“배터리용 유가금속 친환경 추출사업 개시, ‘K-배터리’ 공급망 안정화 기여할 것”

▲ 이성오 ㈜씨아이에스케미칼 대표

■CIS케미칼의 주요 기술 및 제품에 대해 소개해달라

지난 2012년 5월 설립된 CIS케미칼은 수입에 의존하던 반도체 및 산업용 구조세라믹 원료인 초미립 이소결성 알루미나의 국산화를 시작으로 반도체·디스플레이 생산 장비에 필요한 고순도 알루미나 양산을 통해 첨단 소재 전문기업으로 자리매김했다.

회사가 보유한 고순도 알루미나 제조기술은 알파입자 나노화 및 전이율 제어 기술, 건식 분쇄/분급 기술, 표면처리 기술 등이 핵심으로 고객이 원하는 크기의 분말을 저렴하면서 고성능으로 공급할 수 있는 것이 특징이다. 이를 통해 지난해에도 글로벌 종합 소재기업인 일본의 R사에 200만달러 규모의 고순도 알루미나를 공급하는데 성공했다.

CIS케미칼은 2차전지 분야 배터리 분리막의 열적·기계적 강도 향상을 위한 코팅용, 양극/음극 극판 코팅으로 고순도 알루미나의 적용 범위를 확대하고 있으며, 고순도 입자 및 형상 제어기술을 바탕으로 2차전지 양극재의 성능 향상용으로 사용되는 다양한 양극재 도핑소재인 금속수산화물(Co, Ba, B etc), 텅스텐복합산화물(WXO), 탄산리튬(Li2CO3)을 공급하고 있다. 또한 High-Ni 양극소재용 수산화리튬(LiOH·H2O), 초미립 알루미나 전구체(Al(OH)3)와 전고체 전해질용 무수 수산화리튬(LiOH), 2차전지 도전재 제조용 전이 알루미나(AlOOH)를 개발하여 공급하고 있다.

배터리 고객사가 요청하는 소재를 연구하고 공급하는 과정에서 배터리 산업의 성장성을 확인했고 가장 필요로 하는 것이 양극재 소재임을 파악하게 됐다. 이에 이차전지 유가금속 소재 사업을 본격적으로 확대하고자 폐자원을 가지고 고온·고압으로 원료를 침출시켜 불순물을 제어하는 선택적 침출 공정과 니켈, 코발트, 리튬 등 목적금속을 고순도로 추출할 수 있는 상조적용매추출(SSX) 기술을 확보했다.

이러한 기술력을 바탕으로 전남 광양 세풍산업단지에 지난 4월부터 1만평 규모로 이차전지용 유가금속 소재 생산 공장을 건설 중이다. 이곳에서는 양극재 전구체로 사용되는 △니켈금속/산화물 △MHP(Ni_CoOH·xH2O) △황산니켈(NiSO4·6H2O) △황산코발트(CoSO4·7H2O) △금속복합액(Ni·CoSO4) 등을 양산할 계획이다.

■이차전지용 유가금속을 친환경적이면서 생산성 높게 생산할 수 있는 핵심 기술인 CMS(CIS Multi Solutions) 공정에 대한 설명을 부탁드린다

삼원계(NCM, NCA 등) 배터리의 양극재는 니켈, 코발트, 망간 등을 적정 비율로 배합한 전구체와 리튬을 혼합해 만들어진다. 우리나라 배터리 양극재 기업들은 전 세계 생산의 약 20%를 차지하고 있으나 원료가 되는 전구체의 79%를 수입에 의존하며 수입액의 90% 이상은 중국에서 들여오고 있는 상황이다. 앞으로 IRA에 대응하려면 전구체의 대중 수입의존도를 반드시 낮춰야만 하며 날로 강화되고 있는 배터리 탄소발자국 및 공급망 검증에도 대응해야 한다.

이에 따라 국내외 기업들은 이들 유가금속의 공급망 다변화 및 가격 경쟁력 확보를 위해 저가의 저순도 광물이나, 폐기물, 스크랩, 제련 부산물, 슬러지 등 폐자원에서 유가금속을 회수하기 위한 기술개발과 설비 투자를 강화하고 있으나, 독자적인 기술력 부족으로 인해 중국의 업체와 합작을 통하여 국내에 공장을 건설하고 있는 상황으로, 독자적인 국내 기술의 확보는 전무한 상황이다.

