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<자막원문>

진행 한주엽 디일렉 대표

출연 정영운 엘피엔 대표

-오늘 어렵게 모셨습니다. 엘피엔(LPN)의 정영운 대표님 모셨습니다. 대표님 안녕하십니까.

“안녕하세요.”

-엘피엔(LPN)이라는 회사는 일반적으로 상장이 돼 있거나 이렇지 않기 때문에 일반 투자자들이나 이쪽 업계에 계신 분들 중에, 업계에 계신 분들은 잘 알죠. 일반인 분들은 잘 모르실 텐데. 이 재료 업계에서는 굉장히 많이 알려져 있단 말이죠. 반도체나.

“그렇죠. 원래 반도체 쪽에 먼저 알려졌었죠.”

-근데 이제 오늘 반도체 얘기할 건 아니고 2차 전지용 음극재에 대해서 좀 새롭게 개발했다는 내용이 있어서 저희가 소개해 드리려고 모셨습니다. 어렵게 모셨습니다. 지금 일반적으로 배터리의 4대 핵심 요소는 양극, 음극, 분리막, 전해질 이렇게 돼 있는데. 양극도 중요하지만, 음극도 되게 중요하잖아요. 배터리에서 음극이 하는 역할은 어떤 역할입니까?

“결국은 양극에서 나오는 리튬이온을 수용을 해줘야 이게 이제 에너지가 저장되는 거라서 그 리튬이온을 받아주는 그런 역할을 하는 거죠.”

-지금 음극재의 주요 소재는 뭐예요?

“전통적으로는 천연흑연을 많이 써왔고요. 최근에 이제 IT 분야는 여전히 천연흑연이 많고 이제 중대형 전기차나 이런 쪽으로 가면서부터는 이제 인조흑연이 수명이라든지 출력에 대한 부분의 메리트가 있어서 그쪽으로 좀 바뀌어 가고 있습니다. 그래서 지금 현재 매출 전체 시장의 포션도 인조흑연이 한 60~70%.”

-양이 많으니까 그렇겠네요.

“천연흑연이 대략 한 30% 정도 되는 것 같습니다.”

-천연흑연은 그냥 나온 걸 갖다 쓰는 거고 인조흑연은 뭔가 우리가 가공을 하는 걸 인조흑연이라고 합니까?

“그렇습니다.”

-어떻게 가공을 하는 거예요?

“천연흑연은 우리가 이제 흑연 광산에서 흑연광을 캐서 그 안에 있는 불순물들을 제거하고 입자들을 그냥 쓸 수 없어요. 그래서 동글동글하게 가공을 합니다. 그래서 그거를 이제 우리가 구상 흑연이라고 얘기하고. 구상 흑연을 국내 유일한 음극재 회사인 포스코 같은 곳에서는 중국으로부터 동그랗게 가공돼 있는 원료를 사서 거기다가 이제 피복을 입혀서 만드는 게 천연흑연이고요.”

-피복이라는 거는 어떤 거죠?

“천연흑연광에서 캐서 동그랗게 만들어도 입자 표면이 굉장히 거칠 거나 그다음에 비표면적이 되게 넓어서 바인더를 엄청나게 소비하거나 이런 문제점들이 있어요. 그래서 표면 에너지를 좀 죽이기 위해서라도 이 위에 하드 카본으로 한번 코팅을 해줍니다. 그래서 그런 공정이 이제 피복 공정이라고 하고요. 그렇게까지 공정을 해서 이제 1,000°C 열처리한 다음에 포스코는 그걸 판매하는 게 이제 천연 음극재고요.”

-셀 업체의 판매를 하고.

“네. 인조흑연 같은 경우에는 이제 철강이나 아니면 석유계에서 나오는 콜타르를 우리가 열처리를 해서 이걸 가지고 이제 코크스를 만들죠.”

-코크스를 만든다. 코크스를 우리 말로 하면?

“코크스. 일단 석유계 폐기물을 약간 좀 카본을 높였다고 보시면 돼요. 그거를 이제 흑연화를 어느 정도 시킨 게 이제 침상코크스가 돼요. 그거를 3,200°C 정도에서 열처리하게 되면 그게 인조흑연이 됩니다. 그걸 그대로 판매하는 거예요.”

-구체적으로 천연흑연과 인조흑연의 차이는 구체적으로 항목들이 있을 거 아닙니까? 수명이나 어떤 차이들이 있습니까?

