전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 화학

속보

더보기

[Tech 스토리] 전기차 배터리, '니켈 함유량' 경쟁…'하이니켈' 왜 뜨나

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

전기차 배터리에 니켈 함유량 높이는 '하이니켈' 기술 각광
고용량을 내는 만큼 안정성이 취약해 고도의 기술력 요구
국내 배터리 업체들, 앞선 기술력으로 세계 시장 선도

[편집자주] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

 

[서울=뉴스핌] 구윤모 기자 = 1조1120억원.

정부가 내년도 전기자동차 보급과 충전 인프라 구축에 투자하기로 결정한 예산입니다. 하루에 100만원씩 사용해도 3000년이 넘게 사용할 수 있는 엄청난 규모입니다.

전기차 등 그린모빌리티는 정부의 주요 국정과제인 그린뉴딜사업 중에서도 핵심으로 꼽힙니다. 온실가스와 미세먼지 걱정 없는 지속가능한 친환경 교통체계 구축은 이제 선택이 아닌 필수가 됐죠.

자연스레 전기차의 심장이라고 할 수 있는 배터리에 대한 관심도 매우 높아졌습니다. 현재 LG화학과 삼성SDI, SK이노베이션 등 국내 기업들이 해외 시장에서 치열한 경쟁을 벌이고 있는데요. 배터리를 더욱 작고 가볍게, 그러면서도 용량은 크지만 안전하게 만들기 위한 기술 개발 경쟁도 한창입니다. 오늘은 배터리 기술의 핵심으로 떠오른 '하이니켈(High-Ni)'에 대해 알아보겠습니다.

[서울=뉴스핌] 구윤모 기자 = 리튬이온 배터리의 충전, 방전 원리 [사진=삼성SDI] 2020.09.04 iamkym@newspim.com

◆ 리튬이온 배터리의 원리는

하이니켈 기술을 알아보기 전에 우선 리튬이온 배터리의 작동 원리부터 알아보겠습니다. 리튬이온 배터리는 양극, 음극, 전해액, 분리막 이렇게 네 가지 요소로 구성됩니다.

리튬(Li)과 산소(O)가 만난 리튬산화물(Li + O)로 구성된 양극은 배터리의 용량, 사용시간에 영향을 끼칩니다. 흑연으로 구성된 음극은 양극으로부터 리튬이온을 받아 저장했다가 다시 방출하는 과정에서 전류를 흐르게 하는 역할을 합니다. 배터리 수명과 연관성이 큽니다.

전해액은 리튬이온이 이동할 수 있는 매개체이며, 분리막은 양극과 음극의 직접적인 접촉을 방지하는 역할을 합니다. 따라서 전해액과 분리막은 배터리의 안전성과 관련이 깊습니다.

양극에서 리튬이온과 전자가 각각 전해질과 도선을 통해 음극으로 이동하면 충전, 반대로 이동하면 방전이 됩니다. 

현대자동차가 13일 경기도 현대모터스튜디오 고양에서 신차발표회를 열고 현대자동차의 첫 글로벌 소형 SUV '코나'를 선보이고 있다. /김학선 기자 yooksa@

◆ 배터리 성능을 결정하는 양극재

앞서 설명했듯, 양극은 배터리의 용량과 사용시간에 중요한 역할을 합니다. 양극소재를 어떻게 구성하느냐에 따라 전자의 수가 달라지고 배터리의 용량과 전압도 결정이 됩니다.

배터리의 양극에는 리튬산화물의 형태로 리튬이 존재합니다. 리튬산화물처럼 양극에서 배터리의 전극 반응에 관여하는 물질을 '활물질'이라고 하는데 여기에 도전제, 바인더가 결합된 합제를 알루미늄기재 양쪽에 바르면 양극이 구성됩니다.

리튬산화물과 결합해 배터리에 적합한 성능을 나타내는 활물질 종류는 크게 ▲LCO ▲NCM ▲NCA ▲LMO ▲LFP로 나뉩됩니다.

결합되는 금속 종류에 따라 특성도 달라지는데, Ni(니켈)은 고용량, Mn(망간)과 Co(코발트)는 안전성, AI(알루미늄)은 출력 특성을 향상시키는 역할을 합니다.

