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2025-05-19 (월)

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전기차 핵심 소재 '희토류 영구자석' 국내 생산…성림첨단산업 공장 준공

전기자동차 구동모터의 핵심 소재인 희토류 영구자석이 이제 국내에서 생산된다. 산업통상자원부는 27일 전기차 구동모터 핵심 부품인 네오디뮴계 희토류 영구자석을 생산하는 성림첨단산업의 대구 현풍 공장이 이날 준공돼 네오디뮴 영구자석이 국내에서 처음 생산된다고 밝혔다. 희토류의 일종인 네오디뮴은 강력한 자력을 지녀 모터 제품의 소형화, 경량화, 고효율화를 구현하는 데 필수 소재로 쓰인다. 네오디뮴 자석은 현재 알려진 것 중에서 가장 강한 영구자석이다. 전기차의 80% 이상이 모터에 네오디뮴을 주축으로 한 희토류 영구자석을 사용한다. 통상적으로 전기차 1대의 구동모터에 네오디뮴이 약 1.6㎏ 사용된다. 한국은 그동안 전기차 모터를 만드는 네오디뮴 영구자석을 중국에 거의 전적으로 의존해왔다. 중국은 작년 세계 희토류 영구자석의 94%를 생산했고, 한국은 수요의 90% 이상을 중국에서 수입했다. 정부와 업계는 절대적이던 네오디뮴 영구자석 중국 의존도가 낮아지면서 전기차 공급망이 강화되는 계기가 될 것으로 기대하고 있다. 성림첨단산업의 새 공장은 앞으로 연간 1000t의 네오디뮴 영구자석을 생산할 예정이다. 이는 전기차 약 50만대에 사용될 수 있는 양이다. 지난해 국내 전기차 생산량은 35만대 수준이다. 전기차 생산이 급증하는 추세를 감안해도 앞으로 희토류 영구자석 자급 효과가 상당히 클 것으로 기대된다. 미중 갈등 속에서 중국은 희토류 영구자석 등 각종 자원을 무기화하겠다는 의도를 종종 드러내고 있다. 중국 정부는 작년 12월 '수출 금지·제한 기술 목록' 개정안을 발표하면서 희토류 자석 제조 기술을 수출 규제 대상 목록에 추가해 희토류 기술 통제 범위를 확대했다. 미국 정부는 지난 17일(현지시간) 중국에 수출할 수 있는 첨단 반도체의 범위를 줄이는 추가 제한 조치를 발표, 중국에 대한 인공지능(AI) 칩과 반도체의 수출 규제를 더욱 강화했다. 그러자 중국은 3일 후인 지난 20일 이차전지 음극재 핵심 원료인 구상흑연 등 고(高) 민감성 흑연을 수출 통제 대상에 포함시켜 국내외 관련 업계를 긴장시켰다. 중국 상무부와 해관총서(세관)는 20일 '흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고'를 발표했다. 수출 통제는 올해 12월 1일부터 적용된다. 한국으로서는 배터리 소재용 핵심 광물부터 첨단산업에 쓰이는 다양한 소재와 부품의 자급화와 다변화 노력이 시급한 상황이다 한편, 성림첨단산업은 희토류 영구자석을 만드는 원료인 네오디뮴 원료의 수급선도 중국에서 호주, 베트남 등으로 다변화해 내년부터 중국 외 지역에서도 네오디뮴을 들여오는 방안을 추진하고 있다. 정부는 성림첨단산업을 '유턴 기업'으로 지정해 116억원의 보조금을 지급하는 등 영구자석 자립화 측면 지원에 나섰다. 앞서 정부는 대구를 미래차 전기차 모터 소부장(소재·부품·장비) 특화 단지로 지정해 영구자석에서부터 구동모터, 구동모듈로 이어지는 전기차 모터 산업의 완결된 공급망 구축을 유도하고 있다. 장영진 산업부 1차관은 이날 준공식에 참석해 "글로벌 공급망 교란이 상시화되면서 주요 품목에 대한 국내 공급망 안정화가 중요하다"며 "소부장 특화 단지가 국내 공급망 안정화과 내재화에 구심점이 될 수 있도록 정부는 전폭적으로 지원할 계획"이라고 밝다.
