포스코케미칼 양극재 공장 하이니켈 NCM 양극재가 제조되는 생산 라인 모습[포스코케미칼 제공·재판매 및 DB 금지]

(광양=연합뉴스) 조재영 기자 = 지난 13일 전남 광양의 포스코케미칼 양극재 공장.

전기히터로 온도를 끌어올린 소성로에서 뿜어내는 열기와 건조된 공기가 섞여 내부는 후끈했다. 하나로 연결된 듯한 거대한 생산설비는 강한 기계음을 내며 끊임없이 돌아갔다. 전기차 배터리에 들어가는 양극재를 생산하는 기지다.

양극재는 배터리의 용량을 결정하는 핵심 소재다. 니켈, 코발트, 망간을 섞어 만든 전구체에 리튬을 첨가해 만드는데, 전체 배터리 원가의 40%를 차지한다. 현재 가동 중인 광양 1, 2 단계 공장에선 연간 약 3만t의 양극재를 생산한다.

이날 언론에 처음 공개된 광양공장은 전 공정을 무인화한 '스마트 팩토리'로 눈길을 끌었다. 소성로를 거친 뒤 떡케이크 모양으로 판에 담겨 나온 검은색 미분 형태의 물질은 컨베이어벨트를 따라 다음 공정으로 이동했다.

포스코케미칼 양극재 포스코케미칼 양극재 광양공장에서 제조하고 있는 하이니켈 NCM 양극재의 모습 [포스코케미칼 제공·재판매 및 DB 금지]

소성로는 열로 서로 다른 물질을 섞는 설비로, 철을 만드는 용광로에 해당하는 핵심 설비다. 공장 관계자는 "소성로가 얼마나 많이 생산하느냐에 따라 양극재 생산량도 달라진다"고 설명했다.

포스코케미칼은 소성로 내부의 배열을 개선하고, 시간당 가공량을 늘리는 방식을 통해 생산 효율성을 건설 초기인 2018년보다 91% 이상 끌어올렸다고 한다.

원료 투입에서 생산 완료까지 걸리는 시간은 48시간. 전체 근무 인원은 80명이다. 공장 안에선 사람을 거의 찾아볼 수 없었고, 총 12대인 무인지게차(AGV)가 부지런히 오갔다.

이 회사의 정대헌 에너지소재사업부장은 "자동차 배터리 사들은 내연기관차와 경쟁하기 위해 배터리 원가를 지속해서 낮추는 작업을 하고 있다"면서 "이에 맞추려면 소재도 원가를 절감할 수밖에 없다"고 말했다. 무인공정을 통해 품질 향상과 원가 절감이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있었다는 설명이다.

포스코케미칼 양극재 광양공장 포스코케미칼 양극재 광양공장에서 에어슈팅 품질 모니터링 시스템이 가동되고 있는 모습. 제품 라인 14개소와 품질분석실을 공기 이송라인으로 연결해 리얼타임 품질 관리가 가능하다. 이차전지 업계에서는 포스코케미칼이 최초로 도입했다. [포스코케미칼 제공·재판매 및 DB 금지]

특히 '무인 공기 이송 장치'는 포스코케미칼이 자랑하는 설비다. 소성로에서 나온 반제품을 공기로 1층에서 7층 높이까지 올려보낸 뒤 입자 크기에 따라 분리하는 작업 등을 진행한다.

샘플 관리도 공기압을 활용한다. 제품 라인 14곳과 품질분석실을 공기 이송 라인으로 연결했다. 제조 현장에서 채취한 제품을 캡슐에 넣은 뒤 파이프라인을 통해 밀어 보내면 초당 5ｍ 속도로 30초 내 분석실에 도착한다.

공장 관계자는 "이차전지 업계에서 최초로 도입한 방식으로, 실시간 품질 관리가 가능하다"면서 "공장을 찾는 고객사도 가장 관심 있게 살펴보는 시스템 중 하나"라고 말했다.

광양공장 전체 부지 면적은 16만5천203㎡로, 축구장 20개 크기를 합친 규모다.

1, 2 단계 공장 옆 부지에는 철제 골조를 올리고, 지반을 다지는 작업이 한창이었다. 광양 3, 4 단계 공장 건설 현장이다.

3단계와 4단계 공장이 차례로 완공되면 포스코케미칼 광양공장은 2023년부터 연 9만t을 생산할 수 있게 된다. 양극재 9만t은 60kWh급 전기차 배터리 약 100만대에 활용될 수 있는 양이다.

포스코케미칼 양극재 광양공장 포스코케미칼 양극재 광양공장에서 AGV(Automated Guided Vehicle)가 공정에 원료를 투입하기 위해 이동하는 모습. 3만t 생산 라인에 총 12대의 AGV가 운영되고 있으며 원료 투입 후 제품이 출하되기까지의 전 공정을 무인화 운영된다. [포스코케미칼 제공·재판매 및 DB 금지]

광양공장이 생산하는 것은 하이니켈 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄) 양극재다. 현재는 LG에너지솔루션에 전량 공급한다.

NCMA 양극재는 1회 충전 때 500km 이상 주행이 가능하고 안정성이 높아 2022년부터 출시가 예상되는 3세대 전기차 배터리에 탑재되는 소재다.

3세대 전기차가 대중화되면 내연기관 자동차와 대등한 경쟁이 가능해 전기차 대중화의 기폭제가 될 것으로 시장은 보고 있다.

UBS의 올해 발표에 따르면 글로벌 전기차 시장은 2020년 300만대에서 2030년 3천550만대까지 연평균 28% 수준의 성장세를 보일 것으로 전망됐다.

포스코케미칼 관계자는 "급변화하는 시장 환경에 대응해 2025년까지 글로벌 1위 수준의 양극재 양산 능력을 확보할 것"이라며 "현재 4만t의 연산 능력을 2025년 27만t, 2030년 40만t까지 확대할 계획"이라고 말했다.

포스코케미칼 양극재 광양공장 포스코케미칼은 양극재 광양공장의 3, 4단계 증설을 진행하고 있다. 증설부지 앞에서 공사 현황을 설명하는 모습. 증설을 통해 포스코케미칼은 현재 4만t의 양극재 생산능력을 2023년부터 10만t으로 높이게 된다. [포스코케미칼 제공. 재판매 및 DB 금지]

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