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

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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

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'젠슨 황 스캔들' 불똥 튄 백악관? [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 젠슨 황 엔비디아 전 최고경영자(CEO)와 중국 정보요원 의혹 여성 간의 불륜 스캔들 파장이 백악관에 번지며, 도널드 트럼프 대통령의 핵심 참모들이 이번 정치적 난맥상의 책임을 하워드 러트닉 상무장관에게 돌리기 시작했다. 12일(현지시간) 밤 월스트리트저널(WSJ)은 사안에 정통한 복수의 소식통을 인용해 러트닉 장관이 반도체 수출 통제를 지연시킨 행보, 퇴임하는 황 전 CEO와의 오랜 친분, 그리고 기존 행정부 인사들과의 불화 등을 이유로 행정부 내부의 집중 포화를 맞고 있다고 보도했다. 2026년 9월 2일(현지시간) 미국 노스캐롤라이나주 채플힐에서 열린 주요 20개국(G20) 혁신 장관 회의에서 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)(좌)와 악수하는 하워드 러트닉 미국 상무부 장관의 모습. [사진=로이터 뉴스핌] 러트닉 장관을 향한 압박은 황 전 CEO의 스캔들이 대통령 내각으로까지 번지고 있음을 보여준다. 소식통들에 따르면 이날 트럼프 대통령의 일부 참모들은 러트닉 장관을 둘러싼 내부의 거센 비판을 어떻게 수습할지 논의했다. 트럼프 대통령의 일부 정치적 측근들은 이미 대통령에게 러트닉 장관의 경질 방안을 건의한 것으로 전해졌다. 백악관은 성명을 통해 트럼프 대통령이 "상무장관과 그가 현대 역사상 가장 혁신적인 상무장관으로서 직무를 수행할 능력에 대해 전폭적인 신뢰를 유지하고 있다"고 밝혔으나, 추가 논평 요청에는 응하지 않았다. 상무부와 재무부 대변인 역시 논평을 거부했다. 비판론자들은 상무부가 미국산 인공지능(AI) 반도체의 동남아시아 수출 단속을 가로막으면서, 중국 정보원으로 의심받는 앨리스 황 같은 인물이 엔비디아와 사업할 수 있는 틈을 열어줬다고 지적한다. 실제로 상무부는 2024년부터 앨리스 황이 임원으로 있던 메가스피드 인터내셔널(이하 '메가스피드')의 반도체 수출통제 규정 위반 여부를 조사해 왔지만 블랙리스트(수출통제 명단) 등재까지는 나아가지 않아 국무부와 국가안보회의(NSC) 관계자들의 불만을 샀다. 현재 법무부는 앨리스 황과 연관된 다수의 수사를 주도하고 있다. 러트닉 장관은 트럼프 행정부 내에서 황 전 CEO와 가장 가까운 인사 중 한 명으로, AI 정책 결정 시 수시로 그에게 자문하고 그를 미국의 위대한 경영자 중 한 명으로 치켜세웠다. 황 전 CEO 역시 지난해 "러트닉은 행정부에서 내가 가장 자주 대화하는 인물"이라고 밝혔으며, 상무부는 이 발언 영상을 공식 소셜미디어에 게시하기도 했다. 트럼프 대통령의 일부 측근들은 러트닉 장관이 수출 통제에 소극적으로 대응함으로써 엔비디아와 황 전 CEO에게 방패막이 역할을 해줬다고 대통령과 고위 참모들에게 호소해 왔다. 정작 트럼프 대통령 본인도 중국 기업들이 미국산 반도체에 계속 의존하도록 만드는 것이 더 중요하다는 황 전 CEO의 논리에 동조하며 고강도 수출 제한에 반대해 왔고, 황 전 CEO의 불륜 사실을 보고받고도 조치를 취하지 않았다. 그럼에도 참모들은 지난해 관세 정책 혼선 등에 대한 기존 불만까지 더해 러트닉 장관에게 이번 사태의 책임을 집중시키는 모양새다. 행정부의 갈등은 최근 백악관 집무실 회의에서 폭발했다. 소식통들에 따르면 이 자리에서 스콧 베선트 재무장관과 고위 관리들은 상무부가 중국 및 안보 우려국으로의 엔비디아 칩 판매를 막지 못한 점을 놓고 러트닉 장관을 강하게 추궁했다. 2024년 대선 승리 후 정권 인수기 당시 재무장관 자리를 놓고 경쟁했던 두 장관은 그동안 산발적으로 충돌해 왔다. 황 전 CEO 스캔들로 행정부와 엔비디아의 유착 의혹이 불거지자 베선트 장관 등은 러트닉 장관에게 책임을 돌리려 했으나, 행정부 내 다른 인사들은 재무부 역시 앨리스 황이나 메가스피드를 제재하지 않았다며 베선트 장관에게 역공을 가했단 전언이다. 의회의 초당적 압박도 거세지고 있다. 수출 통제를 관할하는 상원 은행위원회의 팀 스콧 위원장(공화·사우스캐롤라이나)은 12일 밤 황 전 CEO와 러트닉 장관에게 다음 달 3일 청문회 출석을 요구하는 서한을 발송했다. 내년 민주당이 다수당이 돼 차기 상원 은행위원장으로 유력시되는 엘리자베스 워런 상원 은행위 민주당 간사(매사추세츠)도 조사를 예고한 상태다. wonjc6@newspim.com   2026-11-13 11:02
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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.
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