한때 시끄러웠던 니켈 시장 전쟁!!!

몇 달전만해도 이차전지 시장이 너무 시끌벅적했습니다. 러시아-우크라이나 전쟁도 겹치다 보니 자원의 중요성을 알게된 계기가 되었지만.. 다들 아시다시피 이차전지 시장에서 니켈의 소비가 너무 많아서 니켈의 대체가 필요하다고 하여 여러 대체 양극재들이 나오고.. 참 시끌벅적했었는데.. 오늘 기사보니.. 니켈 시장이 다시 안정화되었다고 하네요. 참 신기하게도.. 자원은 한정적일텐데.. 요동치다가.. 다시 안정화되고.. 이러한 자원 시장은 매번 볼수록 이해하기 어렵네요. 오늘은 이차전지에서 니켈이 왜 중요한지.. 그리고 대체 가능한지에 대해 포스팅 해보겠습니다.

출처 : 매일경제

이차전지는 크게 양극 소재, 전해질, 분리막, 음극 소재로 구분됩니다. 오늘의 포스팅은 양극소재로써 이차전지의 성능을 결정하는 요소중의 하나입니다. 양극재소재들은 이차전지 성능을 올리는 것보다는 안정화에 집중하였습니다. 그러다 사용하는 곳이 많아지게 되면서 점점 요구되는 성능을 만족하기 위해 용량증대가 계속이루어지게 되었습니다. 초기 LiCoO2 (LCO) 라고 하여 SONY에서 처음 제시한 이차전지 양극재로 많은 산업에서 적용되어 왔습니다. 

출처 : 금융투자협회

LCO에서 코발트 (Co)의 가격이 너무 비싸기에... 대체가 필요함을 느끼고 있었습니다. 현재는 전기자동차가 워낙 비싸다 보니 이차전지가 비싸다고 생각하셨는데.. 우리가 몇년 전만 하더라도 이차전지라 하면 정말 가격적으로 가볍게 생각해왔습니다. 그러다 보니 코발트를 사용하기에는 이차전지의 이미지를 만족하기 어려웠습니다. 그래서 개발하게 된 것이 LiNixCoyMnzO2 (NCM) 이라고 하여 코발트를 1/3만 넣고 나머지를 니켈 (Ni) 1/3, 망간 (Mn) 1/3을 넣어서 양극소재가 개발되었습니다. 개발 목적은 가격적 측면이었으나... LCO보다 용량이 더욱 증가하게 되면서 관심을 가지게 되었습니다. 니켈-코발트-망간의 조합이 가능함을 알게 됨으로써 이것저것 섞기 시작했습니다.

출처 : 공간정보와 인터넷지도

연구란 것이 단순한게 많이 해보는 사람이 가장 많이 아는 겁니다. 그러다 보니 여러 조합을 가지고 전지 성능을 평가하였고.. 지금 이슈가 되고 있는 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) 이라는 소재가 완성되었습니다. NCM811 소재의 발견은 당연히 결정구조라하여 메커니즘 시뮬레이션을 통해 발견될 수 있으나... 이 소재하나만이 이차전지 성능을 좌우하는 것이 아니고.. 성능을 나타내는 하나의 구성이기에.. 실험으로 발견되었습니다. NCM이라는 소재가 우리가 일본이라는 이차전지 세계에서 탈출하게된 소재가 아닐까 생각됩니다.

출처 : 뉴스토마토

NCM의 단점은 위험성입니다. 가격적으로, 성능적으로는 우수한 양극소재이나 안정성으로는 좋지 못한 소재입니다. 이러한 소재들을 안정적이게 만들기 위해 많은 연구자들이 노력하여 지금의 전기자동차에 사용하게 된 것이라 생각됩니다. 그런데.. 니켈이.. 가격이 이렇게 비싸게 될줄 누가 알았을까요? 니켈의 가격이 불안정하게 됨으로써, 전기자동차 시장이 불안해지고.. 특히 전기자동차 사고가 나니.. 더더욱 어려운 시기를 겪었습니다. 대체품이라하여 LiFePO4 (LFP)라는 소재가 등장하였습니다. 기존에 발견된 소재이었으나, 가격적인 측면에서.. 너무 어렵기에 대체품으로 나왔으나.. 진짜 LFP가 NCM을 대체할 수 있을지는 의문입니다.

출처 : 네이트뉴스

철(Fe)의 시장이 요동을 치게 되면 어떻게 될까요? 어차피 LFP가 답은 아니라고 생각이 듭니다. 불안한 NCM을 이렇게 안정적으로 만든 우리나라의 배터리 3사 (LG엔솔, 삼성SDI, SK이노베이션) 가 대단함을 느낍니다. 그리고 곧 전기자동차의 화재를 더더욱 낮출거라 생각합니다. 그래야... 리콜이라는 사태로 인해 회사가 휘청거릴 수 있으니깐요. 

출처 : 비즈니스워치

우리는 과거부터 알고 있는 게 있습니다. 자원 매장량은 곧 국가경쟁력이라고요. 예전에는 이러한 일들이 없어지는 줄 알았는데.. 다시금 자원전쟁이 시작되었네요. 우리나라의 경우는 악재일 수 있으나.. 잘 이겨내지 않을까 생각됩니다.