전기차 보급확대로 배터리 음극재 물질로 사용되는 인조흑연 수요도 덩달아 뛰고 있다. 그동안 니켈과 망간, 코발트 등 양극재만 주목받았지만 음극재 시장도 관심의 대상으로 떠올랐다.
음극재 원료는 80~90%가 인조흑연이며 나머지가 천연흑연이다. 인조흑연 음극재는 천연흑연에 비해 구조가 균일하고 안정돼 전기차 배터리에 필수인 오랜 수명과 급속충전이 가능한 점, 표면처리를 통한 출력향상이 특징이다. 정부와 기업도 인조흑연 개발에 정책과 시설투자로 음극재 생산 환경 구축을 위해 애쓰고 있다.
◇車 배터리 음극재 수요, 2025년 약 136만t
20일 배터리업계에 따르면, 전기차 보급 확대로 리튬 2차전지 생산이 늘면서 2차전지용 음극 활물질(음극재) 수요량도 급증하고 있다. 지난해 19만t에서 연평균 39% 성장해 오는 2025년에는 약 136만t 수준이 될 것이란 전망이 나와 있다.
음극재는 흑연을 쓴다. 천연흑연과 인조흑연이 있다.
이 가운데 인조흑연 비중은 지난해 53%에서 2025년 60%로 올라갈 것으로 예상되고 있다.
인조흑연은 석유계 중질유와 석탄계 콜타르를 이용해 제조된 침상 코크스(점결탄이 고온건류에 의해 생기는 다공질 고체연료)를 섭씨 2400도 이상 고온에서 흑연화 열처리해 제조된 탄소의 판상 적층 결정체다.
고온으로 형성되는 특성 때문에 리튬이온의 반복 충·방전에도 결정구조 변화가 작아 천연흑연에 비해 수명이 길다. 게다가 인조흑연은 급속 충전이 유리해 전기차 2차전지 소재에 널리 활용되고 있다.
인조흑연 수요량이 커지면서 국내 2차전지 제조용 인조흑연 수입도 꾸준히 늘어나는 추세다.
한국무역협회 등에 따르면 지난해 기준 국내 인조흑연 총 수입액은 2억1038만 달러(약 2443억 원)이다. 이 가운데 2차전지 제조용이 1억1400만 달러(약 1324억 원), 기타 인조흑연은 9638만 달러(약 1119억 원)를 차지했다.
2차전지 제조용 인조흑연 수입액은 2016년 6311만 달러(약 733억 원)에서 지난해 1억1399만 달러로 연평균 21.8% 성장했다.
◇산업부·포스코케미칼, 인조흑연 개발
국내 배터리 업계는 2차전지 제조용 인조흑연을 중국, 스위스, 일본 등에서 주로 수입하고 있다.
이에 따라 반도체 사업 등과 함께 전기차 배터리 사업을 신(新)성장 동력으로 육성하려는 정부는 물론 기업들도 2차전지 제조용 인조흑연 개발에 관심을 기울이고 있다.
산업통상자원부는 지난해부터 '탄소산업기반조성사업’의 하나로 ‘고부가가치 인조흑연 소재기술개발’ 지원사업을 추진 중이다. 정부는 오는 2023년까지 고부가가치 인조흑연 원천소재와 성형가공기술을 확보해 관련 분야의 중소·중견기업 육성과 미래 신성장 동력을 창출할 방침이다.
2차전지 음극재 생산기업인 포스코케미칼은 지난 3월 인조흑연계 음극재 생산공장을 새로 짓기 위해 총 2177억 원 규모의 투자 계획을 밝혔다.
양극재와 천연흑연 음극재에 이어 인조흑연 음극재까지 제품 포트폴리오를 확대한 것이다.포스코케미칼은 인조흑연 원료인 침상 코크스를 자회사인 피엠씨텍으로부터 안정되게 공급받는다. 이 회사는 포스코와 일본 미쓰비시케미칼이 합작한 회사다.직접 생산한 원료를 활용해 사업 밸류체인을 고도화하고 수익성과 부가가치를 극대화한다는 계획이다.
포스코케미칼은 지난 7월 경상북도 포항시 블루밸리 국가산업단지 내 7만8535㎡(약 2만3756 평) 부지에 연산 1만6000t 규모의 '인조흑연 음극재 생산시설' 공사에 들어갔다.이는 고성능 전기차(50kWh, 1회 충전시 주행거리 340㎞ 이상) 약 36만대에 공급할 수 있는 양이다. 포스코케미칼은 오는 2023년까지 시설을 완공할 계획이다.
포스코케미칼은 “전기차용 이차전지 시장 전망이 2020년 194GWh에서 2030년 3066Gwh로 10년 동안 15배 이상 성장할 것으로 예측되고, 이에 따라 전기차 배터리용 인조흑연계 음극재도 수요가 급증할 것으로 전망되는 만큼 생산능력을 적기에 확충할 필요성이 있다”고 설명했다.
포스코케미칼은 2023년 연산 기준으로 천연흑연계 음극재 10만5000t, 인조흑연계 1만6000t, 양극재 9만t까지 증설 투자를 지속 확대해 글로벌 시장 점유율을 높일 계획이다.
박준환 기자 naulboo@gmail.com
