[차세대 배터리를 꿈꾼다⑦]"합리적 성능·가격 구현하는 것도 '하이테크'"

에코프로비엠 양제헌 기술이사 인터뷰
하이니켈 특성상 수명 감소
단점 보완할 양극재 준비돼

저렴한 중국산 LFP 배터리
대항마 '하이망간'도 개발중

양제헌 에코프로비엠 연구개발본부 기술이사

"‘하이테크’가 가장 성능이 좋고 비싼 것만을 의미하는 것이 아닙니다. 합리적인 성능을 갖추고도 가격을 떨어뜨릴 수 있다면 그것도 하이테크죠."

양제헌 에코프로비엠 연구개발본부 기술이사는 11일 아시아경제와의 인터뷰를 통해 삼원계 배터리 양극재 분야에서 ‘개척자’가 되기 위한 진화를 거듭하고 있다고 밝혔다. 에코프로비엠은 2018년 ‘NCM 811’, 이른바 ‘하이니켈(니켈 함량 80%이상)’ 배터리 양극재를 세계 최초로 양산한 기업이다. 현재까지도 하이니켈 삼원계 배터리인 ‘NCA(니켈·코발트·알루미늄)’와 ‘NCM(니켈·코발트·망간)’ 양극재를 동시에 양산할 수 있는 업체는 에코프로비엠이 유일하다.

◆하이니켈의 선구자 에코프로비엠=니켈 함량을 크게 늘린 하이니켈 배터리는 기존 전기차 배터리보다 용량과 출력을 높일 수 있어 대표적인 미래 먹거리로 꼽힌다. 니켈 비중을 늘리면 에너지 밀도가 높아져 전기차 1회 충전 시 주행거리가 증가한다. 출력이 더욱 높은 전기차를 제조하는 것도 가능해지는 것이다. 글로벌 완성차업체들도 하이니켈 배터리를 자사의 전기차에 속속 장착하고 있다. 현재 완성 배터리 업체들은 니켈 함량을 60~70%에서 80~90%로 크게 높인 하이니켈 배터리를 회사의 주력 제품으로 키우고 있다.

양 이사는 "(에코프로비엠 생산 제품 중에) 니켈 함량 80% 이하는 없다"며 "사실상 지금 주력 제품은 니켈 함량 88% 이상이다. 배터리의 에너지밀도를 높이는 니켈을 함량하는 기술은 에코프로비엠이 가장 앞서나가고 있다"고 말했다.

하지만 니켈 함량을 높이게 되면 나타나는 문제가 있다. 안정성과 수명이다. 에코프로비엠은 이미 ‘단결정 양극재’라는 해결책도 준비했다. 양 이사는 "현재 상용 양극재들은 대부분 아주 작은 입자들이 뭉쳐진 ‘다결정 형태’라는 데 있다"며 "다결정 소재는 배터리 재료를 제조하는 공정 과정에서 쉽게 깨져서 배터리 내에서 불필요한 표면 반응이나 가스 발생을 촉진한다. 이런 다결정의 특징이 충·방전 주기에도 영향을 주므로 수명이 감소하는 것"이라고 설명했다. 이러한 기술을 극복할 수 있는 것이 단결정 양극재라는것이다.

이어 양 이사는 "에코프로비엠은 입자 크기를 키우면서 표면처리를 어떻게 할 것인지 등 배터리 양극재에 단결정 기술을 적용할 준비가 돼 있다"며 "고객사들과의 협업을 통해 머지 않은 시점에 단결정 기술을 적용한 배터리가 상용화되리라고 본다"고 말했다.

◆중저가 시장 LFP 대항마는 ‘하이망간’=최근 배터리 시장의 화두는 가격에 있다. 탄소 중립과 친환경 정책이 쏟아지면서 각국이 전기차로의 전환을 꾀하는 정책을 내고 있지만 여전히 소비자들에게 전기차는 ‘비싸다’라는 인식이 자리잡고 있다. 여기에 최근 러시아와 우크라이나 간 전쟁이 장기화되면서 배터리 핵심소재들의 가격이 널뛰고 있다. 때문에 중국 업체들이 주로 생산하는 LFP(리튬인산철) 배터리가 각광을 받고 있다. LFP배터리는 삼원계 배터리에 비해 에너지밀도가 낮지만 쉽게 구할수 있는 철과 인·산화물을 원료로 양극재를 만들 수 있어 가격이 저렴하고 안정적이라는 평가를 받고 있다.

에코프로비엠은 LFP의 대항마로 하이망간 양극재를 내세우고 있다. 니켈과 코발트를 대폭 줄이고 망간 함량을 높인 제품이다. 가격 측면에서는 ㎏당 20달러 미만으로 LFP(11달러 수준) 대비 비싸다. 대신 하이망간이 전극 밀도에서 경쟁력이 앞선다. 배터리셀 투입 시 1㎾h당 80달러 이하로 LFP(82.29달러) 대비 원가 우위를 보여준다.

최근 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 "망간 비중을 높인 배터리 연구를 진행 중"이라고 밝히면서 하이망간에 대한 관심이 더욱 커지고 있다. 켄 호프먼 맥킨지 배터리 소재 리서치 그룹 부대표 역시 "망간은 니켈보다 생산량이 10배나 많고 에너지밀도를 높이는 데 부족함이 없다"고 언급하기도 했다.

양 이사는 "LFP는 에너지밀도가 40% 가량 적기 때문에 같은 용량의 배터리를 만들려면 배터리 부피가 더 많이 들어간다"며 "현재 완성차 고객사들이 LFP에 관심이 늘어난 것은 사실이지만 자동차의 규격이나 디자인을 바꿔야 할 정도로 부피를 많이 차지해 중저가시장에서 완벽한 대안이라고 얘기하기 힘들다"고 말했다.

에코프로비엠은 현재 ‘OLO’라 부르는 하이망간 양극재를 개발 중이다. 2026년 이전 출시가 목표다. LFP 양극재는 고려 대상이 아니다. 양 이사는 "원가경쟁력을 갖춘 하이망간 양극재와 하이니켈 양극재로 양쪽 시장을 모두 공략하게 되면 중국 기업들이 손을 대고 있는 LFP 배터리의 점유율은 더 낮아질 것"이라고 설명했다.

정동훈 기자 hoon2@asiae.co.kr