“천연흑연 같은 경우에는 이미 흑연화가 매우 잘 발달돼 있는 상태를 이제 광물로 캐는 거잖아요. 그러다 보니까 이제 공정 비용이 많이 들진 않죠. 이건 싸요.”

-천연이 더 싸군요.

“네 그리고 이제 내부의 흑연화돼 있는 층상 구조가 엄청 잘 발달돼 있기 때문에 이것 자체가 용량이 꽤 많이 나와요.”

-용량이 많이 나옵니까? 용량이 많이 나온다는 거는 그거 기준을 어떻게 잡습니까?

“실제로 카본이 6개의 리튬이온이 1개씩 들어가게 돼 있거든요.”

-6개에 1개.

“네 그런데 이제 천연흑연 같은 경우에는 굉장히 흑연화가 잘 발달돼 있으면 내부에 이 비어 있는 공간이 거의 없이 다 오롯이 카본으로 돼 있는 용량으로 발현하거든요. 그렇기 때문에 이런 용량이 이제 카본 6개의 리튬이 하나 잡힐 때. 우리가 계산해보면 1그램당 한 372밀리암페어(mAh)/g가 이런 용량이에요.”

-1그램당 372밀리암페어(mAh)/g.

“근데 실제로 사용화해보면 이제 거의 이론화가 근접해서 지금 한 360밀리암페어(mAh)/g 정도까지 나오고 있죠. 천연흑연은.”

-인조흑연은요?

“인조흑연은 흑연화 구조가 천연흑연하고는 좀 다르게 돼 있어요. 약간 조금 더 짧은 분절들이 이렇게 모여 있는 형태로 돼 있어서 인조흑연은 용량이 대략 한 340밀리암페어(mAh)/g 정도로 좀 작죠. 대신 이제 리튬이온이 들어가는 걸 우리가 인터칼레이션(층상구조가 있는 물질의 층간에 분자, 원자, 이온이 삽입되는 현상)이라고 하거든요. 이 인터칼레이션 되는 채널이라고 해요. 그게 천연흑연은 전체 덩어리 큰 거를 작게 만들기 때문에 이 안에 마이크로 스트럭처는 변하지 않고 다 한 방향인데. 인조흑연은 이것들을 뭉쳐서 이 안에서 흑연화가 성장하기 때문에 배양이 무작위로 되거든요. 그래서 한 번에 리튬이온이 확 들어가고 빠지는 이 채널이 인조흑연이 훨씬 많아요.”

-그거는 어떤 효과를 가져옵니까?

“충전을 빨리 할 수 있고요. 출력도 빨리 나오고요. 그러다 보니까 이 입자 내에 스트레스를 받는 게 훨씬 적어요. 인조흑연이. 그래서 수명 특성이 좋죠. 대신 가격이 비싸요.”

-말하자면 이제 가격 비싸고 용량은 조금 더 적지만 나머지 부분에서는 인조흑연이 훨씬 더.

“훨씬 좋죠.”

-수명도 길고. 하여튼 더 비싼 거죠?

“더 비싸죠. 인조흑연이 비쌉니다. 인조흑연이 비쌀 수밖에 없는 이유가 그거 말고도 인조흑연을 만들려면 그 밑에 따라붙어야 되는 산업들이 또 있어요. 원료가 나와야 하잖아요. 철강 산업이나 아니면 석유 쪽 산업. 그래서 이 침상코크스를 확보할 수 있는 곳만 이걸 만들 수 있어요. 그래서 일본이라든지 중국에서 이런 일들을 많이 하는 거고.”

-한국에서는 그럼 인조흑연을 공급하는 업체가?

“이제 시도하는 게 포스코죠.”

-다른 데는 없습니까?

“없습니다.”

-그럼 지금 다 수입해서 쓰고 있습니까?

“지금 다 수입하죠.”

-일본 기업?

“중국이 많죠.”

-그렇군요. 근데 오늘 모신 것은 새로운 음극재가 어떤 개발 되었다 라는 걸 제가 사전에 좀 들어보니까 굉장히 획기적이어서 모셨는데. 어떤 겁니까?

“천연흑연을 만드는 법을 좀 우선 설명을 좀 드려야 되는데요. 천연흑연을 만들 때 이제 광산에서 캐서 이것들을 이제 안에 있는 불순물을 제거를 하고. 아까 구형화를 한다고 그랬잖아요.”

-동그랗게.

