포스코그룹, 포항에 연산 550t 실리콘음극재 공장 준공
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포스코그룹, 포항에 연산 550t 실리콘음극재 공장 준공
  • 박준환 기자
  • 승인 2024.04.23 11:29
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2030년까지 연간 2만5000t 생산체제 구축...실리콘 탄소복합체 음극재 데모플랜트 이달 중 가동

이차전지 양극재와 음극재 사업을 동시에 하고 있는 포스코그룹이 연산 550t 규모의 실리콘 음극재 공장을 준공했다. 실리콘 음극재는 리튬 이온전지에 대부분 적용되는 흑연 음극재보다 에너지밀도를 4배 가량 높일 수 있어 전기차 주행거리 향상과 충전시간 단축이 가능한 차세대 음극재다. 이차전지는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 등 네 가지 소재로 구성돼 있는데, 그중 에너지밀도를 높여 전기차의 주행 거리를 결정짓는 양극재와 배터리의 충전 속도, 수명에 영향을 주는 음극재가 이차전지의 성능을 좌우한다.

포스코실리콘솔루션의 포항 실리콘 음극재 공장 전경. 사진=포스코그룹
포스코실리콘솔루션의 포항 실리콘 음극재 공장 전경. 사진=포스코그룹

포스코그룹에 따르면, 포스코실리콘솔루션은 지난 19일 포항 영일만 산업단지에 연산 550t 규모 실리콘음극재(SiOx) 공장을 준공했다고 23일 밝혔다. 연산 550t은 전기차 27만5000대를 생산할 수 있는 규모다.

이번에 준공한 설비는 전체 생산라인 중 하공정에 해당한다. 포스코실리콘솔루션은 고객사의 실리콘음극재 공급 요구에 신속 대응하기 위해 조기 가동체제를 갖췄다.

실리콘 음극재는 단위 무게당 용량이 흑연계 음극재보다 10배가량 높아 전기차 주행 거리를 혁신적으로 늘릴 수 있으며 고속 충전에 용이하다는 장점이 있다. 반면 흑연계 음극재보다 가격이 상당히 높고, 충전과 방전을 진행하면서 부피팽창이 일어나 구조 불안정성이 심하다는 기술상의 단점을 지니고 있다. 이런 이유로 실리콘 음극재는 전기차 배터리에 100% 사용되지 못하고 흑연계 음극재에 4~5%를 첨가하는 구조로 활용되고 있다. 

실리콘 음극재 장단점. 사진=포스코그룹
실리콘 음극재 장단점. 사진=포스코그룹

실리콘 음극재는 실리콘 입자에 산화물계 실리콘(SiO₂)을 합성하는 SiOx제품과, 실리콘 입자에 탄소소재를 혼합하는 SiC 제품으로 나뉜다. SiOx 공정은 실리콘 입자에 산화물계 실리콘 등을 합성하는 상공정과, 그 합성물을 포스코 고유의 기술로 코팅하는 하공정으로 구성된다.

포스코그룹은 음극재 포트폴리오를 강화하고 증가하는 수요에 선제 대응하기 위해 지난 2022년 7월 실리콘 음극재 기술 스타트업인 테라테크노스를 인수하고 포스코실리콘솔루션으로 사명을 변경했으며, 지난해 4월 실리콘 음극재 공장을 착공했다.

포스코실리콘솔루션은 올해 9월 상공정을 포함해 종합 준공할 예정이며, 2030년까지 연산 2만5000t의 실리콘 음극재 생산 체제를 목표로 하고 있다.

시장조사기관 SNE 리서치에 따르면 글로벌 실리콘음극재 시장 규모는 현재 약 1만t 수준에서 2035년 약 28만5000t으로 증가할 것으로 예상된다.

포스코그룹은 실리콘 탄소복합체(SiC) 음극재도 생산할 계획이다. 포스코퓨처엠은 이번 달 말 포항 영일만 산업단지에 위치한 실리콘 탄소복합체 음극재 데모플랜트의 가동을 시작해 고객사별 실리콘 음극재 수요에 최적화된 솔루션을 제공할 예정이다.

포스코그룹은 양극재 생산능력은 현재 10만 5000t에서 2030년 61만t으로, 음극재는 8만2000t에서 2030년 32만t으로 늘려나갈 계획이다. 

포스코그룹의 소재 공장. 사진=포스코그룹
포스코그룹의 소재 공장. 사진=포스코그룹

포스코그룹 관계자는 "리튬, 니켈 등 이차전지소재 원료 사업과 양·음극재 사업은 물론, 실리콘음극재, 리튬메탈음극재, 고체전해질 등 차세대 이차전지소재 경쟁력을 지속해서 키워 이차전지소재 플 벨루 체인(Full Value Chain)을 강화할 계획"이라고 말했다.

박준환 기자 naulboo@gmail.com


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