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▲(사진=이미지 투데이) |
[에너지경제신문 한상희 기자] 천정부지로 치솟던 전기차 및 배터리용 원자재 코발트와 니켈의 시대를 대체할 신기술이 제시돼 학계 및 관련 업계의 비상한 관심을 끌고 있다. 이 기술은 미국 대학에 재직중인 한국인 학자 연구팀이 개발한 것이어서 더욱 큰 관심을 끌고 있다.
3일 국제적인 온라인 과학 기술 전문 매체 Phys.org와 광산전문매체 마이닝닷컴(mining.com)에 따르면 텍사스주립대학 조경재 신소재공학과 교수(사진)가 이끄는 연구팀은 기존 리튬·이온 배터리를 대체할 리튬·황 배터리 제조 기술을 개발했다.이 연구결과는 나노 기술 분야의 세계 최고 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’에 게재됐다. 이 기술이 상용화되면 그동안 리튬·이온 배터리 원자재로 각광을 받아온 코발트 및 니켈을 몰리브덴으로 완전히 대체할 수 있게 된다. 이 경우 현재 톤당 10만 달러 안팎까지 치솟은 코발트 시세는 물론 최근 30% 이상 급등세를 보이고 있는 니켈 시세도 꺾일 것으로 보인다.
조경재 교수 팀은 "두 개의 유황 원자가 결합했을 때 몰리브덴은 거미줄의 실크보다 더 얇은 코팅의 두께를 조절하는 재료를 만드는 역할을 한다"며 "황의 약점인 불안정성과 비전도성, 낮은 에너지 밀도 등을 몰리브덴이 커버할 수 있게 되면서 전력 밀도를 높이고 결과적으로 리튬·황 배터리 상용화를 이끌 것"이라고 밝혔다. 연구팀이 개발한 리튬·황 배터리가 상용화될 경우 리튬을 양극, 탄소를 음극 소재로 쓰기 때문에 니켈과 코발트를 사용할 필요가 없다. 정세가 극히 불안한 콩고공화국이 주산지여서 수급 불안정까지 겹친 코발트를 대체할 수 있게 되는 것이다.
연구팀은 이와 함께 보다 값싸고 가볍고 안전하며(불이 나지 않음), 배터리 충전 성능이 기존 리튬·이온 배터리의 3~5배에 달하는 기술을 완성했다고 강조했다.
이번 연구를 이끈 조경재 교수는 "이 기술은 모든 사람들이 오랜 기간 찾아 헤매던 것"이라면서 "상용화 성공 시 배터리 업계의 돌파구가 될 수 있을 것으로 확신한다 "고 기대감을 드러냈다. 그는 이어 "연구팀은 다음 단계에서 물질을 완전히 안정화 시킬 계획"이라며 "다음 단계도 성공적으로 진행되면, 리튬·황 배터리를 상업 기술에 실질적으로 도입할 수 있게 될 것"이라고 덧붙였다.
조경재 교수는 서울대 물리학과와 대학원을 거쳐 매사추세츠공과대학(MIT)에서 박사학위를 취득했으며, 스탠퍼드대 조교수· 서울대 교수를 거쳐 현재 텍사스주립대 댈러스 캠퍼스에 재직중이다.
한편, 배터리 원자재 가격 폭등세는 진정될 기미를 보이지 않고 있다. 지난 3월 22일(현지시간) 런던금속거래소(LME) 코발트 현물 가격이 톤당 9만5500달러를 기록하면서, 상장 이후 최고기록을 갈아치웠다. 급증하는 전기차 수요에 힘입어 코발트 10만 달러 시대가 눈앞에 다가왔다.
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▲지난 1년 간 코발트 가격 변화 추이. 코발트 가격은 지난 달 21일(현지시간) 런던금속거래소에서 상장 이래 최고가를 찍었다. (단위=톤당 달러, 표=한국광물자원공사) |
코발트 가격은 콩고 세금 인상 이슈가 잠잠해지면서 이번주 소폭 후퇴하긴 했으나, 여전히 톤당 9만3500달러선에서 거래되고 있다. 이는 올 들 세 달 사이에만 24% 추가 상승한 것으로, 2016년 초 기록한 저점 7만5500달러 대비 4배에 달한다.
현재 코발트 수요의 절반 이상은 핸드폰에 사용되는 배터리가 차지하고 있으나 상승세는 현재 수요가 아닌, 미래에 대한 기대감에 힘입은 것이다. 폭스바겐, 다임러, 포드 등 세계 유수의 자동차기업들은 전통내연기관차를 버리고 전기차 채택을 가속화하고 있다.
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▲지난 1년 간 니켈 가격 변화 추이. 니켈 가격은 지난해 6월 13일 기록한 1년 저점 톤당 8720달러에서 3월 30일 현재 1만3245달러로, 52% 가까이 폭등했다. (단위=톤당 달러, 표=한국광물자원공사) |
니켈 가격 역시 고공행진 중이다. 망간, 코발트와 함께 자동차기업들이 전기차 배터리의 주요 성분으로 선호하는 니켈은 긍정적인 센티멘트에 힘입어 지난 30일 톤당 1만3245달러에 거래됐다. 이는 1년 전과 비교해 3분의 1 가량 상승한 것이다.
사실 니켈 생산량 중 배터리에 사용되는 비중은 5%에 불과하고, 전기차 전력 플랜트 사용비중은 1% 미만이라는 점을 고려할 때, 최근 니켈 가격 랠리는 순전히 심리적인 요인에 근간한 것으로 풀이된다.
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