포스코그룹의 이차전지 광양 콤플렉스를 가다…국내 첫 단입자 양극재 생산

포스코퓨처엠, 지난 4월부터 단입자 양극재 생산
거대 창고엔 제품 가득…“출하에 3일도 안 걸려”
“스마트 팩토리 구축…제품 샘플 분석도 자동화”

포스코퓨처엠 양극재 광양공장에서 자동화 로봇이 소재가 담긴 도가니를 교체하는 모습. 도가니에는 양극재 원료와 리튬이 가루 형태로 섞여 있다. 포스코퓨처엠 제공

“여기 보이는 이 입자들은 3~4㎛(마이크로미터·100만분의 1m) 크기로 서로 떨어져 있습니다. 이게 배터리 양극재의 단입자 제품이죠. 니켈·코발트·망간 등의 입자들을 뭉쳐 하나의 입자 구조로 만든 것입니다. 단입자는 생산시 소성온도가 높아 입자 강도가 강하고, 충·방전을 반복해도 다입자보다 배터리의 수명과 안전성이 우수합니다. 여기에서 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄) 단입자까지 생산하고 있습니다. ”

지난 20일 포스코퓨처엠 광양공장을 찾은 기자에게 최욱 양극재생산부장이 품질분석실에서 모니터를 보여주면서 생산 과정을 설명했다. 확대된 모니터 영상이지만 알갱이들의 굵기가 머리카락 두께의 10분의 1쯤이란다. 최근 가장 뜨거운 산업으로 부상한 배터리 양극재 가운데 단결정은 포스코퓨처엠이 지난 4월부터 국내 처음으로 생산하고 있다. 단입자는 하이니켈(니켈 함량 80% 이상) 등 다입자보다 화재 안전성과 에너지 효율이 높다. 공장은 국가핵심기술사업장이어서 기자들의 사진 촬영은 허용되지 않았다.

최욱 포스코퓨처엠 양극재생산부장이 지난 20일 방문한 기자들에게 단입자 양극재 생산과 품질 분석 과정을 소개하고 있다. 포스코퓨처엠 제공

공장에는 생산라인의 온도·습도 등은 물론이고, 금속 성분 비율, 현장 작업자의 행동까지 살펴볼 수 있는 센서와 CCTV가 2000여대 설치돼 있다. “1㎞ 이상 떨어져 있는 생산라인의 샘플을 초속 5m의 속도로 품질분석실에 보내는 ‘에어슈팅 기술’로 품질을 실시간 관리합니다. 불량이 발생하면 자동으로 라인을 세우거나 소재를 바꾸라는 지시가 내려가죠. 이런 과정은 인력이 아니라 자동화된 ‘스마트 팩토리’ 시스템으로 작동합니다.” 둘러보니 분석실에는 직원 한명뿐이었다.

기자가 안전모와 고글에 마스크까지 착용한 상태로 내부를 둘러보는 동안 공장 안의 높은 온도까지 더해져 온몸이 땀으로 흥건해졌다. 모처럼 장마가 그친 이날 바깥 온도가 32도를 웃돌았지만 되레 시원하게 느껴졌다. 바로 옆의 거대한 창고에는 녹색과 하양, 파랑의 자루가 10단 높이로 쌓여 있었다. 최 부장은 “500㎏짜리 자루에 든 것은 리튬과 전구체 등으로, 입출고가 모두 자동으로 진행된다”며 “제품 보관시간은 3일도 안 걸릴 정도로 빨리 출하된다”고 말했다.

축구장 75개 면적, 포스코그룹 이차전지 광양 콤플렉스

포스코그룹이 광양시 율촌산업단지에 축구경기장 약 75개 규모로 조성한 이차전지소재 콤플렉스 전경. 사진 왼쪽부터 시계 방향으로 포스코퓨처엠, 포스코필바라리튬솔루션, 포스코HY클린메탈이 자리하고 있다. 포스코퓨처엠 제공

포스코퓨처엠이 위치한 율촌산단은 포스코그룹의 이차전지 소재 콤플렉스다. 축구장 75개 크기인 53만 2000㎡에는 양극재를 만드는 포스코퓨처엠을 중심으로 포스코필바라리튬솔루션, 포스코HY클린메탈이 자리하고 있다. 최근 1년간 하이니켈 양극재인 NCA(니켈·코발트·알루미늄)와 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄) 106조원을 수주한 포스코퓨처엠이 중심축이다. 퓨처엠 광양공장은 양극재를 연 9만톤(60kW시 전기차 100만대분) 생산할 수 있어 단일 공장 기준으로 세계 최대 규모다.

“리튬 정광, 수산화리튬 가공하는 포스코형 10월쯤 완공”

이복형 포스코필바라리튬솔루션 경영기획실장이 지난 20일 방문한 기자들에게 사업 현황을 소개하고 있다. 포스코퓨처엠 제공

포스코퓨처엠은 양극재의 핵심 소재인 리튬은 바로 옆에 위치한 포스코필라바리튬솔루션으로부터 공급받는다. 포스코필라바리튬솔루션은 호주로부터 리튬 정광을 받아와 연간 고순도 수산화리튬 4만 3000톤을 생산할 수 있다. 국내에서 유일하게 리튬 정광을 수산화리튬으로 제련하는 기술을 보유하고 있다.

공장은 한창 공사 중이어서 내부로 들어갈 수 없었다. 이복형 경영기획실장은 “리튬 정광을 수산화리튬으로 만들 때 황산을 사용하는 상용화 공정과 전기를 사용하는 포스코형 공정 2개 기술뿐”이라며 “리스크 분산 차원에서 2개 공정을 다 채택했다”고 설명했다. 포스코형 공정인 2공장은 오는 10월쯤, 상용형 공정인 1공장은 내년 3월쯤 각각 준공 예정이다.

“포스코HY클린메탈, 배터리 생산 과정서 발생한 불량품 재활용”

지난 20일 방문한 기자들에게 추출공정을 설명하는 송규영 포스코HY클린메탈 공장장. 포스코퓨처엠 제공

폐배터리를 재활용하기 위해 금속을 뽑아내는 곳이 인근의 포스코HY클린멘탈이다. 폐배터리에서 연간 니켈 2500톤, 코발트 800톤, 탄산리튬 2500톤을 추출하고 있다. 상공정인 폴란드 PLSC가 폐배터리를 파쇄해 ‘블랙 파우더’(폐배터리와 스크랩 등을 파쇄해 선별·채취한 검은색 가루)형태로 만들면 여기에서 재활용한다. 현재는 전기차 보급 초창기여서 폐배터리 보다는 배터리 또는 양극재를 생산하는 과정에서 발생하는 스크랩이 주로 활용된다.

지난 7일 공장을 준공했지만, 생산은 지난 5월부터 시작했다. 김지훈 마케팅팀장은 “공장은 폐배터리로는 전기차로 9만대에서 10만대를 처리할 수 있다”며 “포스코그룹의 이차전지 소재 밸류체인을 완성시키는 회사”라고 말했다.

인근의 포스코 광양제철소도 전기차 모터용 강판과 차량 내외판을 생산하면서 그룹의 전기차 밸류체인을 지원한다.

이기철 선임기자

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