“일단 분쇄를 하면 모양이 그냥 어떤 모양이 일정하게 나오지 않는 형태로 부서질 거고. 그걸 가지고 배터리를 쓰기 위해서는 동그랗게 가공을 해야 돼요. 근데 만약에 이렇게 생긴 거를 가지고 우리가 이 안에 동그란 거를 뽑아낸다 그러면 이만큼만 뽑아낼 수 있어요. 나머지는 이제 이걸 쳐내서 이렇게 동그랗게 만들어내는 건데. 이 나머지 쳐내는 이것들이 실제로 동그랗게 나오는 것보다 훨씬 더 많습니다. 그래서 동그랗게 나오는 구상 흑연의 일드가 한 35%.”

-그거밖에 안 돼요? 100%면 한 65%는 버린다라는 얘기인가요?

“65%는 아주 미세한 파우더로, 이거 깎아내는 이 찌꺼기로 버려지죠. 그러면 실제로 광산에서 캔다고 할 때 그 일드가 35%밖에 안 되면 자원이 굉장히 많이 버려지잖아요. 그 버려진 찌꺼기를 쓸 데가 없어요.”

-그냥 버렸습니까? 기존에는?

“연필심에 조금 쓰고요. 필러나 그다음에 어디 땔감용으로 좀 쓰고 이런 거로 알고 있고 나머지는 거의 쓸 데가 사실 없습니다. 그래서 저희는 버려지는 찌꺼기 그걸 가지고 인조흑연을 만드는 거예요.”

-인조흑연을? 천연을 만들고 남은 찌꺼기를 갖고?

“인조흑연. 우리가 흔히 아까 제가 설명한 코크스에서 나오는 이런 인조흑연이라고 얘기할 수는 없지만, 결과적으로 나오는 모양이나 성능이나 이런 것들이 인조흑연처럼 되는 거예요.”

-어떻게 합니까?

“그 미세 분말을 저희가 개발한 공정과 장비로 눈 뭉치듯이 이렇게 뭉쳐요.”

-꾹꾹 눌러서.

“눈 뭉치듯 뭉쳐놓으면 이 안에 마이크로 스트럭처들이 마치 인조흑연처럼 뭉쳐지거든요. 근데 사실은 이러한 기술을 아이디얼하게만 생각했었지 실제로 구현한 적은 없었고. 제가 알기로는 이제 강원대학교에 있는 교수님께서 시도를 좀 했었고 또 다른 랩에서도 좀 시도했었는데. 실제로 한 며칠 정도 뭉치는 일을 해도 실제 얻어지는 일드가 굉장히 낮았거든요.”

-어떻게 뭉칩니까? 이 파우더를 그냥 뭉치나요? 뭘 섞어서 뭉치는 겁니까?

“최종 제품에는 남지 않지만 뭔가 섞기도 하고요. 제가 구체적으로 말씀드리기는 좀 어렵고.”

-그 특허 다 내놓으신 거예요?

“특허는 다 냈고요. 등록도 됐습니다. 그리고 저희가 지금 뭉친다. 이 뭉친다는 거에 대한 거를 실제로 저희도 랩에서 할 때는 잘 됐지만, 어느 사이즈를 키웠을 때도 이게 될 거냐. 그거에 대해서는 좀 불안감이 있었어요.”

-사이즈라는 게 동그란 구형의 사이즈를 얘기하시는 겁니까?

“네. 저희가 한 2~3마이크론(㎛)짜리 이 조각들을 가지고 전체적으로 뭉치면 대략 한 입자가 한 400~500개 정도 입자가 뭉쳐서 평균 입경이 한 15~20마이크론(㎛) 사이 정도 들어오게 돼요. 그런데 저희가 이제 한 5kg 정도면 사실은 굉장히 큰 베이스거든요. 이거를 한 10분 안에 거의 일드 80%까지 만들어서 나와요.”

-그러니까 천연흑연을 만들고 나서 만들 때 쳐서 버리던 거를 다시 갖고 와서 뭉치는 거를 해봤더니 거기서도 수율이 한 80% 정도 나왔다는 얘기예요?

“그렇죠. 나머지 20%도 다시 돌려서 제품으로 또 쓸 수 있습니다.”

-쓸 수 있겠네요.

“그래서 거의 100%를 쓸 수 있다고 보면 됩니다.”

-그렇게 했을 때의 특장점은 뭐가 있습니까?

“구형흑연을 들여오는 비용에 저희가 원료로 들어오는 가격은 한 4분의 1 정도 되는 것 같아요.”

-4분의 1. 아니 그러니까 원가만?

“그러니까 원료비가.”

