전 세계적 과제인 탄소중립! 세계 각국은 2050년까지 탄소중립 달성을 위한 여러 노력을 이어가고 있다. 우리나라도 2030년 온실가스, 2017년 대비 24% 감축 및 2050년 ‘완전 탄소중립’이라는 목표를 내걸었다.

앞선 [슬기로운 탄소중립 생활 1편]에서 언급했듯이, 지구의 기후변화와 지구온난화 문제를 해결하기 위해선지구의 온도 상승을 산업화 이전 대비 1.5도씨 이내로 유지해야 하고, 이를 위해선 반드시 탄소 배출량을 줄여야 한다. 하지만 현재 세계의 에너지 시스템은 화석연료에 의존 중이며, 화석연료는 탄소 배출의 가장 큰 원인으로 꼽힌다. 즉, 탄소중립을 위해서는 화석연료가 아닌, 신재생 에너지를 생산하여 대체할 수 있어야 한다.

탄소중립은 국가와 기업들만의 과제일까? 탄소중립은 국가 차원의 정책과 노력도 중요하지만 개인의 노력도 매우 중요하다. 그렇다면 ‘탄소중립 습관화’를 위한 일상 속 작은 실천들은 어떤 것이 있을지 알아보자.

1. 따르릉~ 자전거가 나갑니다!

우리나라는 대중교통이 편리하게 잘 갖춰진 대표적인 나라이다. 또한, 서울시는 공유 자전거 대여소를 시내 곳곳에 설치해 시민들이 언제든 자전거를 이용해 편리하게 원하는 목적지까지 이동할 수 있도록 지원하고 있다.

공유 자전거 이용방법은 간단하다. 홈페이지에 접속하여 본인의 위치를 연동시키면 현재 자신의 위치와 인근 자전거 대여소가 동그란 점으로 표시되어 보인다. 혹시 공유 자전거를 처음 이용한다면 비회원으로 진행, 이용권을 구매한 후 휴대폰으로 전송된 대여번호를 자전거 단말기에 입력해서 사용하면 된다.

이제 가까운 거리는 건강과 환경을 생각하는 마음으로 자전거를 이용해 보자! 일주일 중 하루만 자동차를 타지 않아도 연간 약 445kg의 이산화탄소를 감소시킬 수 있다고 한다. 내가 살짝 불편한 것이 우리의 환경을 위하는 길이라는 점, 메모 또 메모!

2. 환경오염은 이제 그만! 이제 전기차로 환승하세요

작년 정부는 2050년 탄소중립 추진전략을 발표했다. 버스와 택시, 화물차 등 상용차를 중심으로 친환경차 전환을 지원하고 2,000만 세대에 전기자동차 충전기 보급 및 수소충전소 2,000여 곳을 구축한다고 밝혔다.

▲서울시의 하늘색 전기택시 (출처:서울시 홈페이지)

이러한 노력 덕분인지, 요즘 거리를 거닐 때면 전기차 택시를 어렵지 않게 볼 수 있다. 예전이라면 “와~ 저게 전기차 택시구나!” 하고 신기했겠지만, 이젠 더 이상 낯선 풍경이 아니다.

서울시는 지난 상반기 1만 1,779대의 전기자동차를 보급한 데 이어 올 하반기에는 1만 1,201대를 추가로 보급할 예정이다. 친환경 택시는 일반 승용차에 비해 온실가스 감축 효과가 크기 때문에 대기 환경 개선에 큰 도움이 된다. 소음과 진동이 적어 장시간 차를 운전하는 택시 운전기사는 물론, 시민들의 스트레스도 완화할 수 있어 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

현재 시민들의 높은 관심과 인기로 전기 승용차 및 전기 화물차의 상반기 보조금은 100% 접수가 완료됐다. 하반기 보조금은 지난 7월 28일부터 접수를 시작하였다. 친환경 전기 택시 또한 3차 보급을 시작하였다고 하니, 관심이 있다면 아래 홈페이지에서 정보를 확인해보는 것을 추천한다.

▲환경부 저공해차 통합누리집 홈페이지(ev.or.kr)

이 외에도 일반 시민들의 경우 전기자동차를 구매 시 구매보조금을 지원하는 정책도 시행 중이다. 저렴한 연료비는 물론, 탄소 배출 저감효과까지 있는 전기차로 환승해보는 건 어떨까?

3. 그린모빌리티 시대, ‘e Autopos’ 와 함께!

