포스코케미칼, GM-LGES 美합작사 ‘얼티엄셀즈’에 전기차용 음극재 공급

[한국금융신문 서효문 기자] 포스코케미칼이 전기차 배터리의 수명을 늘리고 급속충전을 돕는 음극재를 독자 개발해 미국 얼티엄셀즈에 공급한다.

포스코케미칼은 GM과 LG에너지솔루션이 미국에 합작 설립한 배터리사인 ‘얼티엄셀즈’(Ultium Cells LLC)의 생산 시점에 맞춰 전기차 배터리용 음극재를 공급하기로 합의했다. 이는 2020년 12월의 양극재 공급사 선정에 이은 것으로, 포스코케미칼은 얼티엄셀즈에 배터리의 양대 핵심소재인 양·음극재를 공급하게 된다.

이를 통해 포스코케미칼은 음극재를 미국에 공급해 세계 4위, 11% 수준인 글로벌 점유율을 더욱 높이고 시장 지위를 강화하게 된다. 얼티엄셀즈는 고품질의 배터리 핵심소재를 안정적으로 확보할 수 있게 되었다.
포스코케미칼이 얼티엄셀즈에 공급하는 제품은 독자 개발한 저팽창 음극재로, 전기차 배터리에 꼭 필요한 안정성, 수명, 충전속도 성능을 크게 높이면서 가격은 낮출 수 있는 소재다. 현재 배터리사들이 활용하는 음극재는 원료에 따라 천연흑연계와 인조흑연계로 구분할 수 있는데, 포스코케미칼은 두 제품의 기술적인 한계를 극복하고 장점은 함께 살릴 수 있는 소재의 개발에 성공했다.

일반적으로 천연흑연 음극재는 입자가 층을 이루어 쌓인 판상형 구조로 에너지 저장 용량에는 강점이 있으나, 충전이 반복되는 과정에서 팽창으로 인한 구조변화가 일어나 수명이 짧아 지는 것이 단점으로 알려져 있다. 반면 인조흑연 음극재는 고온에서 제조해 안정성이 높고, 구형의 입자가 균일하게 배열된 등방형 구조로 리튬이온의 이동 속도를 높여 충전 효율에 강점이 있으나 원료와 공정상의 이유로 생산 원가가 높아지는 한계점이 있었다.

이에 포스코케미칼은 천연흑연을 원료로 활용해 가격을 낮추는 한편, 팽창 방지를 위한 소재 구조 개선 공정을 적용해 인조흑연과 같은 수준으로 수명을 늘리고 충전 속도를 높인 저팽창 음극재의 개발과 양산을 추진해 왔다.

포스코케미칼은 독자 개발한 저팽창 음극재를 활용해 폭발적으로 성장하고 있는 전기차 배터리 시장 공략을 가속화 한다는 계획이다. 현재 단계적으로 증설하고 있는 세종 공장에서 제품을 생산할 예정이며, 향후 얼티엄셀즈를 포함한 국내외 배터리사로의 공급 확대에도 나설 방침이다.

이번 공급 합의로 포스코케미칼은 미국의 주요 전기차 배터리사인 얼티엄셀즈에 하이니켈 NCMA 양극재와 저팽창 음극재를 공급하는 성과를 거두게 된다. GM이 생산하는 전용 전기차 플랫폼 ‘얼티엄(Ultium)’에 포스코케미칼 제품이 핵심소재로 탑재되는 것이다.
이는 포스코 그룹이 2019년 단행한 이차전지소재 사업 통합의 결실로 평가할 수 있다. 포스코그룹은 고객사가 같은 양극재와 음극재 사업에서 연구개발, 공정기술, 마케팅 시너지를 극대화하기 위해 포스코켐텍의 음극재와 포스코ESM의 양극재 사업을 포스코케미칼로 통합해 운영하고 있다.

또 국내 최초로 이차전지소재연구센터를 설립하고 RIST, 포스코케미칼을 비롯한 그룹 내 연구 인력과 인프라를 결집해 차세대 소재와 공정기술 개발을 추진하며 경쟁력 확보를 위한 노력도 기울이고 있다.

정대헌 포스코케미칼 에너지소재사업부장은 “이번 공급사 선정은 포스코 그룹의 연구개발, 양산능력 확대, 원료투자 등 역량을 결집한 전폭적인 투자와 지원이 있었기 때문에 얻게 된 의미 있는 성과”라며, “전기차 시대의 본격적인 도래를 맞아 차별화된 경쟁력으로 글로벌 시장을 선도하는 소재 기업의 지위를 더욱 공고히 할 것”이라고 말했다.

서효문 기자 shm@fntimes.com