CIS케미칼은 니켈, 코발트, 리튬 등을 친환경적이면서 생산성 높게 제조할 수 있는 독창적인 CMS(CIS Multi Solutions) 공정을 개발해 상용화하는데 성공했다. 현재도 파일럿 설비를 통하여 최적의 공정 조건을 확보하고자 끊임없이 운전 조건을 모니터링하고, 공정 합리화를 수행하고 있으며, 이를 바탕으로 광양공장에서 본격 양산을 시작할 예정이다. 또한 CMS 공정 기술은 국내 및 PCT 특허 출원, 기술자료 임치 등을 활용하여 개발 기술을 보호하고 있다.

CMS 공정은 다양한 부산물, 슬러지 등 다양한 원료를 선택적으로 침출할 수 있는 ‘하이브리드 습식공정’ 기술과 유가금속을 직접(Direct) 추출할 수 있는 ‘상조적(Synergistic) 용매추출공정’ 기술을 결합한 것이다.

일례로 배터리 양극재용 황산니켈을 생산하려면 순도가 높은 분말, 브리켓 등을 적용하는 방법이 있으나 가격이 비싸고 수급 불균형이 심화됨에 따라 순도가 낮으나 가격이 저렴한 MHP(니켈코발트수산화물), MSP(니켈코발트황화물) 등 중간재를 정제해 원료화하는 방법이 대세다.

이중 MSP는 MHP 대비 공정상 침출이 어렵고 위험하다는 인식으로 사용이 기피되고 있으나 CMS 공정은 고온고압 침출 기술로 침출이 어려운 중간재도 활용이 가능하기 때문에 수급 상황에 따라 다양한 폐자원을 선택해 동시에 니켈, 코발트 등 유가금속을 추출할 수 있는 것이 강점이다. 그래서 공정을 ‘하이브리드’ 라고 명명한 것이다.

또한 CMS 공정은 현재 널리 사용되고 있는 용매로 불순물을 단계적으로 먼저 제거해 최종적으로 유가금속을 추출하는 공정과 달리 유가금속을 직접 추출할 수 있어 경제적이고 친환경적이다. 기존 공정에서는 산 중화를 위해 다량의 중화제(NaOH)를 사용해야하기 때문에 고염폐수가 발생하고 이를 방지하기 위한 설비가 투입되는 악순환이 이어지며 나트륨(Na)이 최종 유가금속에 혼재돼 추출 효율도 저하되는 단점이 있다.

CMS 공정은 단계적인 불순물 제거 없이 필요한 유가금속 만을 직접 추출하기 때문에 불순물이 많은 저품위 원료도 활용할 수 있는 것이 가장 큰 장점이다. 이를 통해 재활용 효율을 높이고 가격경쟁력도 확보함으로써 ‘K-배터리’ 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대하고 있다.

자체 개발 CMS 적용 2023년 9월 광양공장 준공, 금속 기준 年 1만톤 생산 목표

2025년 매출 2,500억 달성, 추가 투자 위한 코스닥 상장 내년 상반기 본격 추진

▲ 씨아이에스케미칼 이성오 대표(右)와 안전웅 광양공장장이 CMS 공정 파일럿 설비에서 생산된 제품을 소개하고 있다.

■회사가 난공불락의 일본 소재시장을 개척할 수 있었던 원동력은 무엇인가

고순도 알루미나는 전통 세라믹 소재이면서 첨단 세라믹 소재다. 기본적인 물성에 대한 개발은 오래전 확립됐지만, 산업의 발전과 함께 사용처가 요구하는 형태로 물성의 변경과 제조공정의 개발이 이루어지고 있다.

회사는 지난 10년간 반도체 및 이차전지 분야에 사용되는 고순도 알루미나의 개발을 진행해왔고, 회사만의 독자적인 열처리(소성) 기술을 개발해 열처리 과정 중 불순물과 알파입자의 크기를 동시에 제어함으로써 가격 경쟁력을 높이면서 고품질의 제품을 생산할 수 있었다.

또한 일본 퇴직 기술진과 20년 이상 지속적인 관계를 유지하면서, 기술지도와 함께 일본 현지내의 고객사와의 소통 체계를 구축해 신뢰도를 높이고자 노력했다. 이와 같은 지속적인 기술개발과 고객사와의 상호 소통을 통해 일본 시장에 진출할 수 있었고, 현재는 R사 이외에도 고객사를 확장해 나가고 있다.

