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2차전지 필수품 황산니켈

2022-03-14

2차전지 필수품 황산니켈

Brand
STORY

인류 발전과 함께 해온 미래의 금속 니켈,
동전과 스테인레스에서
전기차 배터리 핵심소재로

7명의 손을 모으고 있는 사진

생활에 밀접한 니켈, 합금의 주요원료

평소 많이 들어본 익숙한 금속 니켈은 원소기호 28번 원소입니다.
니켈은 주로 스테인레스강을 만드는데 사용되며, 전 세계 니켈사용량의 약 70%가 철, 카드뮴과 합금된 스테인레스강을 만드는데 쓰입니다.

요즘은 그 사용이 많이 줄었지만, 우리 생활에 흔히 사용되는 동전은 비싼 니켈 가격 덕분에 구리를 합금한 백동으로 만들어져 사용되었습니다. 후에 산업 발전에 따라 니켈이 함유된 동전이 상용화 되기 시작 했는데, 대표적인 니켈 사용 동전은 미국의 제 3대 대통령을 지낸 토머스 제퍼슨의 초상화가 그려진 5센트 동전으로 니켈 또는 니클이라 불렸습니다. 5센트 동전이 니켈이 된 이유는 바로 니켈의 함유량이 다른 동전에 비해 많기 때문이었지요.

무기에서 평화적인 목적으로

니켈은 영국, 프랑스에서 니켈강철로 만들어져 군사용 철갑 제작에 쓰였고, 19세기 러시아에서는 니켈강철에 탄소를 입혀 더 강력한 철갑을 만드는데 사용 되였습니다.

최근에는 수술용 도구, 화학기자재, 가재도구 등 평화적 목적에 활용되고 있습니다. 또 강력한 산화방지제이기도 해 그릇, 팬, 주전자에 도금해 생활용품이 부식되지 않는데 사용되고 있습니다.
최근에는 휴대폰 등의 배터리에 사용되는 리튬전지 및 전기차 배터리 용 리튬이온 전지를 위한 양극재 주요소재로 니켈이 사용되고 있습니다.

원소기로 28번 니켈, 그 유래는?

니켈이 근대적으로 알려진 것은 1751년 스웨덴 광물학자이며 화학자인 크론스테드가 니콜라이트라는 광물에서 니켈을 개발하면서부터 입니다.

고려아연 직원들 모습
그 이전 독일에서는 니콜라이트 광석을 악마의 구리라는 뜻의 ‘쿠퍼 니켈’이라고 불렀습니다. 구리광석과 비슷한 니콜라이트를 구리광석으로 착각해 구리를 뽑아내려 했지만, 유해한 가스만 나오고 구리를 추출하지 못해 ‘니켈’이 악마처럼 구리 추출을 방해한다고 생각했기 때문입니다. 후에 크론스테트 남작은 쿠퍼니켈에서 구리를 뜻하는 쿠퍼를 빼고 니켈이라고 명명했습니다.

2차전지 산업의 중심에 선 미래의 금속 니켈

전기차 판매가 증가 하면서 고순도 니켈 사용량이 증가하고 있습니다. 그 이유는 바로 니켈이 배터리용 양극재의 주요재료이기 때문입니다. 좀 더 구체적으로 말하면 ‘황산니켈’이 리튬이온 배터리의 4대 원료인 양극재의 핵심 소재로 사용되고 있습니다. 황산니켈은 주로 고순도 니켈에 황산을 첨가해 만들어 지고 있습니다. 이렇게 만들어진 황산 니켈은 별도 가공 없이 바로 양극재 공정에 투입할 수 있어 생산 단계를 단축할 수 있습니다.

참고로 양극재는 니켈, 코발트, 망간 등을 적정 비율로 배합한 전구체와 리튬을 혼합해 만들어지고 있습니다.

황산과 니켈의 안정적인 생산과 공급을
위한 고려아연의 노력

고려아연은 세계 최고 비철금속 생산 기술력을 바탕으로 전기차 배터리 소재까지 사업을 확장하고 있습니다. 이미 비철금속 생산과정에서 나오는 아황산가스를 가공해 연간 150만 톤의 황산을 생산해 오고 있습니다.

또 1987년 설립한 자회사 코리아니켈을 통해 니켈 생산 기술을 보유해 스테인레스강의 주연료로 쓰이는 유틸리티니켈을 생산하고 있으며, 다양한 용도의 고순도 니켈을 수입해 국내에 공급하고 있습니다. 고려아연 자회사 켐코는 전기자동차, ESS 등에 사용되는 2차전지 양극재의 핵심 소재 중 하나인 황산니켈을 국내 최대 규모로 생산하고 판매하고 있습니다. 켐코가 황산니켈을 생산하고 판매하기 이전에는 국내 황산니켈 사용량의 대부분을 수입에 의존했으나, 켐코의 출범 이후로 국내에서 사용되는 상당량을 안정적으로 충당하고 있을 뿐만 아니라 해외 수출까지 진행하고 있습니다. 2020년 초반 일본 수출을 시작으로, 후반부터는 중국 시장을 개척하면서 수출 시장을 적극 확대했습니다. 이런 노력을 바탕으로 2021년 1억불 수출의 탑을 수상하는 실적도 쌓았으며 2019년 3천만 불 탑, 2020년에는 7천만 불 탑을 수상하는 등 황산니켈 생산과 수출을 점진적으로 늘려가고 있습니다. 또 2018년 3월에는 ISO9001을, 2019년 12월에는 ISO14001을 취득하며 생산력 뿐 아니라 품질 향상에도 초점을 두고 경영하고 있습니다.

황산니켈 생산 능력

자료 : 켐코, 미래에셋대우 리서치센터

고려아연은 더욱 우수한 품질의 황산니켈을 안정적으로 생산하기 위하여 지속적인 설비 개선과 기술 개발 등을 추진할 것이며, 이를 통해 환경 친화적, 미래 지향적 가치 경영을 위한 또 한번의 도약을 할 것이라 약속합니다.