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[강소기업] 웰크론한텍, 니켈·리튬 고효율 추출장비…배터리 원가 확 낮춘다
기사입력 2020-10-20 04:05
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이기창 웰크론한텍 대표가 2차전지 농축설비를 설명하고 있다.

[사진 제공 = 웰크론한텍]

"일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 전기차 배터리를 지금보다 반값으로 낮추겠다고 공언했는데 우리 니켈과 리튬 농축·결정설비, 분리막 용제 회수 설비가 큰 도움이 될 것입니다.

"
최근 서울 구로디지털단지 내 웰크론그룹 본사에서 만난 이기창 웰크론한텍 대표는 "머스크 CEO는 배터리 양극재·음극재 기술에서 원가를 17% 절감하겠다고 했는데, 결국 양극재와 음극재 생산 플랜트와 에너지 재활용이 핵심이 될 것"이라고 말했다.


1994년 설립된 웰크론한텍은 유음료·제약, 식품제약설비, 폐수처리, 에너지절감설비 등 산업용 플랜트를 생산해왔다.

그러던 중 2016년 수산화리튬 농축·결정 설비 공급을 통해 2차전지 시장에 뛰어들었다.


2차전지는 양극재·음극재·분리막·전해질로 구성되는데 양극재는 2차전지 제조원가에서 40% 이상을 차지할 만큼 핵심 소재로 꼽힌다.

일반적으로 자동차배터리에 사용되는 리튬이온배터리 양극재는 니켈·코발트·망간(NCM) 또는 니켈·코발트·알루미늄(NCA)이다.

특히 글로벌 시장에서 선두를 달리고 있는 국내 배터리 업체들은 니켈 비중이 높은 하이니켈 배터리 개발에 박차를 가하고 있다.

가격이 비싼 코발트 대신 니켈 비중을 최대 90%까지 높여 원가 절감과 주행거리 증가 등 배터리 성능 향상을 동시에 노리겠다는 것이다.


이 대표는 "국내 배터리 업계는 주로 가공된 형태인 황산니켈을 수입하는데 고순도 니켈을 가능한 한 저렴한 가격에 확보하는 게 급선무"라고 말했다.


글로벌 컨설팅회사 맥킨지는 전기차 시장이 성장하면서 배터리용 니켈 수요가 올해 15만t에서 2030년 약 110만t으로 7배 이상 늘어날 것으로 전망했다.

수요 회복에 힘입어 최근 5개월 사이 니켈 가격도 40% 상승했다.


웰크론한텍의 황산니켈 농축·결정 설비는 황산니켈 수용액에서 고순도 니켈을 얻기 위한 공정에 도입된다.

고순도 황산니켈을 얻기 위해서는 불순물이 없는 양질의 결정을 생산해야 하는데, 기존 배치(Batch) 타입 정제설비는 수용액을 결정화해 원심분리와 건조를 여러 번 반복하다 보니 설비 가동과 정지가 빈번하게 발생해 공정 간 손실이 크다는 지적이 있었다.

웰크론한텍은 이 공정을 연속식으로 바꿔 생산효율을 크게 높였다.


이 대표는 "결정화, 원심분리, 건조, 포장 단계를 연속식 공정으로 일괄 턴키(Turn-key) 공급해 생산기간을 대폭 단축하고 원료 회수율은 높여 경제성을 확보했다"면서 "여기에 친환경 에너지 절감 폐열회수 기술을 적용해 스팀에너지 절감효율도 20배 이상 높였다"고 설명했다.


특히 웰크론한텍의 에너지절감설비에 적용된 MVR농축시스템은 사용된 증기를 기계적으로 압축해 온도를 높임으로써 열에너지 사용량을 최소화할 수 있는 고효율 농축공법이다.

농축·결정 과정에서 발생한 증발증기를 열원으로 재사용해 최대 94%에 달하는 높은 에너지 절감 효과를 볼 수 있다.

웰크론한텍은 국내 업체로는 유일하게 MVR 등을 이용한 대형 농축·결정설비를 생산하고 있으며, 독일 지이에이(GEA) 등 글로벌 업체와의 경쟁 속에서도 국내 주요 양극재 생산업체에 니켈 농축결정설비를 공급 중이다.


이 대표는 "니켈을 황산에 녹여내면 대량의 물과 불순물이 나오는데, 일정 온도와 압력에서 증발시키고 원하는 크기로 일정하게 결정을 만들어내는 게 기술"이라면서 "이 과정에서 엄청난 에너지가 소요되는데 증발된 증기의 온도와 압력을 상승시켜 재이용하는 시스템(TVR)과 폐증기를 재이용하는 시스템(MVR) 등을 통해 에너지를 절감하는 것도 중요하다"고 말했다.


또한 웰크론한텍은 수산화리튬 농축설비 시장에도 도전장을 내고 있다.

리튬 또한 2차전지 가격을 결정하는 핵심원료다.

리튬의 폭발성으로 인해 국내 양극재 생산업체들은 해외 업체의 수산화리튬 농축설비를 우선적으로 사용하고 있다.


웰크론한텍은 2018년 수산화리튬 농축·결정설비를 공급한 바 있다.

리튬생산 공정은 기존 12~18개월가량 소요되는 기존 자연증발식 리튬추출법과 달리 최단 8시간에서 길어도 1개월 내에 고순도(99.9% 이상) 리튬을 추출해 낼 수 있다.

리튬 회수율 역시 기존 30~40%에서 80% 이상으로 높아지고 수산화리튬, 칼륨 등 고부가가치 제품 병행 생산도 가능하다.


이 대표는 "글로벌 업체는 설비 제작에만 1년가량 소요되지만 우리는 6~7개월로 제작기간이 단축되고 고객 맞춤형 대응도 가능하다는 게 장점"이라고 말했다.


2차전지 분리막 제조공정에 사용되는 용제회수설비는 일본 업체 대비 비용이 낮으면서도 생산효율이 높다는 평가를 받으며 중국 업체로부터 러브콜을 받고 있다.


[특별취재팀 = 이덕주 팀장 / 신수현 기자 / 안병준 기자 / 이종화 기자]
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