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포스코, 양자컴퓨터로 배터리 신소재 개발 '속도' 낸다

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포스코, 양자컴퓨터로 배터리 신소재 개발 '속도' 낸다

서울 대치동 포스코센터 앞에 설치된 포스코 조형물. 사진=연합뉴스이미지 확대보기
서울 대치동 포스코센터 앞에 설치된 포스코 조형물. 사진=연합뉴스
포스코 홀딩스(이하 포스코)는 배터리 소재를 시뮬레이션하는 새로운 기술을 개발하기 위해 양자 컴퓨터 회사인 큐씨웨어(QC Ware Corp)와 파트너십을 맺었다고 7일(현지시간) 발표했다. 이 파트너십은 전기 자동차 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라 기업들이 더 오래 지속되고 충전 시간이 더 짧은 배터리용 지속 가능한 소재를 조달하기 위한 혁신적인 방법을 계속해서 모색하고 있는 상황에서 이루어졌다.

새로운 배터리 설계를 설계하려면 테스트가 필요하며, 이는 시간과 비용이 많이 소요될 수 있다. 에너지 전환 경쟁에서 양자 컴퓨터는 프로세스 속도를 높이고 일부 기업을 앞서게 하는 도구가 될 수 있다. 배터리 설계자가 실행 가능한 재료를 시뮬레이션하는 데 컴퓨터가 이미 사용되고 있다. 그러나 양자 컴퓨터는 한계를 제거하고 비용을 절감하여 배터리 설계 프로세스의 속도를 높일 수 있다.
한국 정부는 배터리 산업에 대한 지원을 확대하고 있다. 2023년에는 전기차 배터리 분야에 정책자금 약 1조 300억원이 지원될 예정이다. 또한, 배터리 기업들은 국내 생산능력 제고를 위해 8조원 규모의 투자 프로젝트를 계획 중이며, 정부는 이를 위해 수출 촉진을 위한 핵심광물 등 해외자원개발 세제를 지원할 계획이다.

포스코와 큐씨웨어는 한국 정부의 지원금을 활용해 리튬 배터리용 고체 전해질을 현실적으로 시뮬레이션할 예정이다. 그런 다음 회사는 이미 사용 중인 최상의 접근 방식과 새로운 양자 컴퓨팅 방법을 벤치마킹하기 위해 노력할 것이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단(NRF)이 지원하고, 포스코 미래기술연구원이 주도한다. 포스코홀딩스는 올해 초 '양자컴퓨팅 기반 친환경 소재 시뮬레이션 기술 개발' 과제로 '양자컴퓨팅 기반 양자우위 챌린지 연구'지원금을 신청했다.

◇양자 컴퓨팅, 도전과 기회


큐씨웨어(QC Ware)는 양자 컴퓨팅 소프트웨어 분야에서 선도적인 기업이다. 2014년에 미국 실리콘밸리에서 설립된 이 회사는 기계 학습과 화학 시뮬레이션을 전문으로 하며, 다양한 양자 및 고전 컴퓨팅 하드웨어를 개발하고 있다.

양자 컴퓨팅은 양자역학의 원리를 활용하여 정보를 처리하는 기술이다. 일반 컴퓨터는 0과 1의 비트로 정보를 표현하고 연산하지만, 양자 컴퓨터는 0과 1의 중첩 상태를 가질 수 있는 큐비트를 사용한다. 이렇게 하면 여러 비트의 정보를 한 번에 처리할 수 있어서, 일반 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 효율적으로 문제를 해결할 수 있다.

이로인해 암호 해독, 최적화 문제, 재료과학, 금융 모델링 등의 분야에서 양자 컴퓨터는 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

그러나 양자 컴퓨터의 개발은 아직 초기 단계에 있으며, 많은 기술적 도전 과제가 남아 있다. 양자 컴퓨터는 매우 낮은 온도에서만 작동할 수 있기 때문에, 복잡한 냉각 시스템이 필요하다. 또한, 모든 문제에 유용하지는 않으며, 양자 컴퓨터가 가장 잘 작동하는 분야를 찾는 것은 쉽지 않다. 마지막으로, 양자 컴퓨터는 많은 에너지를 소비하며, 환경에 부정적인 영향을 줄 수 있다.

큐씨웨어는 이러한 도전 과제를 극복하기 위해 끊임없이 연구하고 개발하고 있다. 큐씨웨어는 양자 컴퓨팅 소프트웨어의 성능과 안정성을 향상시키고, 다양한 산업 분야에서 양자 컴퓨팅의 적용 가능성을 탐색하고, 에너지 효율성과 환경 친화성을 고려하고 있다.

◇포스코, 배터리 소재 개발 가속화


포스코는 전기차 배터리 산업에서 선두주자가 되기 위해 다양한 투자를 진행하고 있다. 그 중 하나로, 포스코는 아르헨티나의 옴브레 무에르토(Hombre Muerto) 염호에서 리튬을 추출하여 전기차 배터리를 제조하는데 필요한 핵심 소재인 수산화리튬을 생산하고 있다.

이 염호는 전 세계 리튬의 65%가 매장된 '리튬 삼각지대'에 위치해 있다. 포스코는 이 염호에서 연간 2만5000톤의 수산화리튬을 생산할 수 있는 공장을 건설하였으며, 2024년 상반기에 상업 생산을 시작할 계획이다¹. 또한, 2028년까지 아르헨티나 내 리튬 사업을 최대 10만톤까지 확대할 계획이 있다.

포스코는 국내에서도 리튬 사업을 진행하고 있다. 포스코는 전남 율촌산업단지에 위치한 포스코필바라리튬솔루션의 수산화리튬 공장을 준공하였다. 이 공장은 전기차 배터리 원료인 수산화리튬을 국내에서 처음으로 상업적으로 생산하게 되었다.

옴브레 무에르토 염호에서의 리튬 사업은 포스코뿐만 아니라 세계 최대의 기업들과도 접점을 가지고 있다. 이 공장은 리벤트 코퍼레이션 등을 포함한 여러 기업들과 함께 운영되고 있다.

포스코그룹은 배터리 원료인 리튬과 니켈, 그리고 소재 제조, 폐배터리 재활용에 이르는 전 과정을 아우르는 가치사슬을 구축하고 있다. 이들은 배터리 금속 공급망을 독립적으로 운영하고, 중국 기업에 대한 의존도를 줄이는 것을 목표로 삼고 있다. 이런 투자와 노력을 통해 포스코는 전기차 배터리 산업에서 리더의 위치를 확고히 하고 있다.

이번 파트너십은 포스코의 이러한 노력의 일환으로 볼 수 있다. 양자 컴퓨팅을 활용하면 배터리 소재의 성능과 안정성을 빠르고 정확하게 평가할 수 있기 때문에, 포스코는 리튬과 니켈과 같은 배터리 원료의 효율적인 사용과 고품질 배터리 소재의 개발을 위한 연구를 더욱 가속화할 수 있을 것으로 전망된다.


홍정화 글로벌이코노믹 기자 noja@g-enews.com