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신성장 동력 2개의 신형엔진, 포스코HY클린메탈 편

신성장 동력 2개의 신형엔진 [포스코리튬솔루션 & 포스코HY클린메탈] 2. 포스코HY클린메탈 편 텍스트 아래, 전기자동차 일러스트 좌측에는 행사에서 삽으로 흙을 푸는 관계자 이미지, 우측에는 투자협약식의 관계자이미지이다.

이차전지 소재사업은 포스코그룹 신성장 사업의 핵심이다. 이차전지의 시장규모는 매년 가파른 성장이 예상되고 그 원료와 소재를 확보하기 위한 전세계적인 경쟁이 이미 치열하게 진행 중이다. 포스코그룹은 2021년 4월과 5월, 포스코그룹의 이차전지 소재사업을 이끌 두 신형 엔진의 탄생을 알렸다. 바로 포스코리튬솔루션과 포스코HY클린메탈이다.

앞서 배터리 소재 공급 문제의 해결사 포스코리튬솔루션에 대해 자세히 알아봤다면, 이번에는 포스코 양극재 소재 밸류체인의 또 하나의 축 포스코HY클린메탈에 대해 알아보자.

l 포스코HY클린메탈, 양극재 소재 밸류체인의 중심

자동차업체들은 주행거리를 늘리기 위해 양극재에 다양한 소재를 혼합해 적용하는 다양한 연구를 하고 있다. 그 중에서도 니켈 함량이 80% 이상인 하이니켈 NCM(니켈-코발트-망간) 양극재가 높은 에너지밀도와 안정적인 성능으로 주행거리를 크게 늘릴 수 있어 주목을 받고 있다.

포스코HY클린메탈은 이 양극재에 들어가는 리튬을 비롯해, 니켈, 코발트, 망간을 리튬이온배터리에서 추출해 다시 양극재 소재로 공급하는 리사이클링 사업을 담당한다.

전기차 수요 증가와 양극재 고용량화에 따라 니켈 수요는 2021년 11만 5,000톤에서 2030년 121만 3,000톤까지 늘어날 전망으로 테슬라 등 완성차 제조사와 LG에너지솔루션 등 배터리 제조사는 원 소재를 확보하기 위해 직접 자원 투자도 하고 있다. 하지만, 니켈은 한정된 자원과 채굴과정에서의 친환경 공정을 요구하는 글로벌 완성차 제조사의 요구에 따라 공급이 제한적이어서 2025년 이후에는 공급부족이 심화될 전망이다.

포스코케미칼의 2030년 예상 니켈 수요는 20만 톤으로, 소재 조달의 그룹 내재화가 필요한 상황이다. 포스코그룹은 이와 같이 공급부족이 예상되는 니켈을 비롯한 핵심 이차전지소재를 확보하는 방안으로 배터리 생산과정에서 발생되는 스크랩 및 생산불량품이나 수명이 다한 폐배터리에서 원 소재를 추출하는 리사이클링 사업의 가능성에 주목했다.

포스코는 2020년 5월, LG에너지솔루션 폴란드 공장에서 발생하는 배터리 스크랩을 연간 1만 톤 수주해, 이차전지 리사이클링 사업에 본격적으로 착수하기로 결정했다. 2020년 12월에는 포스코이사회에서 투자승인을 받은 뒤, 90억 원을 투자해 폴란드에 리사이클링 상공정을 담당하는 단독 법인을 설립했다. 그리고 리사이클링 기술을 보유한 중국 화유코발트社와의 JV를 통해 한국 광양에 하공정을 담당하는 포스코HY클린메탈을 설립했다.

포스코는 포스코HY클린메탈 1단계 투자비 1,200억 원 중 780억 원을 투자해 지분 65%를 확보하고 지난 5월 7일 법인을 설립했다.

포스코HY클린메탈 사업추진 연표 이미지. 2020년 5월 LGES LiB 리사이클링사업자 선정 이후 12월 LiB 리사이클링사업 투자 승인, 2021년 3월 중,화유코발트社와 JVA 체결 이후 5월 7일 법인설립(POSCO-HY Clean Metal) 이후 5월 26일 공장부지매입(율촌산단 171,000제곱미터) 이후 5월 27일 부지조성공사 착수이후 5월 28일 전남도 투자협약식 체결 순서이다.

l 포스코HY클린메탈 생산 제품과 공정

포스코HY클린메탈의 공정은 크게 상공정과 하공정으로 나눌 수 있다. 상공정은 LG에너지솔루션 폴란드공장에서 배터리 생산과정 중 발생되는 스크랩을 수거해 분쇄하고 열처리를 거쳐 중간재인 BP(Black Powder)제조하는 공정으로 스크랩을 다시 자원화하는 의미가 있다.