자동차 산업에도 역시 친환경 이슈가 대두되고 있다. 포스코는 지난 1월 친환경차 시장을 선도하겠다는 목표에 따라 친환경차 •솔루션 통합 브랜드인 ‘e Autopos’ 를 론칭했다.

e Autopos는 포스코의 친환경차 제품 솔루션 통합 브랜드로 쉽게 설명하자면, 전기차와 수소차에 쓰이는 포스코의 철강 및 이차전지소재 제품과 이를 활용하는 고객 맞춤형 솔루션 패키지를 말한다. 친환경(eco-friendly), 전동화(electrified)를 뜻하는 ‘e’, 포스코의 솔루션을 뜻하는 ‘AUTOMOTIVE SOLUTION OF POSCO’를 합쳐 ‘e Autopos’라 이름 붙였다.

e Autopos 솔루션은 친환경차의 차체와 섀시부터 구동모터, 배터리팩, 수소연료전지에 이르기까지 다양하다.

환경을 지키기 위해서는 자동차를 가볍게 만들어야 한다. 이유는 자동차가 무거울수록 에너지 소모량이 늘어나고 이에 따라 온실가스 배출도 증가하기 때문이다.

포스코는 ‘기가스틸’을 사용한 포스코 고유 전기차 차체 솔루션인 PBC-EV(Posco Body Concept for Electric Vehicle)을 개발하였고, 이를 통해 기존 동일 크기의 내연기관 차량대비 약 30%의 경량화를 달성하기도 했다.

이 외에도 e Autopos 차체 솔루션에는 포스코의 첨단 강종이 다수 포함되어 있어 안전성 확보는 기본이고 가볍고 튼튼한 차체와 섀시는 에너지 소모량을 줄여 깨끗한 환경을 만드는데 도움이 된다.

고객들의 안전은 물론, 환경까지 생각하는 포스코의 노력! 앞으로 다가올 그린모빌리티 시장에서의 포스코의 활약을 기대해도 좋을 것 같다.

“일상의 편리함만 추구하지 않고, 조금의 불편함을 감수하는 것이 바로 자연을 위하는 길이다.”라는 말처럼 탄소중립의 실천의 핵심은 자발적인 참여에 있다. 사소하다고 생각하는 일상 속 노력이 환경보호를 위한 시작임을 가슴에 새겨보자. 그럼 슬기로운 탄소중립 생활 3탄에서는 환경을 생각하는 저탄소 친환경 제품에 대해 알아보도록 하겠다.

포스코케미칼은 음극재 생산에도 힘을 쏟고 있는데, 지난 ‘19년 말, 세종시에 음극재 2공장을 1차 준공했다. 현재 연산 4만4천 톤의 음극재 생산체제에 더불어 증설을 추진하면서 2차전지 소재 수요에 더욱 능동적으로 대응해 나가고 있다. 양극재, 음극재 및 이들의 원료인 리튬까지 포함해 2차전지 소재사업을 신성장동력으로 준비해 나가고 있는 포스코그룹의 사업추진 현황을 뉴스룸이 정리했다.

l 포스코그룹에게 2차전지 소재사업이란?

포스코그룹에게 2차전지 소재사업은 확고한 ‘신성장 동력’. ‘18년 11월, 포스코그룹은 2030년까지 그룹의 철강, 글로벌인프라(비철강), 신성장 부문의 비즈니스 매출 비중을 40 : 40 : 20로 설정하면서, 신성장 부문의 2차전지 소재사업을 2030년까지 세계 시장점유율 20%, 매출액 17조원 규모로 키워 그룹 전체 성장을 견인할 계획임을 밝힌 바 있다.

2차전지는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 네 가지 소재로 구성된다. 포스코그룹은 이 중 양극재와 음극재, 그리고 양극재의 원료인 리튬을 생산하고 있다. 철강기업 포스코와 그룹사들이 2차전지 소재사업에 뛰어든 이유는 무엇일까?

우선 산업환경이 변화하고 있다. 전기자동차를 중심으로 한 친환경 모빌리티 및 전력저장장치 산업의 가파른 성장으로 2차전지 소재 수요는 지속적으로 증가추세다.

주요 리서치 기관에 따르면 글로벌 전기차 시장은 순수전기차(BEV+PHEV) 기준, 2020년 300만대에서 2025년에는 900만대로 급격하게 성장하고, 이에 따라 대표적 2차전지인 LiB(Lithium Ion Battery, 리튬이온배터리)시장규모도 ‘20년 329GWh(Gigawatt-Hour, 100만 KW를 시간당 사용하는 양의 단위)에서 2025년에 610GWh로 연평균 22%이상 성장할 것으로 전망된다.

*BEV(Battery Electric Vehicle, 100% 배터리에 의지하는 전기차)
*PHEV(Plug-In Hybrid, 배터리와 내연기관 동력의 혼합형 전기차)

전기차 시장의 견인으로 2차전지 시장 또한 ‘30년에는 현재 대비 약 3.2배 성장이 기대되며, 이에 따라 양극재, 음극재 및 리튬시장 역시 지속 성장이 전망된다. 이러한 외부환경 변화는 포스코그룹의 역량을 발휘할 수 있는 좋은 기회다. 가장 먼저 포스코그룹은 글로벌 완성차사에 철강제품을 공급하고 있기 때문에 자동차산업에 대한 이해도가 높다.