- 경제
2023-10-27 13:10:00
리튬이온전지보다 저렴하고 안전한 '수계이차전지' 개발

리튬이온 배터리는 현재 가장 널리 사용되는 에너지 저장 장치 중 하나이지만, 여러 문제점들이 도출되고 있다. 주요 원료의 비싼 가격과 한정된 매장량, 그리고 화재 위험성 등 다양한 문제점들이 제기되고 있어 대안이 필요하다. 이에, 많은 연구자들이 경제적이면서도 안전한 리튬이온 배터리의 대체품을 개발하기 위해 노력하고 있다. 과학기술·의학전문 매체 사이언스엑스(Science X)에 따르면, 한국과학기술원(KIST)의 오시형 박사팀은 비용과 안전을 충족하는 수계이차전지를 개발했다. 이 연구는 '에너지 스토리지 머티리얼(Journal Energy Storage Materials)' 저널에 게재됐다. 수계이차전지는 리튬이온전지에 비해 원재료 비용이 상당히 저렴하며, 경제적인 이점이 있다. 다만 물이 분해되면서 발생하는 수소 가스와 관련된 내부 압력 상승과 전해질 고갈 문제로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있었다. 과학자들은 지금까지 금속 음극과 전해질 사이에서 발생하는 수소를 줄이기 위해 표면 보호층을 개발하여 접촉 면적을 최소화하는 방법을 사용해왔다. 그럼에도 불구하고, 금속 음극의 부식과 그에 따른 부반응으로 인해 전해질의 물이 지속적으로 분해되어 수소 가스가 발생, 이로 인해 장기간 사용랑 경우 폭발 위험이 존재했다. 이 문제를 해결하기 위해 오시형 박사 연구팀은 전지 내에서 발생하는 수소 가스를 자동으로 물로 변환시키는 새로운 방법을 개발했다. 이산화망간과 팔라듐으로 구성된 복합촉매를 이용해 전지의 성능과 안전성을 동시에 향상시킨 것. 이산화망간은 일반적으로 수소 가스와 반응하지 않지만, 팔라듐을 약간 첨가하면 수소 가스가 촉매에 더 쉽게 흡수되어 물로 변환된다. 연구팀은 이번에 개발한 이 새로운 촉매를 사용한 프로토타입 셀에서는, 셀 내부 압력이 0.1기압으로 매우 안정적인 상태를 유지했으며, 전해질의 고갈 현상도 발견되지 않았다고 밝혔다. 이 연구는 수계 이차전지의 주요 안전 문제 중 하나를 효과적으로 해결해, 향후 에너지 저장 장치(ESS)의 상용화에 있어서 중요한 진전을 가져올 것으로 예상된다. 리튬이온전지를 더 경제적이고 안전한 수계이차배터리로 대체한다면, 글로벌 에너지 저장 시스템(ESS) 시장의 빠른 성장을 촉진할 가능성이 있다. KIST의 오시형 박사는 "이 기술은 수계이차전지에 적용될 수 있는 내장형 안전 메커니즘 기반의 맞춤형 안전 전략과 연관되어 있으며, 위험 요소를 자동으로 제어한다"고 말했다. 그는 또한 "이 기술은 수소 가스 누출이 큰 위험 요소인 수소 충전소와 원자력 발전소 등의 다양한 산업 시설에서도 활용될 수 있어 사람들의 안전을 더욱 보장할 수 있을 것"이라고 강조했다. 한편, 수계이차전지는 친환경적이고 안전한 특성을 가지고 있으며, 원재료 비용도 리튬이온전지에 비해 약 10분의 1 수준으로 경제적이라는 장점이 있다. 수계이차전지가 원료물질이 고가이면서 폭발 가능성이 높은 유기용매 전해질을 사용하는 리튬이온전지를 대체한다면 중대형 이차전지의 보급이 대규모로 확대될 수 있다. 이번 연구는 한국 과학기술정보통신부의 지원을 받아, 나노미래소재원천기술개발사업과 중견연구자지원사업을 통해 진행됐다.
