 양극재도 개발하고 있다. 리튬은 배터리 핵심 소재인 양극재를 만드는 소재 중에서도 핵심 원재료다. 배터리 생산 단가의 40~50%를 차지하는 게 양극재이며 다시 양극재 생산 단가 중 최상단에 리튬이 있다. 하지만 채굴과 정제가 쉽지 않아 가격이 비싸다. 배터리 업계에서는 리튬을 '하얀 석유'라고 부르기도 한다.

양 이사는 "리튬은 원가적 부담이 크고 서플라인 체인(공급망)상 가장 수급하기 어려운 단점이 있다"며 "궁극적으로 리튬을 없애야 겠다는 판단으로 리튬 프리 양극재를 개발하고 있다"고 강조했다.

이와 관련 에코프로비엠 관계자는 "삼원계 배터리(NCM 니켈-코발트-망간, NCA 니켈-코발트-알루미늄)를 비롯해 국내 배터리 기업이 주력하는 배터리는 리튬을 결합해 만드는데 원재료 수급 비용이 큰 만큼 대체재를 찾는 작업이 계속돼야 한다"며 "연구개발 초기 단계에 있으며 리튬 비중을 점차 줄여나가는 것부터 시작해 궁극적으로 리튬 프리에 도달할 수 있게 노력할 것"이라고 덧붙였다.

배터리 업계에선 리튬과 함께 고가 소재로 꼽히는 코발트를 없앤 코발트 프리 양극재 개발이 속속 진행되고 있다. 코발트 없이 리튬과 니켈, 망간으로 구성된 양극재 등이 대표적이다. 에코프로비엠도 코발트 프리 양극재를 개발하고 있다. 배터리 업계 관계자는 "완성차, 배터리 업계가 잇달아 리튬 업체를 인수하고 장기계약을 맺는 등 세계적으로 리튬 확보 경쟁이 치열한 상황을 고려하면 리튬 프리 양극재는 개발 시도 자체만으로 코발트 프리 양극재와 비교할 수 없을 만큼 파격적"이라고 설명했다.

에코프로비엠이 파격적인 개발 시도에 나설 수 있는 원동력은 선제적으로 하이니켈 양극재 개발과 상용화에 성공한 경험에 있다는 분석이 제기된다.

양극재 소재 중 니켈이 전기차 주행거리에 영향을 미치는 양극재 용량, 에너지 밀도를 결정하기 때문에 니켈 비중을 80% 이상으로 극대화한 하이니켈 양극재 수요가 갈수록 증가하고 있다. 에코프로비엠은 이러한 하이니켈 양극재를 중심으로 성장했고 생산능력(2023년 19만 톤)기준 세계 2위를 유지하고 있다. 에코프로비엠의 하이니켈 양극재 시장 점유율은 2018년 21.3%에서 2019년 22.3%, 2020년 27.6%까지 확대됐다.

양 이사는 에코프로비엠의 성장 배경에 대해 "동종업계에서 1세대 양극재로 시작해 점차 하이니켈 양극재를 생산하게 된 것과 달리 에코프로비엠은 사업 초창기부터 하이니켈 양극재에 집중했다"며 "처음부터 니켈 비중이 80%를 넘어서는 제품을 목표로 했기 때문에 현재 90% 이상의 제품을 개발하고 상용화할 수 있었다"고 말했다.

이어 "최근 중국 배터리 업계의 추격이 가속화하고 있는 가운데 언젠가 하이니켈 양극재 분야에서도 기술 격차가 비슷해질 날이 올거라 본다"며 "그때를 대비해 하이니켈 양극재 신화를 이어갈 새로운 시장을 반드시 개척해야 한다"고 설명했다.

한편 양극재란 전기차의 주행거리와 출력 등 성능을 결정하는 배터리 핵심 소재다. 에너지 밀도를 결정하는 니켈, 안정성을 높이는 코발트와 망간, 출력을 강화하는 알루미늄 등 구성하는 원료에 따라 성능과 특성이 달라진다. 지난해 세계 시장에서 양극재 수요는 약 100만 톤에 달했다. 배터리 업계는 전기차 성장과 맞물려 양극재 시장이 2030년 700만 톤 이상으로 7배~8배 성장할 것으로 전망했다.