또한 포스코의 경우 철광석, 석탄, 니켈, 크롬, 망간 등 제철 공정에 필요한 수많은 원료와 부원료를 다뤄 본 경험이 있다. 자원이 부족한 우리나라의 한계를 극복하기 위해 오랜 기간 해외자원개발과 투자를 해온 풍부한 경험은 성공적인 2차전지 소재 원료 확보와 직결된다.

마지막으로 포스코 철강제품 생산 밸류체인에서 발생하는 다양한 공정기술 및 부산물(by-product) 등을 활용, 소재 사업을 확장해나갈 수 있다. 포스코 제철소에서 코크스 제조 시 발생하는 콜타르를 포스코케미칼 자회사 피엠씨텍(PMCTECH)에서 침상코크스로 만들어 이후 음극재 원료가 되는 인조흑연을 생산하는 것이 대표적인 사례다.

l 포스코그룹 2차전지 소재사업 추진 구조

그렇다면 포스코그룹은 현재 어떻게 2차전지 소재사업을 추진하고 있을까. 포스코그룹 2차전지 소재사업 추진 구조를 도식으로 정리하면 아래와 같다.

포스코는 양극재 및 음극재 원료인 리튬과 콜타르를 공급하며, 포스코케미칼에서 이를 원료로 NCM*(니켈, 코발트, 망간), LMO*(리튬, 망간, 산화물)등의 양극재 및 천연흑연 음극재를 생산해 배터리 제작社에 공급한다. 올해부터는 그룹사인 피엠씨텍에서 생산하는 침상코크스를 활용한 인조흑연 음극재 사업도 추진할 계획이다.

l 포스코그룹 2차전지 소재사업 추진 현황

(1) 포스코 – 2차전지 소재의 ‘리튬’ 원료 확보와 생산
포스코는 고유 리튬추출기술인 PosLX(POSCO Lithium eXtraction)기술을 보유하고 있다. PosLX기술은 광석 및 염수를 원료로 사용하여 배터리급 고순도 리튬을 만드는 기술이다. 포스코는 2017년 탄산리튬, 2018년 수산화리튬을 각각 국내 최초로 생산하기 시작했다. 해외 원료확보에 대한 노력도 멈추지 않았는데, 2018년에는 호주 필바라 미네랄스(Pilbara Minerals)사로부터 연간 4만톤의 리튬을 생산할 수 있는 리튬정광 장기구매 계약을 맺고, 아르헨티나 갤럭시사와 옴브레 무에르토(Hombre Muerto) 염호의 광권에 대한 인수계약도 체결해 원료 수급 문제를 해결했다.

광양에 건설하는 광석리튬 공장(‘22년 내)과 아르헨티나에 건설하는 염수리튬 공장(‘23년 내)이 모두 완공되면 포스코는 수년 내 연산 6만5천톤 규모의 수산화리튬을 생산하는 체계를 갖춰 포스코케미칼 양극재 공장에 안정적으로 소재를 공급할 전망이다.

(2) 포스코케미칼 – 양극재, 음극재 대량생산 체제 구축中
포스코는 지난해 4월 포스코켐텍의 음극재, 포스코ESM의 양극재 사업을 일원화 하고, 마케팅-생산- R&D 체계를 통합해 운영 효율과 고객 대응력을 제고하는 차원에서 ‘포스코케미칼’을 출범했다. 구조 재편 이후 포스코케미칼은 생산설비 투자에 박차를 가하고 있다.

양극재의 경우 구미공장 9천톤, 전기차 제품 전용 광양공장 3만톤, 여기에 중국 절강포화(세계 최대 코발트 생산업체인 중국 화유코발트사와의 합작사로 중국 저장성에 위치) 5천톤 공장까지 합치면 그룹 차원에서 양극재 4만4천톤 생산체제를 갖추고 있다. 광양공장은 향후 시장 상황에 따라 연 9만톤까지 생산능력을 늘려 나갈 계획이다. 이는 3세대 전기차(1회충전 주행거리 약 500km) 약 75만대에 공급할 수 있는 양이다. 광양공장에서 생산된 양극재는 국내를 비롯해 유럽, 중국, 미국 등에 위치한 다수의 전기차 배터리 생산라인에 공급된다.