- 산업
2023-10-24 11:29:00
중국, 배터리 기술 혁신 새 희토류 발견

배터리 산업에 혁신을 가져올 수 있는 새 희토류가 중국에서 발견됐다. 중국 내몽골의 바얀오보(Bayan Obo) 광산에서 새로운 갈색 흑색 광석 '니오보바오타이트'를 찾아냈다. 영국 매체 테크라운드 최신호는 이 광석에는 희토류 니오븀(Niobium)이 풍부하게 함유되어 있다며 니오븀은 전자 제품, 비행기 제조, 배터리 등에 사용되는 중요한 금속이라고 전했다. 연구에 따르면, 니오븀은 배터리의 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 배터리에 니오븀을 주입하면 기존의 리튬 이온 변형에 비해 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있다. 싱가포르 국립대학교의 안토니오 H. 카스트로 네토(Antonio H. Castro Neto) 교수는 "중국은 이 니오븀의 양과 질에 따라 자급자족 할 수 있다"고 말했다. 브라질, 니오븀 공급 지배 브라질은 글로벌 기준에서 니오븀의 세계 최대 공급 국가이며, 캐나다가 그 뒤를 잇고 있다. 브라질에서는 브라질 금속광산회사(CBMM)가 다양한 기관과 공동으로 리튬 배터리에 니오븀을 적용시키기 위해 대학과 연구센터, 배터리 제조업체 등과 협력하고 있다. 스웨덴에서도 최근 니오븀을 포함한 희토류 1백만 톤 이상이 발견되어 유럽에서 가장 큰 매장량을 자랑하고 있다. 희토류 원소는 전기자동차와 풍력 터빈을 비롯해 미사일 유도 시스템이나 레이더 시스템과 같은 방위 장비에 이르기까지 다양한 제품을 제조하는 데 없어서는 안 될 필수 요소이다. 희토류 발견의 의의 새로운 희토류 발견은 중요한 역할을 한다. 니오븀과 다른 희토류 원소는 전자 제품과 기술 발전에 필수적이며, 제품의 강도 향상과 전자기기 배터리의 효율적인 충전을 촉진한다. 이러한 원소들은 다양한 분야에서 사용되므로, 세계 여러 국가는 외부 공급 의존도를 줄이고, 안정된 신뢰할 수 있는 공급망을 유지하기 위해 자국 내 새로운 희토류 원천을 찾는 것을 중요시한다. 중국은 세계 희토류 원소의 60%를 공급하며 상당한 광물 가공 능력을 갖추고 있어, 많은 국가들이 필수 무역 파트너로 여기고 있다. 예를 들어, EU는 청정 에너지로의 전환과 관련한 중요 광물을 얻기 위해 중국에 98% 의존하고 있다. 특정 국가 의존도 해소가 관건 우리나라는 희토류의 자급률이 낮아 대부분 수입에 의존하고 있다. 산업통산자원부에 따르면 희토류 수입의존도가 니오븀 베트남 91%, 마그네슘 중국 84%, 텡스텐 중국 65%, 기타 희토류 중국 50% 순으로 확인됐다. 희토류의 가격이 상승하면 배터리 생산 비용이 증가하여 배터리 가격이 상승할 수 있다. 이는 전기차의 가격 상승으로 이어져 전기차 보급에 걸림돌이 될 수 있다. 중국이 희토류 물질의 수출을 제한할 경우 우리나라 반도체와 배터리 산업은 큰 타격을 입을 수 있다. 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 소속 노용호 국민의힘 의원은 지난 10일 "특정 국가 의존도가 높은 코발트와 리튬, 니켈, 망간 등 이차전지 원료를 비롯해 첨단산업에 필수적인 광물 공급망을 다각화하고 분산화해야 한다"고 말했다. 중국, 흑연 수출 통제 한편, 중국 정부는 이차전지 핵심 원료인 구상흑연 등 고(高)민감성 흑연을 수출 통제 대상으로 분류했다. 중국 상무부와 해관총서(세관)는 20일 '흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고'를 발표했다. 수출 통제는 2023년 12월1일부터 적용된다. 수출 통제 대상이 된 품목은 고순도(순도 99.9% 초과), 고강도(인장강도 30Mpa 초과), 고밀도(밀도 ㎤당 1.73ｇ 초과) 인조흑연 재료와 제품, 그리고 구상흑연과 팽창흑연 등 천연 인상흑연과 제품이다. 중국 상무부 대변인은 이날 홈페이지에서 "기존에 임시 통제됐던 구상흑연 등 고민감성 흑연 품목 3종을 이중용도 품목(민간 용도로 생산됐으나 군수 용도로 전환 가능한 물자) 통제 리스트에 포함시켰다"고 밝혔다. 흑연은 이차전지 음극재 원료로 중국 의존도가 높은 한국에도 파장이 우려된다. 산업통상자원부에 따르면 한국은 2021년 기준 인조흑연의 87%, 천연흑연의 72%를 중국에서 수입했다. 앞서 중국은 지난 8월 첨단 반도체 제조에 쓰이는 갈륨과 게르마늄 관련 품목의 수출을 통제한 데 이어 흑연까지 제한해 자원을 무기화 하는 게 아니냐는 우려가 현실로 나타나고 있다.