리사이클링 사업개요 이미지. 전기자동차에서 발생한 폐배터리(폐배터리의 구성은 금속, 알루미늄, 전극물질, 플라스틱, 구리)가 폐배터리 분쇄공장으로 이동(폐배터리 자원화)하여 Black Powder로 중간원료化를 거치고 율촌산단의 리사이클링 공장으로 이동하여 황산니켈, 황산코발트, 황산망간, 탄산리튬과 같은 유가 금속으로 되어 새로운 배터리가 되어 다시 전기자동차에 쓰이는 구조에 대한 이미지.

사업구도는 아래 이미지의 순서와 같다. LG ES(폴) 스크랩 과정을 거쳐 PLCS(폴):포스코(한) Black Powder를 거쳐 P-HYCM(한):포스코(한)65%, 화유(중)35% 에서 Ni, Co, Mn, LC 를 거쳐 케미칼 전구체가 된다. 생산공정으로는 LiB스크랩을 거쳐 파쇄/선별을 거쳐 소성을 거쳐 Black Powder가 되며, 여기서 한국광양←폴란드 지역이동 이후 황산침출을 거쳐 용매추출을 거쳐 Ni, Co, Mn, LC가 된다.

상공정에서 생산한 BP는 한국 광양의 율촌산단에 건설 중인 포스코HY클린메탈 공장에서 유가금속을 추출하는 정밀 정제공정인 용매추출 공정을 통해 이차전지 소재를 생산한다.

l 2022년 7월 준공, 이차전지 친환경 리사이클링 공장

포스코는 2021년 5월 28일 화유코발트, 전라남도와 투자협약식을 갖고 광양 율촌산업단지 내 17만 1000㎡ 부지에 BP 1만톤을 처리할 수 있는 공장 건설을 본격적으로 시작했다.

포스코HY클린메탈은 2021년 8월 착공 후 2022년 7월 준공을 목표로 하고 있으며, 준공 이후 포스코케미칼을 비롯해 LG에너지솔루션 등 이차전지 제조업체들과 2022년 12월까지 제품 인증과정을 거쳐 2023년 1분기부터 제품을 판매할 계획이다.

리튬(40kg/대)은 가장 가벼운 금속으로 양극과 음극을 이동하여 충전/방전 역할을 수행하며 중간재 없이 양극재(90kg/대) 이차전지소재가 된다. 원료 에너지 밀도를 향상시키는 니켈(42kg/대)과 수명을 향상시키는 코발트(6kg/대), 안전성을 향상시키는 망간(2kg/대)는 중간재로 전구체(니켈, 코발트, 망간을 혼합한 금속반제품) 과정을 거쳐 음극재와 분리막, 전해액이 더해지며 양극재가 된다. 배터리는 배터리셀(배터리의 최소단위)이 모여 배터리 모듈(모듈1개당 12~48개의 셀)이되고 모듈이 모여 배터리 팩(팩1개당 8~40개의 모듈)*전기창 1대방 팩1개 장착*이 된다.

포스코HY클린메탈은 연간 니켈 2200톤, 코발트 700톤, 망간 600톤, 탄산리튬 2,100톤 생산 능력을 확보할 계획으로, 향후에는 포스코케미칼 양극재공장에 인접한 지리적인 장점을 살려 케미칼의 전구체 제조설비에 원료를 직공급하는 체계를 구축, 가공비를 획기적으로 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

좌측이미지는 전라남도 투자협약 체결에서 관계자들이 기념사진을 찍는 이미지. 우측은 공장 부지 이미지로 좌상단 포스코케미칼, 우상단 포스코리튬솔루션(예정) 하단 포스코HY클린메탈 공장 1단계와 아래 2단계 이미지.

▲2021년 5월 28일, 포스코HY클린메탈과 전라남도 ‘이차전지 친환경 리사이클링(재활용) 사업’ 관련 투자협약식 모습(왼쪽).

폐배터리 리사이클링 시장은 2030년 기준 전체 원 소재 수요의 20%를 차지할 것으로 전망되며, EU, 일본, 중국 등 전기차 주요 선도국들은 폐배터리 리사이클링 생태계 구축에 속도를 내고 있다.

포스코는 급성장하는 리사이클링 시장에 대응하기 위해 작년 확보한 연 10,000톤 규모의 전지스크랩 외에 추가 스크랩 수주를 추진 중이다. 장기적으로는 포스코HY클린메탈을 리사이클링 사업의 허브로 두고, 신규 스크랩 및 폐배터리는 지역 거점별 확보를 통해 글로벌 공급망으로 확대할 계획이다.