-그걸 이제 또 뭉치는 작업.

“저희가 이제 포스코에서 천연흑연을 만드는 공정 대비 저희 공정이 조금 더 많겠죠. 이걸 뭉쳐야 되니까. 뭉치고 열처리하고 뒤 공정은 거의 똑같아요. 그러니까 이 공정 비용이 조금 더 들기 때문에 공정 비용이 조금 올라가고 원재료비가 훨씬 더 낮잖아요. 그러다 보니까 가격이 천연흑연하고 거의 엇비슷해지는 거고요. 이게 생산량을 늘리거나 또 투자비가 절감되고 빠지면 그러면 훨씬 더 경쟁 있는 가격이 나올 수 있죠.”

-천연보다도 인조하고는 말할 것도 없고요.

“그렇죠.”

-인조하고 천연하고의 기존 가격 차이가 어느 정도나 됩니까? 한두 배 정도 됩니까?

“두 배는 조금 안 되고요. 왜냐하면 인조흑연이 워낙 마켓쉐어가 크고 벌크를 움직이는 양이 크기 때문에 가격이 좀 더 많이 내려왔는데 그럼에도 불구하고 대략 한 30~40%는 비싸죠.”

-인조흑연이 30~40%는 비싸다. kg 당으로 팔죠?

“네.”

-kg당으로 파는데 하여튼 기준으로는 한 30~40% 인조는 비싼데. 지금 만드신 거는 천연보다도 더 싸게 만들 수 있다는 얘기고.

“네.”

-그것 말고도 지금 아까 말씀하신

것 중에 이제 용량·효율·수명·출력 뭐 이렇게 돼 있는데 어떻습니까?

“저희 검증된 거는 수명 특성은 검증이 됐어요.”

-수명 특성은 검증이 됐습니까?

“그리고 용량도 검증이 됐어요.”

-어느 정도입니까? 용량이 아까 인조가 한 340이고 천연이 360.

“저희가 한 350 정도 되고요.”

-딱 중간 정도 되는 거군요.

“그리고 수명 특성은 인조흑연하고 거의 똑같거나 더 좋아요.”

-아 그래요?

“그게 논리적으로 그럴 수밖에 없습니다.”

-그거는 지금 검증된 데이터라는 거는 어딘가에서 그거를 테스트를 해봤다는 얘기인가요?

“그렇죠.”

-어디서 했습니까?

“어디라고 말씀드리기는 좀 그렇고 메이저 플레이어에서 받았다고 보면 될 것 같습니다.”

-뭔가 셀을 만드는 회사인가 보네요. 아니 그러면 지금 이렇게 버려지는 천연흑연을 만들고 나서 버리는 거를 뭉쳐서 쓰겠다는 아이디어는 예전에 아까 강원대 이런 교수님도 말씀하셨고 했지만, 이게 지금 이렇게 나와서 뭔가 상품화까지 개발이 완료된 곳은 있습니까? 처음이에요?

“네. 처음입니다.”

-이거 얼마나 개발을 하신 거예요?

“원래 아이디어를 만들었던 건 한 10년 정도 된 것 같고요. 왜냐하면 제가 원래 출발이 배터리 엔지니어였거든요. 지금은 반도체 쪽 일을 하고 있지만 제가 엘피엔을 설립한 후에 저희가 이제 음극재 사업을 할 수 있는 여력을 만들기까지 시간이 좀 걸렸고. 본격적으로 시도한 거는 2015년부터 시도를 했어요.”

-2015년부터. 지금 이 만든 천연도 아니고 인조도 아니고.

“엄밀히 말하면 천연이죠.”

-엄밀히 말하면 천연인데 천연을 만들다가 나온 찌꺼기를 뭉쳐서 다시 만든 걸 재활용 천연이라고 해야 됩니까? 뭐라고 해야 됩니까? 그 회사 내에서 부르는 이름이 있던데.

“그래서 조립구상이라고 하죠.”

-조립구상.

“아주 작은 입자를 뭉쳐서 동그랗게 만들었다.”

-조립을 해서 동그랗게 만들었다. 조립구상. 이 말은 이런 연구계나 학계나 이런 데서 있던 말은 아닌 거고.

“없고요. 저희가 이제 외국에서 자료 요청을 하는 데가 있어가지고. 저희가 보내려고 이제 영어를 좀 뒤져보니까 ‘Conglobulation’이라는 단어가 있더라고요. 그게 이제 이렇게 뭉쳐서 동그랗게 만들었다. Granular하고는 좀 의미가 좀 다른 것 같고 그래서 그런 용어를 저희가 쓰고 있습니다.”