- 생활경제
2023-10-20 15:16:00
LG화학, 도요타에 3조원 규모 양극재 공급⋯이차전지 소재

LG화학이 도요타와 이차전지 소재인 양극재 공급계약을 체결했다. 이는 LG에너지솔루션이 도요타와 체결한 전기차 배터리 공급계약에 이어 또 하나의 큰 계약으로 눈길을 끈다. LG화학은 10일 도요타 북미 생산·기술 담당 법인인 TEMA와 2030년까지 전기차용 양극재를 공급할 계약을 맺었다고 밝혔다. 이번 계약 규모는 총 2조8600억원이다. 업계 추산에 따르면 이는 약 60만∼70만대의 전기차를 생산할 수 있는 양이다. 이번 계약의 특징으로는 LG화학이 미국의 인플레이션 방지법(IRA)에 부합하는 양극재를 제조하여 공급한다는 점이다. 이로써 LG화학은 도요타와 장기적인 파트너십을 구축하게 될 전망이다. 특히 도요타 전기차에 LG화학 양극재 첫 도입이라는 사실로 인해 더욱 의미가 깊다. 앞서 LG에너지솔루션(LGES)은 이미 도요타와 20기가와트시(GWh)의 전기차 배터리를 공급하는 계약을 체결했지만, LG화학 측은 이번 계약이 그와는 별개의 계약이라고 밝혔다. 신학철 LG화학 부회장은 "북미에서의 전기차 구매자들에게 우수한 품질과 안정성을 제공하기 위해 도요타와의 협력을 강화할 것"이라면서 "안정적인 공급망을 바탕으로 종합 전지 소재 기업으로서의 지위를 더욱 확고히 하겠다"고 강조했다. 한편, LG에너지솔루션(LGES)은 지난 4일 도요타와 미국에서 생산되는 전기차용 배터리 공급 계약을 체결했다. LGES는 NCMA 롱셀 파우치형 배터리를 도요타에 공급한다. 10일 테슬라레티(TESLARATI)에 따르면 LGES는 2025년부터 매년 20GWh 규모의 고니켈 NCMA 배터리 모듈을 도요타에 공급하기로 했다. 이 회사는 도요타의 NCMA 배터리 모듈을 미시간주 신공장에서 생산하게 된다. 일본 자동차 제조사는 켄터키주 토요타 제조공장에서 생산되는 전기차에 LGES 배터리 모듈을 탑재할 계획이다. 도요타 자동차 북미 사장 겸 CEO인 테츠오 테드 오가와(Tetsuo 'Ted' Ogawa)는 "도요타의 목표는 탄소 배출량을 최대한 빨리, 최대한 많이 줄이는 것"이라고 말했다. 오가와 사장은 "북미에서 도요타의 다양한 경로 접근 방식과 배터리전기차(BEV) 성장 계획을 지원하기 위해 장기적인 관계를 통해 대규모 리튬 이온 배터리 공급을 확보하는 것은 우리의 제조 및 탄소 저감 계획을 달성하는 데 매우 중요하다. LG에너지솔루션과의 협력을 통해 고객이 기대하는 성능과 품질을 제공하는 제품을 제공할 수 있게 되어 기쁘다"고 밝혔다. 지난달 도요타는 2025년까지 60만 대의 배터리 전기차를 생산하겠다는 목표를 발표했다. 이번 LGES 공급 계약은 도요타의 목표를 향한 첫걸음이다. 계약의 일환으로 LGES는 미시간주 배터리 시설에 30억 달러를 투자하여 도요타의 요구사항만을 충족하는 셀 및 모듈 생산 라인을 구축할 예정이다. 새로운 생산 라인은 2025년까지 완공할 계획이다. 앞서 도요타는 2023년 5월, 켄터키에서 3열 배터리 전기 SUV를 공개하며 전기화에 대한 의지를 확고히 했다. 이 회사는 2025년까지 켄터키에서 새로운 전기 SUV의 생산을 시작할 것이라고 발표했다. 또한 3열 완전 전기 SUV의 배터리는 노스캐롤라이나에 있는 도요타의 배터리 제조 공장에서 생산될 것이라고 밝혔다. 이 자동차 제조업체는 3열 전기 SUV 생산을 위해 노스캐롤라이나에 있는 새로운 배터리 시설인 리버티 공장에 21억 달러를 추가로 투자할 계획이다. 리버티 공장은 2025년까지 6개의 배터리 조립 라인, 4개는 하이브리드 전기차 전용, 2개는 배터리 전기차(BEV)용 셀에 집중하여 생산을 시작할 예정이다.