현재 생산되는 전기차는 NCA, NCM, LMO 양극 소재를 적절히 혼합해 사용되고 있습니다. LFP의 경우 안전성은 높지만 에너지밀도가 낮고 부피가 큰 데다 출력도 낮아서 중국을 제외한 대부분 업체에서 사용하지 않고 있습니다.

전기차 시장의 확대에 따라 양극재의 중요성이 높아지면서 시장도 급성장 하는 추세입니다. SNE리서치와 하나금융투자에 따르면 양극재 시장 규모는 올해 7조원에서 2023년 18조원 규모로 늘어날 것으로 전망됩니다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 연간 누적 글로벌 전기차용 배터리 사용량 [사진=SNE리서치] 2020.09.01 yunyun@newspim.com

◆ 하이 니켈 기술 왜 뜨나

전기차에 주로 사용되는 배터리 양극 소재들을 살펴봤을 때 주목해야할 소재는 니켈입니다. 니켈 함유량을 얼마나 높이느냐에 따라 에너지 밀도가 결정되기 때문입니다. 니켈 함유량이 높아지면 더 많은 양의 리튬이온이 쉽게 왔다 갔다 할 수 있게 됩니다.

결국 니켈 비중이 높은 배터리를 전기차에 탑재할 경우 주행거리를 늘릴 수 있고, 동일한 용량의 배터리를 더 적은 무게와 작은 부피로 만들 수 있게 되는 것입니다.

또 가격 변동성이 크고 고가의 광물인 코발트 함량을 줄일 수 있어 업체 입장에서는 원가 경쟁력 확보에도 유리하다는 장점이 있습니다.

이처럼 장점이 많은 만큼 고도의 기술력이 요구됩니다. 니켈 함유량이 높을수록 많은 양의 리튬이온이 음극으로 이동하면 구조적으로 불안정해지는 문제가 발생합니다. 특히 원료 합성, 수분 제어 등 기술 난이도가 매우 높다고 하네요.

그럼에도 세계 시장에서 총성 없는 전쟁을 하고 있는 국내 기업들의 기술 개발은 지금 이 순간에도 계속되고 있습니다.

삼성SDI는 지난 2015년 니켈 함량 88% 이상의 하이니켈 NCA 양극 소재를 전동공구용 원형배터리에 적용했습니다. 또 내년부터 양산되는 5세대 전기차용 배터리에도 니켈 88%의 하이니켈 NCA 양극 소재를 적용할 계획을 밝혔습니다.

LG화학도 올해 니켈 70%, 코발트 10%, 망간 20%로 구성된 NCM712 배터리를 공급하고,  내년에는 니켈 비중을 85%이상으로 끌어올린 NCMA 배터리 양산을 목표로 하고 있습니다.

SK이노베이션 역시 NCM811(니켈 80%, 코발트 10%, 망간 10%) 양극재를 적용한 배터리를 2016년 세계 최초로 개발해 2018년부터 양산 중입니다. 또 지난해에는 NCM9 1/2 1/2(니켈 90%, 코발트 5%, 망간 5%) 양극재를 채택한 배터리 개발도 세계 최초로 성공했습니다.

