전남 광양시 포스코퓨처엠 광양 양극재공장
연산 9만 톤…세계 최대 양극재 생산 공장
내년 추가 증설로 14만2,500톤 생산 능력
스마트팩토리·자동화 기술로 효율성 확대
전남 광양시 포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 김대완 부공장장이 22일 공장 내 소성로에서 양극활물질 제조를 위한 고온 열처리 공정의 중요성과 원리를 설명하고 있다. 포스코퓨처엠 제공
한 치의 오차도 없도록 하루에 300~500개 샘플을 정밀 자동 시스템으로 분석하고 있습니다.
안기현 포스코퓨처엠 광양공장 양극재품질섹션 리더
22일 전남 광양시 율촌산업단지 내 포스코퓨처엠 광양2공장에서는 전기차 등에 쓰이는 이차전지 소재인 양극재 생산이 한창이었다. 이날 하얀색 철판으로 둘러싸인 컨베이어벨트(소성로) 위로는 검은색 가루가 뭉쳐진 양극재 반제품들이 그릇(사가·saggar)에 담겨 높은 온도로 가열되고 있었다.
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양극재 생산을 위해서는 먼저 니켈, 코발트, 망간 등 원재료를 섞은 뒤 합성·탈수·건조를 거쳐 '전구체'를 만든다. 이후 전구체에 리튬을 섞어 열을 가열하는 '소성' 과정을 거친 뒤 기타 열처리를 하면 완성된다. 김대완 부공장장은 "전구체와 리튬 원료를 섞어 공정을 거치면 분말 상태에서 딱딱하게 굳어 배출된다"며 "고객사가 원하는 사이즈로 코팅을 하면 끝난다"고 설명했다.
이곳의 작업은 작은 오차로도 품질이 떨어지는 만큼 이물질 유입 관리와 계량이 가능한 자동화 시스템으로 이뤄진다. 또 하루에도 수십 차례 품질 검사와 관리를 실시해 품질을 관리한다. 이를 위해 원료, 반제품, 완제품 단계에서 300~500개의 샘플을 골라 로봇팔과 전자저울 등 정밀 자동 시스템으로 분석한다. 안기현 양극재품질섹션 리더는 "자동화 시스템으로 생산성 향상뿐 아니라 분석의 정확성을 높일 수 있다"고 강조했다.
포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 소성로 위에 놓여 있는 양극재 제품 모습. 포스코퓨처엠 제공
현재 이차전지 배터리 소재 기술은 '국가 핵심기술'에 이름을 올렸다. '고부가가치 선도기업'이라 불리는 포스코퓨처엠은 2010년 음극재 사업에 이어 2012년 본격적으로 '이차전지의 심장'이라 불리는 양극재를 만들기 시작했다. 양극재는 배터리 원가의 약 40%를 차지해 4대 소재(양극재·음극재·분리막·전해질) 중 비중이 가장 크다. 지난해 3월에는 최초로 높은 에너지 밀도와 안정성을 자랑하는 니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA) 하이니켈 단결정(single-crystal) 양극재를 만들면서 경쟁력을 강화했다.
광양공장, 양극재 생산 '대표 공장'으로
포스코퓨처엠 광양 양극재품질섹션 안기현 리더가 22일 전남 광양시 포스코퓨처엠 양극재 공장 품질분석실에서 로봇팔·자동 정밀 계량 시스템으로 원료 및 제품을 검사하는 분석 자동화 설비를 시연하고 있다. 포스코퓨처엠 제공
특히 광양 양극재 공장은 제철 회사로만 알려졌던 포스코가 이차전지 배터리 소재 핵심 기업으로 탈바꿈하는 데 심장부와 같다. 이 회사가 광양시에 조성한 '이차전지 소재 콤플렉스'는 연면적 53만2,000㎡(축구 경기장 약 75개) 크기에 달한다.
현재 양극재 생산을 위해 가동 중인 1공장(1, 2단계)과 2공장(3, 4단계)의 경우 연간 9만 톤의 양극재 생산 능력을 갖춘 규모로 단일 공장 기준 세계 최대 양극재 생산 공장이다. 이날 하이니켈 NCA 양극재 공장(5단계)도 추가로 공사에 들어가면서 내년부터 광양 공장은 총 14만2,500톤의 생산 능력을 갖는다.
전남 광양시 포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 전경. 포스코퓨처엠 제공
최근 전기차 수요 둔화로 지난해 배터리와 관련 소재 기업들의 실적이 좋지 않았지만 공격적 투자는 계속할 예정이다. 포스코퓨처엠은 올해 캐나다 퀘벡 공장 준공과 내년 광양 5단계 공장 증설 등을 추진 중이다. 양극재 생산 능력을 △2024년 21만5,000톤 △2025년 39만5,000톤 △2026년 44만5,000톤으로 키워 2030년에는 양극재만 연산 100만 톤에 달하는 생산 체제를 구축하는 것이 목표다. 2030년 목표로 하고 있는 매출액은 43조 원, 영업이익은 3조4,000억 원에 달한다.
김준형 포스코퓨처엠 대표이사는 "니켈, 리튬 등 원료 가격이 조금씩 오르고 NCA 단결정 양극재 주문 물량이 늘고 있다"며 "현재 수주받은 물량에 대해서는 계획대로 투자할 것"이라고 강조했다.
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