수소·전기차 핵심소재 만드는 포스코…'미래 모빌리티' 속도 낸다

[창간 56주년] 다시 뛰는 국가대표 기업들

포스코 연구원들이 전기자동차 배터리팩 소재를 점검하고 있다. 포스코 제공

포스코는 최첨단 철강 신소재를 잇달아 선보이며 전기자동차, 수소전기차 등 미래 친환경 모빌리티 시대를 준비하고 있다. 수소전기차의 심장인 연료전지에 사용되는 금속분리판 소재, 전기차의 무게를 획기적으로 줄일 수 있는 기가스틸, 전기모터의 효율성을 한층 개선할 수 있는 친환경 최고급 무방향성 전기강판 등 미래 자동차용 소재를 타깃으로 한 철강제품을 개발해왔다.

계열사인 포스코인터내셔널은 전기차 모터의 핵심인 모터코어를 공급하고, 포스코케미칼은 2차전지의 핵심 소재인 양극재와 음극재를 생산하고 있다. 포스코그룹은 미래차를 구성하는 필수소재를 모두 공급할 수 있는 능력을 갖춰 미래 모빌리티 시대를 선도해나간다는 계획이다.

포스코가 만든 수소차의 심장

최정우 회장

포스코는 수소전기차의 핵심 부품인 금속분리판 소재에 사용되는 고내식 고전도 스테인리스강 ‘포스470FC’를 독자 개발해 세계 최초로 상용화했다. 포스470FC 개발은 핵심 소재의 혁신적인 원가 절감, 제조 공정 단순화에 기여했다는 평가를 받는다.

포스코는 2006년부터 수소전기차용 금속분리판 소재 개발 프로젝트를 추진하기 시작했다. 2010년부터는 국내 자동차업체와 손잡고 개발에 속도를 냈다. 그 결과 2018년부터 양산 수소전기차 모델에 포스470FC를 적용하고 있다. 그해 5월에는 국제 스테인리스강협회(ISSF)가 선정하는 신기술상 부문에서 금상을 수상해 기술력을 인정받았다.

과거 분리판 시장은 일본 업체가 주도했다. 일본 업체들은 티타늄으로 된 몸체에 카본(탄소계 물질)을 코팅해 분리판을 생산했다. 티타늄 분리판은 제조 공정이 복잡해 대량 생산이 쉽지 않다.

포스470FC는 코팅 공정 자체가 필요없다. 그 덕에 생산원가를 40% 이상 낮추고 무게도 약 30% 줄일 수 있다. 포스코가 상용화한 포스470FC는 수소전기차의 높은 제조원가 장벽을 낮춰 수소전기차 보급 및 확대에 크게 기여할 것으로 전망된다.

기가스틸 미래차 소재로 각광

포스코가 개발한 기가스틸은 ㎟당 100㎏ 이상의 하중을 견딜 수 있는 차세대 강판이다. 양쪽 끝에서 강판을 잡아당겨서 찢어지기까지의 인장 강도가 980MPa(1기가파스칼) 이상이다. 기가스틸로 명명한 이유다. 가로 10㎝, 세로 15㎝의 손바닥만 한 크기의 기가스틸에 1t가량의 준중형차 1500대에 해당하는 무게를 올려놔도 견딜 수 있다.

기가스틸을 자동차 소재로 적용하면 알루미늄 등 대체소재에 비해 안전성과 경제성을 높일 수 있다는 게 회사 측 설명이다. 가공성이 우수해 알루미늄 부품보다 더 복잡한 형상의 제품을 생산할 수 있는 것도 강점이다. 같은 면적과 두께 등 동일한 조건에서는 철강재인 기가스틸이 알루미늄 소재보다 3배 정도 더 무겁다. 하지만 강도가 훨씬 높기 때문에 알루미늄 소재를 사용하는 것과 비교했을 때 더 얇게 만들 수 있다는 설명이다. 미래 모빌리티 소재로 주목받을 것으로 기대된다.

전기차 배터리 핵심 소재 개발

포스코의 종합화학 및 소재 계열사인 포스코케미칼은 국내에서 유일하게 전기차 배터리를 구성하는 4대 주요 소재 중 양극재와 음극재를 모두 생산하는 기업이다. 전기차 성능 중 소비자가 가장 중요하게 생각하는 부분은 주행거리와 충전시간인데 양극재는 전기차 주행거리에, 음극재는 배터리 수명과 충전시간에 영향을 미친다.

포스코케미칼은 1회 충전 시 주행거리 600㎞ 달성을 위해 에너지 밀도를 높이면서도 원가를 낮춰 경제성을 확보할 수 있는 하이니켈 기반의 양극재를 개발하는 동시에 ‘10분 급속 충전’을 위해 구조 안정성이 높고 팽창성이 낮은 인조흑연 음극재 등 차세대 제품 개발에 속도를 내고 있다. 포스코케미칼은 생산능력과 기술력을 높여 세계 1위 2차전지 소재업체로 도약한다는 목표를 세웠다.

최만수 기자 bebop@hankyung.com