[르포] 포스코퓨처엠, 광양 이차전지소재 콤플렉스에 ‘풀 밸류체인’ 구축…“2030년 양음극재 생산 140만 톤”

원료-소재-리사이클링 밸류체인 구축
양극재 광양공장서 연간 9만 톤 생산
자동화 스마트팩토리로 생산성 증대
핵심 원료, 국내에서 가공ㆍ생산까지
“글로벌 완성차 신뢰 활용해 시너지”

▲전남 광양시 이차전지소재 콤플렉스 전경. (사진제공=포스코퓨처엠)

“2030년까지 전기차 시장이 연평균 30% 이상 성장할 것으로 전망하고 있다. 국내뿐만 아니라 북미, 유럽, 중국 등 글로벌 생산체제를 구축해 포트폴리오를 다양화하고 이차전지소재 글로벌 리딩 컴퍼니로 자리매김하겠다” (손동기 포스코퓨처엠 양극소재실장)

리튬부터 전구체, 양극재까지 한 곳에서…양극재 생산능력 100만 톤으로 상향

여수공항에서 멀지 않은 전남 광양시 이차전지소재 콤플렉스. 포스코퓨처엠의 세계 최대 양극재 공장을 중심으로 원료-소재-리사이클링으로 이어지는 그룹 밸류체인 경쟁력을 집약한 곳이다. 국내외 기업들의 ‘러브콜’이 쏟아지면서 양극재 광양공장은 활기로 넘쳐났다.

축구장 23개 규모를 자랑하는 양극재 광양공장은 단일 공장 기준 세계 최대 규모로 연간 9만 톤의 양극재를 생산할 수 있다. 포스코퓨처엠은 전기차 시장 성장과 글로벌 수주에 대응해 양극재 생산능력 목표를 기존 2030년 61만 톤에서 100만 톤까지 늘려 잡았다.

손 실장은 “양극재 광양공장은 제품 포트폴리오 다각화, 그룹 원료 경쟁력, 스마트팩토리 및 공정 기술을 집약한 만큼 글로벌 양산능력 확대 ‘모델 공장’으로 활용하고 있다”며 “향후 시장과 고객의 다양한 요구에 맞춰 엔트리카용 LFP(리튬ㆍ인산ㆍ철), 코발트프리 등 제품군을 확대할 것”이라고 밝혔다.

▲양극재 광양공장에서 자동화 로봇이 도가니를 교체하는 모습. (사진제공=포스코퓨처엠)

양극재 광양공장에서 가장 먼저 눈길을 끄는 것은 자동화 시스템이었다. 공장을 빼곡히 채운 설비들은 바쁘게 움직이며 원료를 가공하고 있었다. 눈앞에는 흑임자 떡처럼 생긴 양극재 원료가 켜켜이 쌓여 소성 공정을 기다리고 있었다. 소성로에서 양극재 원료(니켈ㆍ코발트ㆍ망간ㆍ알루미늄)와 리튬 가루가 섞여 있는 전구체를 900도 이상의 고열로 익히면 배터리에 필요한 전기적ㆍ화학적 특성을 갖게 된다.

소성 공정을 거친 원료는 공기이송 장치를 통해 7층 높이로 쏘아 올려진다. 이후 △해쇄 △분급 △탈철 등 과정을 거치며 고객사가 원하는 크기의 양극재로 탄생하게 된다.

미래 배터리 소재 시장의 판도를 바꿀 ‘단입자 양극재’도 양산 중이다.

기존 양극재는 금속 입자들을 작게 뭉쳐 만든 다입자 구조다. 이 구조는 충전과 방전이 반복되면 소재 사이에 틈이 벌어져 전지 수명이 줄어든다. 반면 내구성이 높은 단입자 양극재를 사용하면 배터리 수명을 획기적으로 늘릴 수 있다는 게 포스코퓨처엠의 설명이다.

최욱 포스코퓨처엠 양극재생산부장은 “올해 4월 국내 최초로 단입자 양극재를 양산해 글로벌 고객사에 공급하기 시작했다”며 “단입자 양극재는 니켈ㆍ코발트ㆍ망간 등 원료를 하나의 입자 구조로 결합해 충ㆍ방전 시 소재 팽창을 억제하고 수명을 강화한 것이 특징”이라고 말했다.

포스코필바라리튬솔루션ㆍ포스코HY클린메탈 등 그룹사 공급망 구축

이차전지소재 콤플렉스에는 양극재 광양공장을 비롯해 포스코필바라리튬솔루션, 포스코HY클린메탈 등 그룹사들이 인접해 있다. 핵심 원료를 국내에서 가공ㆍ생산해 중국 의존도를 낮추고 미국 인플레이션 감축법(IRA), 유럽연합(EU) 핵심원자재법 등 권역별 공급망 강화 정책에 효과적으로 대응하기 위해서다.

▲송규영 포스코HY클린메탈 공장장이 추출 공정을 소개하고 있다. (사진제공=포스코퓨처엠)

포스코필바라리튬솔루션은 호주 리튬 광산 보유 기업 필바라 미네랄스와의 합작법인이다. 호주 광산에서 채굴한 리튬 정광을 받아 전기차 배터리용 고순도 수산화리튬을 생산한다. 생산능력은 연산 4만3000톤 규모로 전기차 100만 대분의 양극재를 만들 수 있다.

이복형 포스코필바라리튬솔루션 경영기획실장은 “국내에서 유일하게 리튬 광석을 수산화리튬으로 제련하는 기술을 보유한 만큼 공정 기술 개발을 통해 에너지ㆍ부원료 사용 저감, 부산물 고부가 가치화 추진하고 있다”고 말했다.

포스코HY클린메탈은 포스코홀딩스와 GS에너지, 중국 화유코발트가 합작한 이차전지 리사이클링 전문 회사다. 포스코홀딩스가 지난해 8월 폴란드에 설립한 PLSC 공장에서 이차전지 스크랩과 폐배터리를 분쇄한 블랙파우더로 이차전지소재 원료 금속을 추출한다. 침출-다단 추출-결정화(파우더 형태 제품화)에 이르는 리사이클링 공정을 자동화해 원가를 절감할 수 있다.

포스코, 이차전지소재 대전환…철강 넘어 ‘대약진’

이차전지소재 산업은 철강 산업처럼 포스코를 이끌 미래 성장동력으로 꼽힌다. 포스코퓨처엠은 국내, 북미, 중국, 유럽 등에 양음극재 생산거점을 마련해 2030년까지 137만 톤 규모의 글로벌 생산체계를 갖출 계획이다. 포스코퓨처엠이 지난해부터 올해 상반기까지 수주한 금액은 106조3306억 원에 달한다.

손 실장은 “제철 공정의 핵심 원료 대한 정ㆍ제련 노하우를 이차전지소재 원료 조달과 고품질 소재의 안정적 양산에 활용하고 있다”며 “자동차용 강판 등을 글로벌 완성차 회사에 공급하며 쌓은 파트너십을 계기로 이차전지소재 글로벌 마케팅과의 시너지를 창출하겠다”고 밝혔다.

▲손동기 포스코퓨처엠 양극소재실장이 양극재 사업을 소개하고 있다. (사진제공=포스코퓨처엠)