▲ 포스코케미칼이 광양 율촌산단에 축구장 20개 크기인 165,203㎡ 면적으로 조성하고 있는 양극재 광양공장과 부지 전경

특히 지난 14일 준공한 광양 양극재 공장은 포스코그룹의 최첨단 스마트팩토리 기술을 적용해 원료, 전구체, 반제품, 제품을 실시간으로 자동 이송하는 시스템을 도입하고, 자동화 창고와 제품설계, 공정관리, 출하관리가 일원화된 통합관제센터를 운영하는 등 ‘높은 생산성과 안정적 품질관리로 경쟁력을 확보했다’는 평이다.

전기차 성능개선은 2차전지 성능개선에 비례한다. 전기차는 주행거리 증대를 위해 니켈 비중이 높은 고용량 양극재에 대한 니즈가 늘어나고 있는데, 포스코케미칼은 현재 니켈 비중 65% 양극재 제품을 주력으로 양산하고 있으며, 니켈 비중 90% 이상 제품도 개발하고 있다.

음극재의 경우 작년 세종 제2공장 1단계 생산설비 준공으로 연산 4만4천톤 글로벌 Top플레이어 수준의 천연흑연 음극재 생산체제를 구축했다. 또한 음극재 제품포트폴리오 다양화를 위해 천연흑연 外 포항에 인조흑연 공장도 구축할 예정이다. 포스코케미칼은 양극재, 음극재를 모두 공급하는 2차전지 소재 Total Supplier로서 전기차시장에서 그 입지를 확고히 해나가고 있다.

(3) RIST, 포스텍과 함께 R&D 협력체계 구축
포스코는 그룹 차원에서 2차전지 소재 R&D 경쟁력 강화를 위해, RIST, 포스텍과 긴밀한 협력을 진행하고 있다. 특히, 지난해 6월에 설립된 포스코그룹 2차전지 소재연구센터에서는 전기자동차 성능향상을 위한 차세대 양극재, 음극재 제품개발과 전지 원가경쟁력을 높일 수 있는 신공정 기술을 개발하고 있다. 또한, 연구센터에서는 2차전지 성능평가 인프라를 통해 자체 생산한 양극재, 음극재를 전지로 만들어서 고객들이 원하는 다양한 평가를 수행할 수 있게 되었다.

한편, 포스텍은 작년 5월 포스코케미칼과 ‘산학일체연구센터’를 공동으로 구축해 △2차전지 소재 △탄소 소재 △화학 소재 등 세가지 분야의 공동연구를 통해 산학협력을 강화하고, 산학 파견 및 장학생 제도 등을 통해 전문인력을 양성하고 있다. 포스코케미칼과 포스텍은 2024년 5월까지 1단계 협력을 통해, 고성능 양극재, 음극재 및 프리미엄급 신규 활성탄 소재 개발 등에 함께 노력할 계획이다.

포스코 그룹 성장의 큰 축을 담당할 2차전지 소재산업. 약 10년 간 꾸준히 추진해온 2차전지 소재산업이 포스코그룹의 다음 50년을 책임지는 견인차 역할을 하기를 기대해본다.

*참고기사: 2차전지, 들어는 봤는데 아직 잘 모르겠다면?

1차 전지의 종류는 △알카라인 전지와 △망간계 전지가 있으며, 2차 전지는 1900년대 초부터 사용한 △납축전지(Storage cell)부터 1980년대 나오기 시작한 가정용 무선전화기에 사용되었던 △니카드(Ni-Cd) 전지와 △니켈수소전지를 거쳐 최근 스마트폰 및 전기자동차 등의 주 배터리로 사용되는 △리튬이온전지까지 다양한 제품이 혼용되고 있다.

<전지 종류별 특성 및 용도>

*에너지 밀도: 에너지양. 전지를 크게 하면 에너지 양도 증가하므로, 에너지양은 절대적인 양이 아닌 단위 체적당 (MJ / l) 또는 단위 중량당 (MJ / kg)으로 표시

세계 전지 수요는 스마트폰, 태블릿 PC 등 전자기기의 사용 증가와 전기자동차 시장의 확대에 따라 기하급수적으로 증가할 전망이다. 때문에 폐전지 재활용이 국제적인 과제로 부상하고 있다.

l 스마트 시대에 대두되는 폐전지 재활용 이슈

환경부에 따르면 2018년 9월 말 기준, 국내에 보급된 전기차는 4만 6,968대이다. 기관마다 전망치가 상이하나 오는 2022년까지 약 35만 대가 등록될 것으로 전망된다. 향후 정부의 친환경 정책이 강화된다면 국내외 전기차 수요는 더욱 증가할 수 있다.

