포스코, 친환경 소재로 미래 모빌리티 시대 선도

기가스틸·전기강판·수소차 소재로 친환경차 보급·확대 기여

이차전지 소재 양·음극재로 종합 소재 기업 역량↑

송도R&D센터에 전시된 포스코 전기차 배터리팩 PBP-EV (POSCO Battery Pack – Electric Vehicle). 가볍고 강한 기가스틸(흰색)이 배터리를 충격으로부터 안전하게 보호하고 전기차의 무게를 줄여준다.ⓒ포스코

포스코가 전기차, 수소차, 무인자동차 등 뉴모빌리티 시대에 발맞춰 미래 자동차용 소재 개발·생산에 앞장서고 있다.

자동차의 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 기가스틸, 전기모터의 효율성을 한층 개선할 수 있는 친환경 최고급 무방향성 전기강판인 하이퍼(Hyper) NO 등이 대표적이다.

또 그룹사인 포스코인터내셔널을 통해 전기차 모터의 핵심인 모터코어를 공급하고, 포스코케미칼을 통해 2차 전지의 핵심 소재인 양극재와 음극재 공급을 추진하는 등 토탈 솔루션 프로바이더(Total Solution Provider)로서 미래차 시대를 선도하겠다는 방침이다.

더 가볍고, 더 강한 친환경 ‘기가스틸’

포스코는 가벼우면서도 더 안전한 전기차용 차체, 서스펜션, 배터리팩을 구현하기 위해 ‘기가스틸’을 개발했다.

기가스틸은 1㎟ 면적당 100kg의 이상의 무게를 견딜 수 있는 초고장력강판으로 십원짜리 동전만한 크기에 25t 이상의 무게를 버틴다.

알루미늄, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등 경쟁 소재보다 더 강하고 가벼운 소재로, 알루미늄보다 3배 이상 강하고, 3배 이상 얇은 강판으로 가벼운 차체를 구현할 수 있다.

포스코의 기가스틸은 경제적이며 환경친화적이다. 알루미늄과 비교해 소재 가격은 3.5배, 가공비는 2.1배 낮춰 생산 비용을 효율적으로 절감했다. 또 자동차의 누적 CO2 배출량을 기존 대비 약 10% 감소시켜 환경을 보호하는 데 도움을 주며 착하고 똑똑한 소재로 손꼽히고 있다.

전기강판 ‘Hyper NO’로 전기차 모터의 에너지효율 극대화

포스코는 세계 최고 수준의 전기강판 Hyper NO로 만드는 구동모터를 개발했다. 모터는 전기자동차의 연비를 향상시키고 자동차의 성능을 높여주는 핵심 부품이다.

구동모터의 효율 향상을 위해 전력 손실이 낮은 전기강판이 요구되는데, 포스코 Hyper NO는 전기에너지를 회전에너지로 변화시키는 과정에서 필연적으로 생기는 에너지 손실을 최소화하고 효율성을 높일 수 있도록 개발됐다. 기존의 전기강판 대비 에너지 손실이 30% 이상 낮다.

포스코는 최근 접착제와 같은 기능을 하는 코팅을 전기강판 표면에 적용하는 이른바 ‘셀프본딩’ 기술을 개발했다. 셀프본딩 기술을 적용하면 용접 등의 물리적인 방식과 달리 전기강판의 전자기적 특성을 저하시키지 않아 모터효율을 향상시킬 수 있으며 소음이 적고, 기존의 용접 체결 방식 대비 모터코어의 에너지 손실이 10% 이상 낮다.

수소전기차 금속분리판 소재 Poss470FC

수소전기차의 핵심부품인 금속분리판 소재에 사용되는 고내식 고전도 스테인리스강 Poss470FC 역시 독자개발해 세계 최초로 상용화에 성공했다.

포스코는 2006년부터 수소전기차용 금속분리판 소재개발 프로젝트를 추진, 2010년부터는 현대자동차와 공동으로 부품개발을 진행했다. 2018년부터는 현대자동차의 양산 수소전기차 모델‘넥쏘’에 포스코 Poss470FC강을 적용하고 있다.

Poss470FC는 현대자동차 및 국내 연구기관의 내부식성, 전기전도성, 연료전지 내구성능에 관한 기초물성, 실차 내구성능 평가에서도 미국 에너지성(DOE)에서 2020년 수소전기차 상용화 목표를 상회하는 성능을 보였으며 장기 내구성(수송용 8000시간, 건물용 2만 5000시간 이상)과 실차 내구성능(가혹 내구성능 포함)에서도 우수성이 검증됐다.

또한 2018년 5월에는 국제 스테인리스강 협회(ISSF, International Stainless Steel Forum)에서 선정하는 신기술상(New Technology Award) 부문에서 국제적으로 혁신적인 소재로 평가를 받아 금상을 수상하여 기술력을 인정받기도 했다.

포스코가 세계 최초로 개발해 상용화한 Poss470FC는 향후 친환경차로 각광을 받고 있는 수소전기차의 높은 제조원가의 장벽을 낮춤으로써 수소전기차 보급 및 확대에 크게 기여할 것으로 전망된다.

이차전지 소재 핵심 양·음극재 토털 솔루션 제공

포스코의 종합 화학 및 소재 그룹사인 포스코케미칼은 전기차 배터리를 구성하는 4대 주요 소재 중 양극재와 음극재를 동시에 생산중인 한국내 유일한 기업으로, 우수한 기술역량을 바탕으로 양극재·음극재 토탈 솔루션을 제공하고 있다.

전기차 성능 중 소비자가 가장 중요하게 생각하는 부분은 ‘주행거리’와 ‘충전시간’인데, 양극재의 경우 전기차 주행거리, 음극재는 배터리 수명과 충전시간에 영향을 미친다.

포스코케미칼은 1회 충전시 주행거리 600km달성을 위해 에너지 밀도를 높이면서도 원가를 낮춰 경제성을 확보할 수 있는 High니켈 기반의 양극재를 개발하고 ‘10분 급속충전’을 위해 구조안정성이 높고 팽창성이 낮은 인조흑연 음극재 등 차세대 제품개발에 박차를 가하고 있다.

포스코케미칼은 2차전지 소재 생산능력 확장에도 박차를 가하고 있다. 포스코케미칼은 2차전지소재사업에서 2030년까지 세계 시장 점유율 20%, 매출액 22조원 달성을 목표로 하고 있다.

포스코-포스코케미칼-RIST 3사는 R&D 역량 및 인프라 결집을 통해 지난해 6월 이차전지소재연구센터를 개관했다. 이곳에서는 차세대 양극재, 음극재 제품개발과 포스코그룹의 2차전지 소재 원가경쟁력을 높일 수 있는 신공정을 연구하고 있다.

또 배터리 전문기업과 동일한 수준의 2차전지 성능평가 인프라를 구축, 자체 생산한 양극재·음극재로 구성된 전지를 만들어 고객들의 요구에 맞춰 다양한 평가를 수행할 방침이다.