이 기사는 2023년 01월 31일 14:40 thebell 에 표출된 기사입니다.

삼성SDI가 포스코케미칼로부터 공급받는 하이니켈 니켈·코발트·알루미늄(NCA) 양극재는 40조원으로 약 73만톤이 넘는 규모다. 전기자동차(battery electric vehicle, BEV) 760만대분에 해당된다.

이는 2025년까지 국내에, 2026년부터는 스텔란티스 북미 합작법인에 공급될 것으로 예상된다. 삼성SDI가 GM, 볼보(Volvo), 리비안(Rivian) 등과도 합작사 설립을 논의 중인 점을 감안하면 또 다른 협력관계로 확장 가능성도 점쳐지고 있다.

◇457GWh 배터리 물량 규모, BEV 760만대 분량

삼성SDI는 2032년까지 10년간 포스코케미칼에 40조원 규모 전기차 배터리용 하이니켈 NCA 양극재 공급계약을 발주키로 했다. 작년 4분기 메탈 가격과 12월 평균환율(1296원)을 적용하면 약 73만5000톤 수준이다.

배터리 1기가와트시(GWh)당 양극재가 1600톤 정도 소요된다는 점을 감안할 경우 전체 457GWh의 배터리 물량 대응이 가능한 수준이다. 대략 60킬로와트시(kWh)급 전기차 760만대분이다. 삼성SDI의 주력 제품인 '젠5(Gen5)'는 1회 충전으로 600km 주행이 가능한 배터리다. 에너지 밀도를 20% 늘리면서 원가를 20% 절감했다. 여기에 쓰이는 하이니켈 NCA 양극재는 니켈 함량이 88%로, 삼성SDI는 이를 통해 배터리 용량을 늘리고 양극의 구조적 불안정 문제를 알루미늄 소재와 특수코팅 기술로 해결, 주행거리와 안전성을 모두 잡았다.

포스코케미칼은 기존 광양공장의 일부 라인을 NCA 라인으로 전환해 내년 상반기부터 소량 공급을 시작할 것으로 알려졌다. 삼성SDI가 올해부터 2025년까지 공급 받는 NCA 양극재는 국내향 물량에, 2026년부터는 미국에 완공되는 스텔란티스와 북미 합작법인향으로 공급될 전망이다.

◇니켈 함량 91%로 높인 '젠6' 개발 중, 북미 새 협력사 가능성도

삼성SDI의 하이니켈 양극재 수요는 더 커질 공산이 크다. 아우디와 더불어 유럽 고객사에도 젠5 공급 계획이 진행되고 있다. 또 초격차 기술경쟁력 확보를 위해 니켈 함량을 91%까지 높여 에너지 밀도를 10% 이상 향상시킨 젠6를 2024년 양산 목표로 준비 중이다.

더 나아가 리튬·인산·철(LFP) 배터리에 대항할 코발트 프리(NMX, 니켈 75%·망간 25%) 배터리를 개발, 전기차는 물론 전력용 ESS 시장에도 적극 대응할 계획이다.

아울러 삼성SDI는 스텔란티스를 비롯해 GM, 볼보, 리비안 등과도 미국 내 합작사 설립을 논의 중인 것으로 알려졌다. 배터리 업계에선 전 세계 완성차 업체들이 미국 인플레이션억제법(IRA)에 충족하는 전기차를 만들기 위해 택할 수 있는 배터리 셀 업체로 국내 3사가 유일한 만큼 2025~2026년 가동을 목표로 합작사든, 장기공급계약이든 또 다른 협력관계가 구축될 가능성이 높다는 점에 주목하고 있다.

삼성SDI로서는 또 다른 목표점인 전고체 배터리 개발과 양산을 위해서라도 배터리 소재업체와의 협력관계를 확대할 필요성도 크다. 기존 리튬이온배터리는 리튬이온이 양극과 음극 사이의 분리막을 이동하면서 전기를 발생시키는 구조인데 액체로 된 전해질이 리튬이온 이동을 원활하게 하지만 외부압력 및 온도로 분해될 경우 화재나 폭발이 일어날 수 있다.

이를 극복하고자 연구 개발되고 있는 게 전고체 배터리로, 이름 그대로 모든 소재가 고체화된 구조다. 전해질도 고체로 이뤄져 에너지 밀도가 높고 충격과 화재에 강하다. 이를 만들기 위해선 고체전해질 기술력이 필요한데 때마침 포스코케미칼의 모회사 포스코홀딩스가 포스코JK솔리드솔루션 합작사를 설립해 고체전해질 파일럿 라인 착공단계에 들어간다.