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포스코, 친환경 소재 왕국을 꿈꾸다

  • 2017.12.22(금) 09:21

전기차 배터리 핵심소재, 탄산리튬 개발
전기강판·기가스틸 등도 친환경소재 각광

미국과 유럽 등 선진국을 중심으로 차량 연비와 배기가스 규제를 강화하면서 자동차 전동화는 피할 수 없는 선택지가 되고 있다. 하이브리드(HEV)와 플러그인하이브리드(PHEV), 배터리전기차(BEV), 수소전기차(FCEV) 등 다양한 전기차가 시장에 등장했고, 규모도 매년 커지고 있다.

우리나라는 전기차 뿐만 아니라 핵심부품 생산에 있어서도 세계적인 기술력을 보유하고 있다.

하지만 전기차를 만드는 핵심 소재 대부분은 수입에 의존했다. 특히 2차 전지 주요 원료인 리튬은 전량 수입했다. 이런 이유로 리튬 주요 생산국인 칠레와 아르헨티나 등 남미 상황에 따라 수급이 불안정하다. 또 최근 중국과 미국 등 대형시장에서 전기차 수요가 높아지면서 가격이 대폭 상승했다.

 

 

포스코는 올 2월 탄산리튬 국내 생산을 최초로 성공했다. 평균 12∼18개월 소요되던 기존 '자연증발식' 추출법과 달리 최단 8시간에서 길어도 1개월 내 리튬을 추출할 수 있다. 리튬 회수율도 기존 두 배가 넘는 80% 이상으로 높아졌고, 리튬 순도를 99.9% 이상 끌어올려 수산화리튬·칼륨 등 고부가제품 병행 생산이 가능하다. 특히 탄산리튬 제조에 사용할 원료인 인산리튬을 폐2차전지 재활용 업체로부터 공급받아, 친환경적인 생산 방식을 갖추게 됐다.

2차 전지 주요 소재인 양극재와 음극재도 국산화했다. 양극재는 리튬을 기본 원료로 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 등을 섞어 제조한다. 통상 니켈 함량이 60% 이상인 경우 고용량 양극재로 분류한다. 현재까지 니켈 80% 이상 고용량 양극재(NCM 방식) 양산이 가능한 업체는 전 세계적으로 포스코ESM을 포함해 두 곳뿐이다.

포스코켐텍은 2011년 천연 흑연계 음극재 사업에 진출해 국내 최초로 독자기술을 적용한 고용량 전기자동차 배터리용 음극재를 양산하는 데 성공했다. 지속적인 기술개발 및 투자로 현재 8000톤 규모 생산능력을 갖췄고, 2020년까지 단계적 투자를 통해 총 3만톤 생산체제를 구축할 계획이다.

전기차 핵심부품인 모터도 국산 전기강판으로 제작된다. 철과 1~4%의 규소가 더해져 만들어지는 전기강판은 전력기기와 전자기기용으로 사용된다. 금속 결정방향과 자기적 특성에 따라 방향성(方向性) 전기강판(GO)과 무방향성(無方向性) 전기강판(NO)으로 분류된다. GO는 주로 정지기(器)인 변압기 등의 철심재료로 사용되며, NO는 발전기와 모터 등 회전기(機) 부품 등에 많이 사용된다.

 

 

포스코는 0.15㎜ 두께 최고급 무방향성 전기강판 '하이퍼 NO'을 생산해서 국내 주요 전기모터 생산업체에 공급한다. 최고급 무방향성 전기강판은 에너지 고효율 및 저소음을 특징이 있어 에너지 절약, 이산화탄소 배출량 저감 등 시대의 흐름에 부합하는 친환경소재다. 최근 연산 16만톤 생산체제로 확대했는데, 이는 전기차 구동모터코어 기준 약 260만대에 공급할 수 있는 양이다.

자동차를 만드는 가장 기본 소재인 '강판'에서도 국산 기술이 적용된다. 포스코가 개발한 '포스코 기가스틸™'은 1㎟ 면적당 100㎏ 이상 하중을 견딜 수 있는 차세대강판이다. 양쪽 끝에서 강판을 잡아당겨서 찢어지기까지의 인장강도가 980MPa(1기가파스칼) 이상이다.

포스코 기가스틸™은 두께를 3분의 1 이하로 줄이면 알루미늄 소재와 동등하거나 훨씬 가벼운 제품을 만들 수 있다. 자동차 소재로 적용하면 알루미늄 등 대체소재에 비해 경제성, 경량화는 물론 높은 강도로 안전성 측면에서 우수하고, 특히 가공성이 우수하기 때문에 알루미늄 부품보다 더 복잡한 형상의 제품도 만들 수 있다.

 

[자료제공: 포스코]

 

 

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