[르포] "2년 내 전기차 배터리 가격 떨어질 것"…포스코케미칼 음극재 2공장 가보니

포스코케미칼, 세종 음극재 2공장 시험 가동
소재 국산화 넘어 글로벌 톱 도약
사업 다각화로 종합 음극재 기업으로 발돋움

[아시아경제 황윤주 기자] "국내에서 유일하게 음극재를 생산하는 공장입니다. 여기 보이는 모든 공정은 저희가 독자적으로 개발했습니다."

지난 24일 오전 11시 세종 첨단산업단지 내 포스코퓨처엠 음극재 2공장. 축구장 약 13개 크기인 10만6086㎡ 면적 한 켠에 음극재 2공장이 시험 가동을 시작했다.

음극재는 전기차 배터리(2차 전지)의 주요 소재 중 하나다. 전기차 시장이 커지면서 전기차 배터리 수요도 급증하고 있다. 이에 따라 전기차 배터리 소재 산업 역시 성장하는 중이다. 국내에 음극재 생산 공장을 갖춘 기업은 포스코퓨처엠 이 유일하다.

◆ 품질은 일본 뛰어넘고…자동화로 생산성마저 중국 따라잡아= 포스코케미칼 2공장은 천연 흑연 음극재 제조 공장이다. 2공장에는 생산라인이 8기 설치되어 있다. 생산 라인 한 개의 연간 생산량은 2500t. 2공장에서만 연간 천연 흑연 음극재 2만t을 생산할 수 있는 규모다.

포스코케미칼 2공장은 이번 증설 후 단계적으로 증설을 완료해 2022년까지 연산 5만t의 천연 흑연 음극재 생산 체제를 갖추게 된다.

1공장에서는 이미 연산 2만4000t 규모의 음극재를 생산하고 있다. 2공장의 증설이 최종 완료되면 연간 총 7만4000t의 음극재 생산 체제를 갖춘다. 이는 60Kw급 전기자동차 배터리 약 123만대에 공급할 수 있는 양이다.

이번 2공장의 증설이 의미있는 점은 생산성을 극대화했기 때문이다.

정규용 음극재생산부장은 "여기는 자동화 공정이라 원료 투입, 마지막 단계에서 포장할 때만 사람이 있다"라고 설명했다. 실제 2공장에서는 단 4명만 근무를 하고 있다.

천연 음극재 시장은 한국, 일본, 중국이 경쟁 중이다. 불과 2년 전까지 일본이 독보적이었다.

포스코케미칼은 최근 일본을 따라잡았다. 전기차 배터리 주요 고객사에서 일본 음극재를 포스코케미칼 제품으로 교체하면서 품질 면에서 인정받았다.

중국은 가격 경쟁력으로 시장을 석권하고 있다. 포스코케미칼이 중국 제품과 경쟁하기 위해서는 고정비를 최소화 하는 것이 관건이다. 흑연 가격은 일반적으로 유통 가격과 같아 원료비 측면에서 경쟁사별로 차별화가 없기 때문이다. 시험 가동중인 2공장은 자동화로 생산성을 높였다.

천연 흑연 원료 투입에서 음극재 완제품 생산까지 24시간밖에 안 걸린다. 자동화 설비로 품질 불량률은 낮추고, 생산 규모는 더 늘었다.

생산성 향상의 1등 공신은 흑연 코팅 기술과 자체 개발한 소성로다. 소성로의 길이가 생산성을 좌우하는데, 평균 35m에 불과한 중국보다 2배 이상 더 길다.

이요한 포스코케미칼 팀장은 "2공장은 거의 완전 자동화 설비라고 보면 된다"라며 "1공장보다 생산성을 25% 더 높였기 때문에 경쟁사에 정보 노출 등을 우려해 그 동안 공개 안 했다"라고 설명했다.

◆ 천연 흑연 상용화 눈 앞에…전기차 배터리 가격 인하 가능해져= 현재 전기차 배터리를 만들 때 사용하는 음극재는 대부분 인조 흑연이다.

충전 속도가 빠르고, 고온에서 배터리가 부풀어오르는 특성(스웰링:swelling)이 덜 하다는 장점 때문이다. 다만 가격이 높다. 전기차 배터리를 보급하는데 치명적인 단점으로 꼽힌다. 이 때문에 전기차 배터리 업체들은 인조 흑연과 천연 흑연을 함께 사용하는 추세다.

정재현 포스코켐 음극소재실장 전무는 "완성차 업체들이 전기차 대중화를 위해 배터리 가격 인하를 요구하는 추세"라며 "전기차 배터리 업체들도 가격이 낮은 천연 흑연 음극재를 혼용해 사용하고 있다"고 설명했다. 포스코케미칼이 천연 흑연 음극재 생산 공장을 증설한 배경이다.

천연 흑연 음극재 생산에 있어 가장 중요한 점은 기술력이다. 고속 충전이 가능해야 하고, 스웰링을 개선해야 상용화가 가능하다.

포스코케미칼이 생산하는 천연 흑연 음극재는 테스트 결과 인조 흑연 음극재와 성능에서 의 차이가 없다는 자체 결과가 나왔다. 내부적으로 인조 흑연 성능을 지닌 천연 흑연 음극재 양산은 2년 이내에 가능할 것으로 보고 있다.

천연 흑연 음극재가 양산되기 시작하면 국내 전기차 배터리 시장의 점유율도 올라갈 것으로 전망된다. 성능은 인조 흑연과 같고 가격은 천연 흑연 수준이라 전기차 대중화에 크게 기여할 수 있어서다. 인조 흑연 음극재만 사용해서는 전기차 배터리 가격을 완성차 업체가 요구하는 수준까지 내리기 어렵다.

정 전무는 "전기차 생산에 앞서 전기차 배터리와 배터리 소재는 3년 전 결정된다"며 "지금까지 천연 흑연 음극재 상용화가 어렵다는 인식이 있었지만 이제는 달라졌기 때문에 내년이면 천연 흑연 음극재 분야에서 글로벌 1위가 될 것"이라고 말했다.

포스코케미칼은 천연 흑연과 함께 인조 흑연 사업도 추진한다. 이차전지소재연구센터와 포트폴리오를 다각화를 통해 '음극재 종합 생산 기업'으로 발돋움하겠다는 계획이다.

한편, 포스코그룹은 전기차 시장 성장에 발맞춰 에너지소재 분야를 오는 2030년까지 세계 시장 점유율 20%, 매출 17조 원 규모로 키운다는 방침이다.

황윤주 기자 hyj@asiae.co.kr