<우리 나라의 연도별 전기자동차 보급 현황>

전기차의 대폭적인 증가에 따라 폐전지 처리에 대한 우려도 커지고 있다. 국내 전기차 폐전지 관련 규정에서는 ‘대기 환경보전법’에 따라 구매 보조금을 받은 전기차를 폐차할 경우, 회수된 배터리를 해당 지방자치단체에 반납하도록 하고 있다. 하지만 정작 반납된 배터리의 재활용, 분해, 처리 방안에 대한 세부적인 절차가 아직 없다. 이미 독일, 중국 등 해외에서는 폐전지에 대한 처분 및 재활용에 관한 법률 등을 제정, 운영하고 있다.

자연히 폐전지의 재활용 기술 개발이 주목받게 됐다. 폐전지 재활용 기술이 발전에 따라, 국가적으로는 전략 광물자원인 코발트, 망간, 니켈 등을 다시 확보할 수 있는 이점이 있다. 또한 공정 부산물의 재활용을 통하여 전지산업의 활성화 및 산업 경쟁력을 높일 수 있다.

l 폐전지 재활용 어떻게?

폐전지의 리사이클링을 전문적으로 하는 기업이 증가하고 있다. 일본 JFE 그룹 산하, JFE 환경 주식회사는 JFE 환경은 재활용 사업 강화를 위해 폐기물 조달처로 폐건전지 처리를 확대하고 있다. 다양한 경로로 수집된 폐전지들은 분류 과정을 통해 전지 종류별로 구분된다. 리튬이 많이 사용되는 2차 전지는 Smelters(용광로)에서 녹여 리튬, 코발트 등 희소금속을 추출해 낸다.

분쇄와 체질 등을 통해서 분류된 망간산화물, 아연산화물 및 비철금속 등에서 아연 및 구리가 회수된다. 자력 선별된 철 및 주석 성분은 전기로 조업에 철스크랩으로 활용된다.

* 전기로(Electronic Arc Furnace): 제강 기법의 일종으로 전기를 이용해 금속이나 합금을 가열하거나 용해하는 용광로

<폐전지 재활용 프로세스>

여기서 주목해야 하는 것은 폐전지를 활용해 여러 금속자원을 회수하는 뿐만 아니라, 전기로 조업에서 폐전지를 철원으로 사용하고 있으며 그 사용 규모가 커지고 있다는 점이다.

JFE 스틸의 자회사이며 전기로 업체인 JFE 조강의 미즈시마제철소의 경우 전기로에서 연소성을 확대하기 위해 철스크랩의 3% 정도를 폐전지를 가공하여 사용하고 있다.

전기로는 1,600도의 고온에서 폐기물을 용융처리하기 때문에, 800~1000도 정도의 일반 소각로 대비 연소 폐기물을 크게 줄일 수 있다. 또한 니켈-수소전지를 사용할 경우 원료가격을 줄일 수 있고 환경 부하의 경감을 꾀할 수 있기에 일석이조의 효과를 거둘 수 있다고 본다. 순환경제 측면에서 철강업의 발전을 위하여 다양한 시도가 이루어짐을 알 수 있다.

l 2차 전지 재활용의 현주소 그리고 미래

폐전지 중에서도 전기차에 주로 사용되는 2차 전지, 즉 리튬이온전지 재활용에 대한 관심도 높아지고 있다. 포스코의 경우, 미래 먹거리 산업으로 리튬 이차전지의 핵심 소재인 리튬 사업에 적극적인 투자를 하고 있다. 연간 5만 5,000톤을 생산할 수 있는 광산과 염호(소금호수)를 확보하고 2021년부터 본격적인 상업 생산에 들어갈 계획이다. 리튬 5만 5,000톤은 전기차 약 110만~120만 대분의 배터리를 제조할 수 있는 양이다.

▲포스코가 광산권을 인수한 아르헨티나 북서부에 위치한 ‘옴브레 무에르토(Hombre Muerto)’ 염호 전경

포스코는 또한 리튬 추출을 위한 독자적인 리튬 추출 기술인 ‘PosLX(Posco Lithium eXtraction)’을 보유하고 있다. 이를 통해 염수뿐만 아니라 폐이차전지, 리튬 광석에서도 리튬을 추출할 수 있다. 실제로 포스코는 국내 폐배터리 재활용업체에서 재활용하여 얻는 인산리튬을 활용하여 리튬을 생산하고 있다.

리튬 이차전지 대형화에 따른 안정성을 확보하기 위해 주로 리튬 코발트 산화물을 양극활물질(양극재)로 사용하던 과거와 달리 니켈, 망간 등의 사용량이 증가할 전망이다. 이에 따라 망간에 대한 재활용 기술 개발도 발전할 것으로 예상된다.

*양극활물질(양극재): 양극활물질은 배터리의 (+)극, 즉 양극을 만드는 소재. 2차 전지 핵심 소재 중 하나.