- 산업
2023-10-11 08:54:00
폐배터리 '블랙매스'에서 희토류 재탄생

전세계적으로 내연 자동차의 전동화 추세가 가속화되면서 폐배터리 폐기물 처리 문제가 점점 부각되고 있다. 특히 리튬, 코발트, 니켈 등의 중요한 자원이 한정적이라는 점에서 이러한 자원에 대한 과도한 의존이 환경적, 경제적 위험요소로 지적되어 왔다. 그러나 최근 업계는 이 문제의 해결책으로 배터리 재활용 기술에 주목하고 있다. 특히 배터리 폐기 과정에서 발생하는 '블랙매스(Black Mass)'라는 검은색 덩어리에서 희망의 신호가 보이고 있다. 프랑스의 주요 일간지 프레시트론(presse-citron)에 따르면, '블랙매스(Black Mass)'는 말 그대로 짙은 검정색의 분말 덩어리인데, 배터리 제조과정에서 발생하는 폐기물인 스카프(Scarp, 배터리 제조 공장에서 발생하는 불량품)와 폐배터리를 수거해 분쇄한 가루를 지칭한다. 이때 폐배터리를 기술적으로 안전하게 파쇄해야 하며, 이 과정에서 니켈, 코발트, 리튬, 망간 등 가치 있는 희토류 원소들을 고순도로 추출해 내는 기술이 매우 중요하다. 이러한 기술을 활용하면 희소 금속에 대한 의존성을 대폭 감소시킬 수 있을 것으로 보인다. 외신 보도에 따르면, 2030년까지 리튬은 15%, 니켈은 11%, 코발트는 44%의 재활용 소재 비중으로 증가할 것으로 예상된다. 유럽연합(EU)은 2023년까지 재활용 배터리 비율을 최대 73%까지 높이는 내용의 새로운 법안을 채택했다. 다만, EU에서는 국가별로 재료 분류가 달라 블랙매스의 대규모 생산 절차가 좀 복잡하다. '유해 폐기물'이라는 라벨이 부착되면 경제협력개발기구(OECD) 회원국만 수출할 수 있기 때문이다. 또 철, 리튬, 인산염 등을 기반으로 하는 새로운 유형의 배터리 출현도 걸림돌이다. 배터리 찌꺼기에 불과했던 블랙매스는 전기차 확산과 자원의 한계라는 측면에서 볼 때 상당한 이점을 가지고 있다. 이 분야에서 선두에 있는 한국 기업 SK에코플랜트는 경주에 첫 배터리 리사이클링 공장을 구축한 것으로 알려져 미래의 친환경 에너지 솔루션으로서의 가능성을 제시하고 있다. SK에코플랜트는 2026년까지 매년 1만 톤의 블랙매스를 처리할 계획이다. 이는 한국에서 처음으로 건설된 이차전지 재활용 공장이다. 이 회사는 자체 개발한 용매추출 공정을 활용하여 후처리 공정의 경쟁력을 강화하겠다는 전략이다. 또한, 유럽, 미국, 아시아와 같은 배터리 산업의 중심지와 전기차가 널리 보급된 지역에 거점을 마련했다. 박경일 SK에코플랜트 사장은 "전기차 확산 본격화와 한정적인 자원 속에서 이차전지 리사이클링 사업은 선택이 아닌 필수"라며, "글로벌 폐배터리 수거망을 확보한 SK에코플랜트는 이번 경주 리사이클링 사업 추진으로 국내는 물론 글로벌 배터리 리사이클링 시장을 선점해 나갈 것"이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2023-09-14 08:25:00