또한 2025년까지 습식정제기술을 고도화하고, 폐배터리 해체 공정이 필요 없이 전기로에 폐배터리를 직접 장입해 유가금속을 추출하는 건식제련 기술도 개발을 추진하고 있다. 그리고 기존 리사이클링 설비를 활용해 인도네시아나 호주 광산의 니켈 중간물을 정제하는 등, 종합 정제 컴플렉스를 구축해 2030년 기준 니켈 생산량을 3만톤까지 끌어올릴 계획이다.

l 언어와 문화차이를 극복한 하나의 성공 목표

포스코HY클린메탈은 중국 화유코발트와의 합작회사인 만큼, 사업의 성공을 위해 양국 임직원의 협력이 무엇보다 중요하다. 포스코HY클린메탈에는 화유의 검증된 리사이클링 기술과 노하우를 합작사에 적용하기 위해 현재 기술이사인 COO를 비롯한 기술진 4명이 한국에서 함께 근무 중이고, 곧 재무부장과 추가 기술진도 보강될 예정이다.

포스코HY클린메탈은 한국과 중국이 함께 협력해 하나의 목표를 향하고 있는 만큼, 언어와 문화 차이를 극복하기 위해 중국어가 가능한 인력을 파견해 화유코발트 임직원의 생활 전반을 지원하고 있다. 또한, 정기적으로 한국직원들과 중국직원들간의 간담회를 진행해 하나의 직장 동료로서의 상호 관계를 돈독히 해 나가는 중이다.

현재 포스코HY클린메탈의 임직원은 20여 명 정도의 소규모이지만, 이차전지 리사이클의 선두주자, 포스코그룹 이차전지소재 사업의 핵심원료를 공급하는 소재업체가 되는 꿈을 이루기 위해 최선을 다하고 있으며, 내년 하반기 공장 가동을 위해서 올해 지속적으로 인력을 확충할 예정이다.
중국 화유코발트 그룹 궈스란 생산기술실장(COO) 미니 인터뷰 내용.  첫번째 질문과 답변 내용. 어떤 계기로 한국에 오게 됐나요? 화유코발트와 포스코 양사가 배터리 리사이클링 분야에서 처음 시작한 합작 프로젝트에 참여하면서 한국에 왔습니다. 이런 의미 있는 합작 프로젝트에 참여하는 것만으로도 무척 영광이고 자랑스럽습니다.  두번째 질문과 답변 내용. 한국 입국 후 생활을 어땠나요? 한국에 처음 왔을 때 2주간의 격리 생활을 해야 했는데요. 격리 지정 숙소의 직원분이 친절하고 세심하게 챙겨주셔서 큰 어려움은 없었습니다. 격리 기간 중에 저를 비롯한 화유코발트 파견 직원들은 합작 프로젝트의 설계자료와 작업 계획을 재차 검토하고 정비했습니다.  세번째 질문과 답변 내용. 포스코와 함께하는 이차전지 리사이클링 사업에 대한 포부를 들려주세요. 포스코HY클린메탈에 출근해 처음으로 직장 동료분들과 소통했을 때, 많은 분들이 중국어를 조금씩 구사할 수 있다는 사실을 알고 무척 감명받았습니다. 또, 지우황 대표이사님과 동료 직원분들 모두 저희가 어떻게 지내는지 관심을 기울이시고 많은 도움과 조언을 주셨습니다. 호텔에서 격리할 때 역시 수시로 저희가 불편한 사항은 없는지 살펴주셔서 수월하게 회사와 주변 환경에 적응할 수 있었습니다. 한국에 와서도 타지에 있다는 이질감이 아닌, 회사의 일원으로 인정받는 소속감을 느꼈죠. 좋은 분들과 함께 일하고 생활하게 돼서 정말 행운이라고 생각합니다. 모두 함께 성실히 업무를 수행해 하루빨리 회사 건설 목표를 이루고 싶습니다.
 

포스코HY클린메탈 조직도 이미지. 총원 18명이며, 대표이사 산하 경영지원그룹이 있으며, 그 아래에 재무구매실, 생산기술실, 포스코 투자엔지니어링실 LiB리사이클링사업건설TF팀 이미지.

▲포스코HY클린메탈 조직도


포스코그룹은 두 신형 엔진인 포스코리튬솔류션과 포스코HY클린메탈과 함께 전세계 최고 수준의 이차전지 소재사업을 이끌어 나갈 계획이다. 앞으로 새로운 미래 먹거리, 이차전지 분야를 이끌어나갈 두 개의 신성장 동력 엔진의 성장과 활약을 기대해본다.

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