전기차에 사용되는 리튬 이차전지 수요 증가에 대비한 적절한 재활용 기술 개발은 환경보호뿐만 아니라 안전 측면에서도 필연적으로 이루어져야 한다. 지구온난화 및 환경 이슈 등으로 인해 미래 사회에 전기차로 대표되는 친환경 자동차의 수요 확대는 자명한 것으로 보인다. 인류가 보다 친환경적인 사회를 실현하기 위해서는 친환경차 개발 노력과 함께 에너지원으로 사용되는 이차전지의 생산부터 회수 및 재활용까지의 기술도 친환경적 관점에서 개발되어야 할 것이다.

– 2월 27일, 세종시 전의산업단지 내 6,7호기 증설··· 연산 1만 6천 톤 생산 체제 갖춰
– 증설 투자 지속, 인조흑연계 음극재 사업화로 성장 이어갈 것

포스코켐텍(사장 최정우)이 전기자동차 시장 확대 등에 따라 급속히 늘어나는 2차전지 수요에 대응해 생산 라인을 추가로 증설하며 2차전지 음극재 시장 진출을 가속한다.

포스코켐텍은 2월 27일 세종시 전의산업단지 내 음극소재사업소에서 2차전지 음극재 생산설비 6,7호기 증설 준공식을 열었다. 이날 행사에는 주요 고객사인 LG화학, 삼성SDI 관계자와 포스코켐텍 최정우 사장, 정대헌 음극소재실장, 포스코 박현 신사업실장과 이전혁 국내사업관리실장 등 포스코그룹 소재 사업 관련 주요 경영진이 참석했다.

이번에 준공한 6,7호기는 각각 연산 4천톤의 생산이 가능한 설비로 포스코켐텍은 연산 1만 6천 톤 규모의 생산 체제를 구축해 기존 대비 생산 능력을 2배로 크게 올렸다.

포스코켐텍은 현재 IT기기 등 소형전지부터 전기자동차용 대용량 전지에 이르기까지 다양한 제품에 적용되는 2차전지 음극재를 생산해 주요 전지사에 공급하고 있다. 이번 증설로 포스코켐텍은 늘어난 생산능력을 바탕으로 고객사의 다양한 요구에 맞춤형으로 대응하고 시장에 확대 진입할 수 있는 능력을 갖추게 됐다.

포스코켐텍은 전기자동차와 ESS(Energy storage System·대용량 에너지 저장장치) 등에 2차전지 수요가 증가함에 따라 선제적인 투자를 바탕으로 글로벌 시장을 적극적으로 공략해나간다는 방침이다.

실제로 포스코켐텍은 증가하는 시장 수요와 고객사 주문에 대응하고자 신규 생산라인 증설을 이어갈 계획이다. 시장상황에 따라 유동적이지만, 2020년까지 단계적으로 연산 4만 톤 이상의 생산설비 구축을 검토하고 있다.

더불어 포스코켐텍은 인조흑연계 음극재의 사업화도 추진하고 있다. 인조흑연계 음극재는 자회사 피엠씨텍으로부터 침상코크스 원료를 안정적으로 확보할 수 있는데다, 천연계 원료에 비해 배터리 수명을 늘일 수 있어 부가가치가 더 높은 제품이다.

최정우 사장은 “2011년 음극재 국산화를 목표로 시작한 사업이 빠르게 성장해 메이저 공급사들로부터 품질과 생산 능력을 인정받고있다. 앞으로도 지속적인 투자와 함께 기술 개발과 신규 고객사 확보에 역량을 집중해 2차전지 소재 사업의 글로벌 강자로 자리매김하겠다”고 말했다.

이요한 커뮤니케이터

자동차 산업은 수송부문 온실가스 배출량의 약 25%를 차지합니다. 지구 온난화에 대응하기 위한 세계 각국의 강력한 배출가스 저감정책으로 인해 기존의 내연기관을 사용하는 자동차에서도 배출 가스 저감을 위한 투자가 끊임없이 지속되어 왔는데요. 

내연기관에서는 다운사이징과 초고장력강 차체소재 사용 등을 통하여 연비 향상을 추구하고 있으며, 이러한 차량의 경량화는 연비를 높이고 이산화탄소(CO2)의 배출량을 줄이며 제동성 향상, 가속성 증대, 도로 보호, 안락성 증대, 주행거리 향상, 자원 재활용, 환경 개선 등의 많은 도전과제를 해결하고 있습니다.

이런 가운데 최근 대학생 자작자동차대회 전기차 부문에서 차량의 동력 효율과 주행성능 개선의 핵심인 차체 중량 절감을 성공적으로 달성하여 우승을 차지한 팀이 있어 화제입니다.