-그러면 이게 지금 이 제품. 조립구상 음극재는 자동차에도, 소형에도 다 쓸 수 있게 되는 겁니까?

“그렇죠. 저희가 궁극적으로 바라기는 인조흑연을 대체하고 싶은 거예요.”

-인조흑연은 시장 규모가 얼마나 됩니까? 계속 커지는 중이겠지만.

“시장 규모가 몇십 조라고 하는데 그게 이제 전체 음극재 시장이 2030년도에는 26조~27조 이렇게 얘기하더라고요. 그중에 인조흑연이 차지하는 포션이 70% 정도 될 거고요. 그래서 저희는 그 시장 규모는 2030년에는 인조흑연의 포션이 훨씬 커지고 실리콘 음극재 양도 커질 텐데 그래도 절대적으로 아마, 적어도 실리콘을 넣는다고 그래도 2030년도에 대략 뭐 한 10% 이상 뭐 이렇게 넣으면 많이 넣는 걸 거예요. 그럼 나머지는 인조흑연 혹은 인조흑연과 천원 흑연을 섞은 걸 텐데. 그중에서도 메이저는 인조흑연일 거거든요.”

-그렇죠.

“그러면 이 절대 시장의 크기는 굉장히 크다고 봐야죠.”

-실리콘 음극재를 아까 말씀하셨는데 그쪽도 개발을 지금 중이신데.

“네. 저희가 한두 세 가지 콘셉트를 지금 계속하고 있습니다.”

-그건 다음번에 한번. 오늘은 조립구상에 대해서 얘기를 하니까. 이게 지금 공장이 있습니까?

“지금은 저희가 연구소를 가지고 있고요. 음극재를 개발하는 연구소는 일반 그냥 조그마한 랩하고는 좀 달라서 연구소 건평만 한 500평 정도에 준 파일럿 정도 시설을 가지고 저희가 연구를 하고 있습니다.”

-준 파일럿이면 그 캐파는 어느 정도나 됩니까?

“저희가 지금 조립구상 기계. 저희가 자체 제작한 장비는 한 달에 한 10톤 정도 만들 수 있는 캐파를 갖고 있습니다.”

-지금 전기차 한 대에 들어가는 배터리에 음극재 인조흑연 얼마나 들어가요?

“60kg 정도 들어갑니다.”

-지금 이제 앞으로 이거는 사업을 어떻게 전개해 나가실 계획이십니까?

“저희는 2022년도 올해는 지금 파일럿을 좀 더 조금 더 확장해서 파일럿 검증을 좀 할 거예요. 그리고 이제 실제로 파일럿 하면서 저희가 중점을 둬야 될 것은 이제 자동화를 어떻게 할 것인가. 이거에 대한 검증을 이제 올해 22년도에 할 거고요. 왜냐하면 조립구상에 대한 파일럿은 이미 작년에 검증이 됐어요. 그리고 외부 메이저에서 결과가 1월에 바로 나왔고요. 그래서 22년도에 그렇게 하고 23년도에는 저희가 파일럿 매스프로덕션 라인을 해서 실증을 한번 할 겁니다. 그래서 풀 전체 공정을 다 갈 수 있는 공정을 하고 양산 설비를 준비를 할 거고요.”

-지금 셀 업체들하고는 계속 컨택을 여러 곳이랑 하고 계십니까? 어떻습니까?

“저희가 이 데이터 나오기 전까지는 컨택을 아예 안 했어요. 일단은 우리 자체적으로 평가한 결과는 사실은 잘 믿지 않고 그래서 아 여기서 했으면 이건 오케이 될 수 있는 정도의 결과가 이번에 나왔기 때문에 그걸 두고 이제는 셀 업체하고 이제 이야기할 때가 됐습니다.”

-결과가 지금 믿을 만한 어떤 묘령의 어떤 회사라고 말씀하셨는데. 그 결과 나온 항목이 수명하고 또 뭐가 있다고 했죠?

“수명. 이 수명 중에서도 이제 상온하고 고온. 그다음에 레이트 특성이라고 그래가지고 고율 방전에 대한 결과 그리고 팽창률에 대한 결과 이런 것들이 나왔죠.”

-관심 있으신 기업들은 보고 연락을 하시기 바랍니다. 대표님 오늘 여기까지 하겠습니다.

“네. 감사합니다.”

-감사합니다.

정리_장현민 PD

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