"100번 시도 끝에 ‘단결정 양극재’ 양산 성공" [fn 이사람]

최욱 포스코퓨처엠 광양양극소재실장
설비투자·기술개발 빠르게 진행
수율 90%대… 생산성 개선 노력
광양·포항공장 年 6000t씩 생산
고객사 수요 맞춰 크기 조정 연구

"국내에서 처음 생산하는 제품이다 보니 제조에 어려움이 많았습니다. 샘플 테스트까지 포함해 실패 경험만 100차례가 넘습니다."

최욱 포스코퓨처엠 광양양극소재실장(사진)은 15일 "단결정 양극재는 다결정 제품에 비해 더 단단하고 표면적이 넓은 특징이 있어 생산공정이 더 까다롭다"며 이같이 말했다.

단결정 양극재는 니켈, 코발트, 망간 등 다양한 광물을 하나의 입자로 뭉쳐 만든 소재로 에너지밀도를 높여 주행거리를 늘리고 수명도 함께 향상하는 고부가가치 제품이다. 다만 입자를 분쇄하는 설비 등을 추가로 투입해야 하기 때문에 니켈 함량이 동일한 기존 제품 대비 생산비용이 20~30%가량 높다.

포스코퓨처엠은 지난해 3월 해당 제품 양산에 성공했으며 그해 4월부터 고객사에 공급하기 시작했다.

그는 단결정 양극재 개발 성과를 낸 비결을 '추진력'으로 꼽았다. 최 실장은 "현재는 세계 최고가 아닐지라도 내일은 세계 최고가 될 것이라는 믿음으로 여러 조직이 협업해 문제를 인식, 설비투자나 제조기술 개발 등을 빠르게 진행했다"며 "오랜 기간 산업 기초소재와 배터리 소재를 생산하며 쌓아온 노하우가 많은 도움이 됐다"고 설명했다.

초기 광양공장 단결정 양극재 수율은 90% 전후였다. 그는 "광양공장 단결정 양극재 수율은 통상적인 양극재 공장 정도로 향상됐다"며 "단결정 양극재를 양산하면서 나타나는 병목현상은 설비 추가 투자 등을 통해 개선하고 있다"고 말했다.

현재 포스코퓨처엠은 광양에서 연간 6000t 규모 단결정 양극재를 생산할 수 있다. 이 가운데 대부분은 얼티엄셀즈에 공급한다. 얼티엄셀즈는 LG에너지솔루션과 미국 완성차업체 제너럴모터스(GM) 합작 공장이다.

지난해 11월부터는 포항에서도 단결정 양극재 라인을 가동하고 있다. 포항의 단결정 양극재 연간 생산량은 광양과 같은 6000t 규모로 알려졌다. 현재 포항 단결정 양극재 수율은 크게 개선됐다. 최 실장은 "포항공장은 건설단계부터 광양공장의 미흡한 점을 개선해 진행했다"며 "현재는 광양공장보다 좋은 수율을 나타내고 있다"고 언급했다. 포항 공장 양산 시기는 원래 올해 1월이었으나 단결정 양극재 수요가 급증해 시기를 2개월 이상 당겼다.

포스코퓨처엠은 향후 각 공장별 단결정 양극재 연산 규모를 크게 확대할 계획이다. 최 실장은 "단결정 양극재의 생산성을 지속적으로 개선하려고 노력할 것"이라며 "앞으로도 수요가 늘어날 제품인 만큼 라인 증설을 계획하고 있다"고 설명했다.

여기에 다양한 크기의 단결정 양극재를 개발해 고객사 수요에 빠르게 맞추겠다는 계획이다.

최 실장은 "단결정의 크기를 조금 더 키우거나 줄이는 등 다양하게 하면 다결정과 혼합했을 때 에너지밀도를 더 높일 수 있다"며 "다양한 방법으로 연구하고 있다"고 했다.

포스코퓨처엠은 다양한 고객사와 단결정 양극재 제품 공급을 논의하고 있다.

그는 "국내외 배터리사 3~4곳과 계속 협의하고 있다"며 "글로벌 자동차사 2~3곳과도 꾸준히 소통하고 있다"고 했다.

[e-mail] 권준호 기자