△ 서영대학교 튜닝엑스팀이 자작자동차대회 전기차(EV) 부문 우승을 차지한 뒤 기념촬영을 하고 있다.

10명의 멤버로 구성된 서영대학교 투닝엑스(Tuning-X)팀은 중요한 우승 요소로 포스코 마그네슘 판재를 꼽았는데요. 팀을 이끈 서영대학교 윤재곤 교수님을 통해, 전기차 개발 과정과 경량화 소재 트렌드 그리고 마그네슘 소재의 특장점에 대해 들어 보았습니다.

l 2017 KSAE 대학생 자작자동차대회

l 튜닝엑스 팀의 성공 비결

△ ‘2017 대학생 자작자동차대회’에 출전한 서영대 튜닝엑스팀이 포스코 마그네슘 판재를 적용해 제작한 자동차로 EV(전기차) 부문 우승을 차지했다.

전기차 부문에서 우승을 차지한 튜닝엑스 팀에게 가장 어려웠던 숙제는 바로 높은 배터리 효율성과 차량 경량화라는 두 마리 토끼를 잡는 것이었습니다. 특히 직류전기보다 출력 대비 무게가 높은 교류전기를 사용하는 전기모터를 사용한 튜닝엑스 팀에게는 차량의 무게 감소가 반드시 필요했던 상황이었는데요.

차세대 자동차 시장을 이끌어갈 전기자동차는 전기를 저장하는 핵심장치인 배터리가 ‘주행거리가 짧다’는 단점을 보완하기 위해 점점 대용량화(약 200~500kg) 되어 가고 있습니다. 윤재곤 교수님에 따르면 이러한 노력에도 불구하고 수백kg의 무게를 가지고 1회 충전으로 가능한 주행거리가 수백km를 넘기기 힘든 상황이라, 소비자들의 전기자동차 선택의 폭이 좁을 수밖에 없는 시장 구조라고 합니다.

△ 튜닝엑스팀은 운전자의 탑승 공간인 캐빈(Cabin)의 바닥면, 측면, 후면 판넬에 마그네슘 판재를 적용해 차체중량을 절감했다.

따라서 ‘가볍지만 강력해야 한다.’라는 모순을 해결하기 위해 윤재곤 교수님과 튜닝엑스 팀은 포스코의 도움을 받기로 했는데요. 포스코에서 제작 초기부터 제공한 기술세미나와 마그네슘 개념과 제작 관련 기술교육 등의 도움을 받아, 팀은 시간대비 효과가 가장 좋은 마그네슘 판재를 운전자의 탑승 공간인 캐빈(Cabin)의 바닥면, 측면, 후면 판넬에 적용해 차량의 무게 감소를 달성했고요. 부족한 출력을 위해 전기모터를 트윈으로 설치하여 무게중심을 유지하고, 병렬 제어를 시행하여 배터리의 소모 전력도 고려할 수 있게 되었습니다.

윤재곤 교수님에 따르면 포스코의 사전교육을 통해 시행착오를 줄일 수 있었고, 대회까지 충분히 예비 시간을 가지고 준비함으로써 좋은 결과를 얻을 수 있었다고 합니다.

 

l 마그네슘 소재의 효과적인 경량화

그렇다면 마그네슘 판재를 적용함으로써 튜닝 엑스팀의 자작차는 얼마나 가벼워질 수 있었을까요?

기존 알루미늄 판재와 비교했을 때 자작차의 전체 중량을 177kg에서 172kg로 5kg의 감소를 이룰 수 있었는데요. 또한, 소재의 가공 시에 제조회사와 같은 전문적인 가공법이 아닌 일반적인 다양한 가공법에도 기존의 알루미늄과 비교하여 거의 유사한 가공성을 나타냈다고 합니다.

윤재곤 교수님은 “마그네슘 합금은 압궤 특성의 신뢰성 향상과 제작 단가 및 조립 단계 등의 현실화를 통해서 미래 경량화 기술 소재로서 자리매김을 할 수 있으리라 예측한다”라며 알루미늄, 복합재료와 함께 앞으로 가장 주목받을 경량화 기술/소재로 마그네슘을 꼽기도 했습니다.

“경량화와 더불어 마그네슘 합금의 여러 가지 장점 중에서 가장 부각되는 것은 단연 환경에 기여하는 부분입니다. 이는 마그네슘 합금의 제작 과정에서의 지구 온난화 촉진 물질을 감소시키는 방법이 가능해지고, 차량의 경량화를 통한 연비 향상으로, 전 세계 자동차 기업의 과제인 배출가스의 감소로 이어질 수 있기 때문입니다.”

대표적인 경량 소재이고 비강도와 비강성이 우수한 복합재료의 사용은 차세대 자동차 경량화 시장에서 가장 중요한 부분 중에 하나인데요.

