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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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히든스테이지 대상에 '심각한 개구리' 수상 [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최하고, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원하는 제4회 싱어송라이터 경연 대회 '히든스테이지'가 다수의 실력 있는 싱어송라이터를 발굴하며 막을 내렸다. 7일 서울 동대문구에 위치한 KOCCA콘텐츠문화광장 내 스테이지66에서는 제4회 '히든 스테이지'가 개최됐다. 이번 결선에는 김은찬밴드, 박희수, 신직선, 심각한개구리, 오아(OHAH), 윤준, 윤태경, 채수빈, 채비(Che!vee), 혼즈(Hon'z)까지 총 10팀이 이름을 올렸다. [서울=뉴스핌] 김현우 기자 = 유근석 뉴스핌대표가 7일 오후 서울 동대문구 KOCCA콘텐츠문화광장 스테이지66에서 열린 제4회 싱어송라이터 경연대회 '히든스테이지(HIDDEN STAGE)'에서 결선에서 최우수상을 수상한 참가번호 8번 심각한개구리와 기념촬영을 하고 있다. '히든스테이지'는 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최, 주관하고, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원한다. 2026.10.07 khwphoto@newspim.com 결선 무대에서 참가자 심각한 개구리는 '불을 밝혀라'를 선곡했다. 해당 곡은 비참한 세상 속에서도 서로를 일으켜주며 다시 살아가는 사람들의 노래로, 우리 마음속에 꺼져가는 불을 다시 밝히자는 내용이 담겼다. 무대에 오른 심각한 개구리는 안정적인 중저음을 자랑하며 경쾌한 분위기의 곡을 활기차게 이끌었다. 심사위원을 맡은 배순탁 대중음악평론가는 심각한 개구리의 무대에 대해 "제일 마음에 들었던 점은, 곡 주제의 독창성"이라고 밝혔다. 이어 "대혐오의 시대에 대해 희망을 놓지 말자, 선의가 흐르고 있다는 걸 노래했다는 게 가장 마음에 들었다. 인상 깊게 잘 들었다"고 호평했다. 정민재 심사위원은 "영상 심사 때부터 인상 깊게 들었다. 초반에는 긴장했던 것 같다. 후반으로 갈수록 잘 풀려서 자신만의 페이스로 잘 꾸민 것 같다. 음악적으로 매력적이라고 느꼈고, 본인의 메시지와 소리를 잘 가지고 있는 싱어송라이터라고 생각한다"고 덧붙였다. 예선부터 본선, 그리고 결선 무대까지 모두 끝낸 후 만난 심각한 개구리는 후련한 표정을 지으며 대상 소감을 전했다. [서울=뉴스핌] 김현우 기자 = 7일 오후 서울 동대문구 KOCCA콘텐츠문화광장 스테이지66에서 열린 제4회 싱어송라이터 경연대회 '히든스테이지(HIDDEN STAGE)'에서 결선에서 참가번호 8번 심각한개구리가 경연을 펼치고 있다. '히든스테이지'는 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최·주관하고, 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최하고, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원한다. 2026.10.07 khwphoto@newspim.com "일단 오디션이 끝나서 너무 후련합니다. 예선과 본선, 결선까지 세 차례나 진행이 됐기 때문에 긴장감이 유지되는 경연대회였어요. 일단 후련하다는 마음이 가장 크고, 대상을 받아서 너무 행복해요. 하하." 심각한 개구리는 결선 무대에서 다소 긴장한 모습을 보였지만, 심사위원의 호평을 받으며 대상과 상금 500만원을 품에 안았다. "수상은 사실 어느 정도 예상은 했어요(웃음). 심사위원들께서 너무 좋은 평가를 해주셨거든요. 그래서 기대를 해봐도 되겠다 싶더라고요. 또 이번 노래가 '히든 스테이지'의 취지에 맞는 음악이라고 생각했어요. 평소에는 마냥 긍정적인 음악을 만들었는데, 이 노래는 세상에 대한 불만을 포함한 노래였거든요. 