■이번 이차전지용 유가금속 사업을 계기로 지속적인 성장을 위해 기술특례상장을 준비하고 있는 것으로 알고 있다. 향후 계획은

회사는 2024년 3월경 코스닥시장 상장을 목표로 2022년 3월 신한투자증권, KB증권과 공동주관계약을 체결했으며, 이에 필요한 절차들을 단계적으로 진행하고 있다. 상장 후 공모자금을 활용해 추가적으로 CMS 공정이 적용된 공장을 증설하고 생산량을 확대시킬 계획이다.

2025년까지 약 600억원을 투자해 건설할 계획인 광양 공장은 1차(1~2단계) 사업으로 2022년 10월부터 시작해 2024년 8월 말까지 완공을 목표하고 있다. 그중 1단계 사업은 니켈 함유 슬러지(저순도 MHP) 등을 원료로 사용해 CNP40(니켈 40% 이상 MHP)를 주력 생산하는 공장으로서 오는 9월까지 완공할 계획이다.

또한 2단계 사업은 오는 10월에 착수해 2024년 8월 말 완공을 목표로 1단계와 연계해 고순도 황산니켈(NiSO4), 황산코발트(CoSO4), 수산화리튬(LiOH)을 선택적으로 각각 분리 제조할 수 있는 독자적인 CMS 공정 플랜트를 완성할 예정이다. 연간 1만톤(금속 기준)의 유가금속을 생산 공급할 예정으로 주력제품은 황산니켈과 황산코발트, 금속 복합액(Ni·CoSO4)과 수산화리튬(LiOH·H2O)이며, 2025년 약 2,500억원 매출을 예상하고 있다.

■국내 대다수를 차지하고 있는 중소 소재기업이 성장하기 위해서 필요한 점이 있다면

세계적인 글로벌 소재전문기업과 거래와 협력을 하면서 ‘어떻게 하면 국내 기업의 한계를 뛰어넘을 수 있을까’ 고민해보니 다양한 소재분야에서 연구와 혁신을 통해 차별화된 기술력을 지속적으로 개발하고 발굴하는 것이 가장 중요하다는 결론을 내렸다.

즉, 10년 후를 내다보면서 잘 할 수 있는 사업을 끊임없이 찾고 기업의 경쟁력을 갖추는 것이다. CIS케미칼도 배터리 소재 신사업을 추진하다가 기업 회생 위기를 겪는 등 부침이 있었지만 이러한 사업경험을 바탕으로 배터리 고객사들이 필요로 하는 것이 무엇인지를 알게 됐고 관련 기술개발을 통해 다시 일어날 수 있었다.

중소기업은 지금과 같은 산업 대전환시대에 대응이 쉽지 않아 위기를 기회로 살리지 못하기 때문에 정부와 대기업의 관심이 필요하다. 정부의 R&D 지원 강화, 대기업과 상생 협업관계 구축, 투자자금 조달 등 체계화된 시스템이 구축되고 가동된다면 우리나라에서도 글로벌 경쟁력을 가진 소재기업이 다수 발굴되고 성장할 것이라고 생각한다.

▲ CIS케미칼은 오는 9월 완공을 목표로 전남 광양 세풍산업단지에 1만평 규모의 이차전지용 유가금속 소재 생산 공장을 건설 중이다.

■마지막으로 CIS케미칼의 비전은 무엇이며 구성원들과 어떤 기업을 만들어갈 것인가

우리 회사의 비전은 ‘우리의 독창적인 기술로 무한자원 미래세계를 선도하여 후대에 풍요로운 미래를 열어주자’이다.

날로 경쟁이 치열해지고 변화의 속도가 빨라지고 있는 이때 뛰어난 기술력과 고객의 신뢰를 바탕으로 소재전문기업으로 확고한 위상을 다지고, 이차전지 4대 핵심소재에 필요한 신기술을 추가적으로 개발해 신성장동력으로 삼을 것이다.

이러한 목표 달성을 위해 조직의 자율성을 향상시키고 임직원 개개인의 역량을 높이는 새로운 기술문화를 정착시켜 회사는 지속적으로 성과를 내며 기업가치를 더욱 확대해 나가기를 기대한다.

그리고 기업의 목적은 이윤 추구라고 하지만 궁극적인 목적은 발생된 이윤을 인재육성과 국가와 지역사회 발전의 기여 등 사회적 책임을 다하는데도 소임을 다하겠다. 이번 광양 공장이 건립되면 60명 이상의 새로운 일자리가 창출돼 지역경제에 도움이 될 것이다. 앞으로 사업재편에 성공한 모범 소재기업으로 발돋움할 수 있도록 업계의 많은 관심과 협력을 당부드린다.