“지금까지 복합재료는 주로 자동차의 비 구조 파트인 루프 (Roof)나 후드 (Hood) 등에 사용되고 있으며, 동일 용적에 사용 시에 1000kg 단위의 경량화까지 예상합니다. 역시 비강도와 비강성이 우수한 마그네슘도 이러한 비구조 파트에 사용을 늘리는 것과 더불어, 차량에서 너클(Knuckle), 허브(Hub), 휠(Wheel) 등을 기존의 알로이 휠에서 마그네슘으로 적용할 경우 개당 kg단위의 경량화가 가능하기 때문에, 전기차에 적용 시에 더욱 효과적인 경량화를 이룰 수 있으리라 봅니다.”

수많은 연구 조사와 기술 개발이 이뤄지고 있는 가운데, 마그네슘 합금은 폭넓은 시장성으로 운송, 항공우주, 의료, 레져 등 다양한 분야에서 활용되고 있는데요. 이를 통한 경량화로 운전자의 안전을 지켜주는 안전장치의 추가 장착이 가능해지면서 탑승자의 안전과 사회적 손실비용의 감소를 동시에 만족할 수 있을 것으로 예상합니다.

포스코는 2016년 대회 이후 Formula와 EV 부문 우승 팀을 대상으로 마그네슘 판재와 압출재를 무상으로 공급하고 있으며 마그네슘 소재를 더 쉽게 접목할 수 있도록 기술 집합교육을 실시해 학생들이 차량에 마그네슘 소재를 사용할 수 있도록 돕고 있는데요. 앞으로도 이러한 협업을 발전시켜 산학협력 관계를 구축하고, 미래의 자동차 주역인 학생들에게 더욱더 많은 기회를 제공할 예정입니다.

포스코가 미래차로 각광받고 있는 전기차에 필요한 핵심소재를 공급하기 위한 준비에 박차를 가합니다.

포스코는 현재까지 구축된 전기차 관련 사업 포트폴리오 간 시너지를 극대화할 수 있는 방안을 모색하고 향후 새로운 성장 엔진으로 키워나가기 위해 31일 인천 송도 포스코 글로벌 R&D센터에서 ‘글로벌 전기차소재 포럼 2017’을 개최했는데요.

‘전기차 Total Solution Provider로의 도약’이라는 주제로 열린 이날 행사에서는 국내외 150여 개 전기차소재 고객사 380여 명이 참석한 가운데 전기차 관련 사업을 추진 중인 포스코와 계열사 임직원들이 포스코의 전기차 관련 사업 추진 현황을 설명하고 전기차 핵심기술 관련 포스코의 종합적인 역량을 집중적으로 선보였습니다.

특히 ‘경량소재’, ‘구동모터’, ‘배터리’ 등 3개 분야로 나눠 고객사의 연구원 및 개발담당 임원이 전기차 관련 고객사들의 니즈와 시장 동향, 개발 현황에 대해 설명하면 이어서 포스코의 연구원들이 이에 대한 포스코의 준비 현황과 관련 고부가가치제품 및 솔루션을 발표하는 ‘문제해결형’으로 진행돼 행사의 효율성을 높였고요.

이와 함께 포스코는 주요 발표 주제였던 ‘전기차 경량화 시대를 여는 포스코 기가스틸 및 이용솔루션’, ‘구동모터 개발 동향’, ‘전기차 배터리 기술 동향’ 등과 관련된 실제 제품들을 포럼장 내 함께 전시하여 참가자들의 이해를 한층 높였습니다.

현재 포스코는 기존 자동차강판보다 더 가벼우면서도 강도는 훨씬 높은 ‘기가스틸’을 개발하여 차체 경량화를 선도하고 있으며, 그동안 수입에만 의존해왔던 전기차 배터리용 리튬을 국내 최초로 상업생산 중입니다.

포스코대우는 포스코가 생산 중인 최고급 무방향성 전기강판 Hyper NO를 소재로 전기차용 고효율 구동모터 코아를 제작, 주요 완성차 업체에 공급 중에 있습니다.

포스코ESM 및 포스코켐텍은 전기차용 배터리의 핵심소재인 양극재·음극재를 자체 생산 및 공급 중이며, 포스코ICT는 국내에서 유일하게 전기차 충전인프라 공급에서부터 설치와 운영, 멤버십 관리, 부가서비스에 이르는 토털 서비스를 제공하고 있습니다.

오인환 포스코 사장은 이날 오전 환영사를 통해 “포스코는 고품질의 전기차용 소재와 고객 가치를 높이는 솔루션을 통해 전기차 생태계 조성에 적극 참여하여 전기차 시대에도 변함없는 고객 여러분의 동반자로 자리매김하겠다”고 밝혔습니다.