그래서 이 곡으로 결선에 나가면 결과가 좋지 않을까 생각했는데, 대상을 받아서 너무 행복해요." 활동명 '심각한 개구리'에는 '심각한'이라는 말이 붙지만, '고민 끝에 행복을 노래하는 싱어송라이터'라는 의미가 있다. 그동안 행복하고 긍정적인 노래만 해온 심각한 개구리는 처음으로 세상에 대한 불만을 노래했다. "사실 밝은 음악만 했던 이유가, 부정적인 이야기를 하면 결과가 좋지 않을 거라는 생각 때문이었어요. 그런데 이번에 '불을 밝혀라'로 결선 무대에 나왔고, 심사위원들의 평가를 들으니까 속 깊은 어려운 이야기에도 진심을 담았을 때 결과가 좋을 수 있다는 걸 깨달았습니다. 앞으로 이런 어렵고 어두운 이야기도 용기 있게 펼칠 수 있을 것 같습니다." [서울=뉴스핌] 김현우 기자 = 7일 오후 서울 동대문구 KOCCA콘텐츠문화광장 스테이지66에서 열린 제4회 싱어송라이터 경연대회 '히든스테이지(HIDDEN STAGE)'에서 결선에서 참가번호 8번 심각한개구리가 경연을 펼치고 있다. '히든스테이지'는 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최·주관하고, 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최하고, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원한다. 2026.10.07 khwphoto@newspim.com 심각한 개구리는 싱어송라이터로 활동한지 10년이 됐다. 올해로 10년차에 접어든 그는, 이번 수상의 기쁨을 가족에게 돌리고 싶다며 환한 웃음을 지었다. "어머니는 가수로 활동을 하셨고, 아버지는 시인이세요. 그동안 오디션에 나가서 1등을 못했었거든요. 올해 목표가 1등이었는데, 이번 수상 소식을 부모님에게 먼저 전하고 싶어요. 저도 언론매체 뉴스핌에서 진행한 오디션에서 1등을 했다고 당당하게 전하고 싶어요. 부모님이 그동안 제 곡을 듣고 나서 부족한 점을 말해주셨는데, '불을 밝혀라'를 듣고 나서는 저만의 개성이 생긴 것 같다는 말을 해주셨거든요. 그래서 더 확신을 갖고 결선 곡으로 정했는데, 결과까지 완벽한 것 같아요." 제4회 '히든 스테이지' 대상이 주인공이 된 심각한 개구리는 앞으로의 음악 활동 계획에 대해 "상금을 단독 공연을 하는데 쓰고 싶다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 김규빈 기자 = 참가자 심각한 개구리가 7일 오후 서울 동대문구 KOCCA콘텐츠문화광장 스테이지66에서 열린 제4회 뉴스핌 싱어송라이터 경연대회 '히든스테이지' 결선에서 무대를 펼치고 있다. '히든스테이지'는 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최·주관하고, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원한다. 2026.10.07 "결선 때 부른 '불을 밝혀라'가 포함된 미니앨범이 10월 14일에 나와요. 앨범명이 '추락한 개구리'인데, 꿈과 희망을 갖고 세상을 비행했던 개구리가 세상의 풍파를 맞고 추락한 내용을 담았어요. 세상의 아픔과 외로움을 노래하려고 해요. 기존에 들었던 음악과 달리 진지하고 조용하고, 어쩌면 심각한 앨범인데 많이 들어주셨으면 좋겠어요. 그리고 이번에 받은 상금으로 단독 공연을 해보려고 해요. 공연을 할지 말지 고민했는데, 이렇게 된 거, 한 번 추진해 보겠습니다!" 제4회 '히든 스테이지' 심사는 배순탁, 김도헌, 정민재 대중음악평론가가 맡았다. 심사는 음악적 완성도와 가사 표현력 및 메시지, 가창력과 무대 표현력을 중점으로 진행됐다. 그 결과, 문화체육관광부 장관상인 대상(500만원)은 심각한 개구리가 수상했다. 이어 한국콘텐츠진흥원장상 최우수상(300만원)은 윤태경, 우수상(200만원)은 김은찬 밴드, 루키상(200만원)은 신직선에게 돌아갔다. alice09@newspim.com 2026-10-07 17:15
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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.
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