iamkym@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
靑 "원포인트 개헌 반대 안해" [서울=뉴스핌] 김미경 박찬제 기자 = 청와대는 3일 한병도 더불어민주당 원내대표의 '원포인트 헌법개정' 제안에 "사전 교감은 없었지만 반대하지는 않는다"는 입장을 밝혔다. 청와대 고위 관계자는 이날 뉴스핌에 "(당청 사이에) 특별한 교감이 있었던 것은 아니다"면서 "다만 오래전부터 원포인트 개헌에는 공감대가 있었다"고 말했다. 이 관계자는 "이재명 대통령도 공약 사항으로 개헌을 언급했다"면서 "한 번에 전면 개헌을 하기 어렵다면 중요한 것이라도 먼저 개헌하자고 했다"고 설명했다. 청와대 전경. [사진=뉴스핌DB] 한 원내대표는 이날 임시국회 교섭단체 대표 연설에서 "오는 지방선거와 함께 원포인트 개헌을 제안한다"며 "5·18 정신을 헌법 전문에 수록하자"고 야당에 촉구했다. 한 원내대표는 "5·18민주화운동은 대한민국 헌정질서와 민주주의의 근간"이라면서 "헌법 전문 수록을 더 이상 미룰 이유가 없다. 야당의 초당적인 협조를 기대한다"고 거듭 야당에 요청했다. 청와대 고위 관계자는 "5·18민주화운동 전문 수록이나 비상계엄 요건 강화 등이 대표적인 개헌 의제"이라면서 "개헌을 하려면 국회 200석 이상 찬성이 있어야 하기 때문에 논의가 필요하다"고 전제했다. [서울=뉴스핌] 윤창빈 기자 = 한병도 더불어민주당 원내대표가 3일 서울 여의도 국회에서 열린 본회의에서 국정에 관한 교섭단체 대표연설을 하고 있다. 2026.02.03 pangbin@newspim.com 청와대 고위 관계자는 "청와대는 우선 국회 논의를 두고보자는 입장"이라면서 "국회 논의가 잘 이뤄지길 바란다는 정도가 청와대 입장"이라고 말했다.  이재명 정부는 국정과제 1호로 '개헌'을 제시했지만 아직은 개헌에 필요한 특별한 움직임은 보이지 않고 있다. 다만 시기적으로 정권 초기에 치러지는 오는 6·3 지방선거를 계기로 개헌 추진에 시동을 걸어보겠다는 의지로 읽힌다.  이재명 정부의 국정 수행 지지율이 나쁘지 않고 국정 장악력이 강하고 정권 초기라는 잇점이 있다. 하지만 개헌 카드는 양날의 칼이기도 하다. 국정 동력은 물론 개혁 과제 추진에 적지 않은 부담이 아닐 수 없다. 개헌 카드는 모든 이슈를 빨아들이는 블랙홀이 될 수 있어 이재명 정부가 실제로 이번 지방선거에서 개헌을 강하게 밀어붙일지 주목된다. 이날 청와대 고위 관계자의 발언은 일단 여당이 애드벌룬을 띄워놓고 국회 진전 상황과 정국의 흐름을 봐 가면서 무리하지 않게 추진하겠다는 의도로 보인다.  pcjay@newspim.com 2026-02-03 12:37
사진
'법정소란' 이하상 변호사 감치 집행 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 한덕수 전 국무총리 재판에서 법정 소란으로 감치 명령을 받은 김용현 전 국방부 장관 측 변호인이 3일 구금됐다. 이날 서울중앙지법 형사합의34부(재판장 한성진) 심리로 열린 김 전 장관의 위계공무집행방해 혐의 재판 종료 직후, 김 전 장관 측 변호인으로 출석한 이하상 변호사에 대한 감치 명령이 집행됐다. 한덕수 전 국무총리 재판에서 법정 소란으로 감치 명령을 받은 김용현 전 국방부 장관 측 변호인이 3일 구금됐다. 사진은 김용현 전 국방부 장관 변호인 이하상 변호사가 지난해 6월 25일 서울 서초구 서울중앙지법에서 열린 김 전 장관의 구속영장 심문기일에 출석하는 모습. [사진=뉴스핌 DB] 재판이 끝난 이후 법무부 교정본부 직원들이 이 변호사의 신병을 확보한 것으로 알려졌다. 이 변호사는 법원 구치감에 머무르다 서울구치소로 옮겨졌다. 감치 기간은 총 15일이다. 지난해 11월 한 전 총리 재판부인 서울중앙지법 형사합의33부(재판장 이진관)는 김 전 장관에 대한 증인신문 당시 퇴정 명령에 응하지 않은 이 변호사와 권우현 변호사에 대해 감치 15일을 선고했다. 하지만 인적 사항이 특정되지 않았다는 이유로 교정당국이 수용을 거절하면서 집행정지로 풀려났다. 이후 이들은 감치 결정에 항고했으나 서울고법도 받아들이지 않았으며, 권 변호사의 경우 감치 5일을 추가로 선고받았다. hong90@newspim.com 2026-02-03 17:07
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동