LFP 양극재 524만톤 시대…K소재, ‘고밀도’로 중국에 도전

리튬인산철(LFP) 양극재 시장이 전기차와 에너지저장장치(ESS) 수요를 타고 올해 500만톤 규모를 넘어설 전망이다. 중국 업체들이 에너지밀도를 높인 제품 생산을 늘리는 가운데 국내 소재 업체들도 양산과 고객사 확보에 속도를 내고 있다. 가격 경쟁력에 성능과 공급 안정성까지 갖추려는 경쟁이 본격화하는 모습이다.

21일 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 올해 글로벌 LFP 양극재 출하량은 524만톤으로 지난해 347만톤보다 51% 증가할 전망이다. 전체 리튬이차전지용 양극재 출하량에서 차지하는 비중은 중량 기준 77%에 이를 것으로 예상된다. 2024년 출하량 236만톤과 비교하면 2년 만에 두 배 이상으로 늘어나는 셈이다.

수요를 끌어올리는 축은 보급형 전기차와 ESS다. LFP 배터리는 삼원계 배터리보다 가격이 저렴하고 수명이 길어 두 시장에서 채택이 늘고 있다. 특히 인공지능(AI) 데이터센터 증설과 재생에너지 확대가 전력 저장 수요를 키우고 있다. 올해 상반기 글로벌 ESS용 배터리 출하량은 461.3GWh로 전년 동기보다 71% 증가했다.

다만 제품별 수급에는 차이가 있다. SNE리서치는 기존 3세대 이하 LFP 시장에는 공급과잉이 이어지는 반면, 일부 고밀도 제품은 공급이 빠듯하다고 분석했다. 중국 주요 업체들은 3.5~4세대 이상 고밀도 제품 생산을 늘리고 있다. 원재료와 인산철 조달 부담도 커지면서 후난위넝은 지난 8월부터 LFP 제품 가격을 톤당 2000위안(약 41만5000원) 인상했다.
고밀도화는 LFP의 약점인 낮은 에너지밀도를 보완하는 기술이다. 입자 크기와 분포를 조절해 같은 부피에 더 많은 양극재를 채우는 것이 핵심이다. 배터리 크기를 크게 늘리지 않으면서 저장용량을 높이는 데 유리하다. 탄소 코팅과 제조공정 개선을 통한 급속충전·저온 성능 확보도 경쟁 과제다.

망간을 더한 리튬망간인산철(LMFP) 개발도 진행되고 있다. SNE리서치는 LMFP가 기존 LFP보다 에너지밀도를 15~20% 높일 잠재력이 있다고 평가했다. 다만 망간 적용에 따른 전도성 저하 등을 해결해야 한다는 점에서 소재 조성과 공정 기술을 함께 개선하는 것이 중요하다.

국내 업체들은 고밀도 제품과 국내 생산 기반을 앞세워 중국 외 공급처를 찾는 배터리 업체의 수요를 겨냥한다. 엘앤에프는 이달 말 연산 3만t 규모의 LFP 양극재 양산을 시작하고, 내년 상반기까지 생산능력을 6만톤으로 확대할 계획이다. 지난 17일에는 SK온과 2028년 말까지 약 1600억원 규모의 LFP 양극재를 공급하는 계약을 체결했다. 양산 제품은 에너지밀도를 높인 3세대 LFP다.

포스코퓨처엠은 기존 생산라인 전환과 신공장 건설을 병행한다. 포항 하이니켈 양극재 라인 일부를 LFP용으로 바꿔 고객사 인증을 진행하고 있으며 올해 말 양산을 추진한다. 지난달에는 국내 배터리 업체와 내년부터 2032년까지 19만톤 이상 공급하기로 합의했다. 별도로 건설 중인 합작공장은 내년 양산을 목표로 한다.

성능을 높이면서 원가를 낮추는 공정 개발도 과제다. 엘앤에프는 전구체 공급망을 다변화하고 전구체 제조 단계를 생략하는 LFP 기술을 개발할 방침이다. 포스코퓨처엠은 향후 제철공정 부산물인 산화철과 그룹이 확보한 리튬을 활용해 원가 경쟁력을 높일 계획이다. 국내 업체들이 확보한 고객을 장기 거래처로 유지하려면 고밀도 제품을 일정한 품질과 경쟁력 있는 비용으로 공급하는 양산 능력이 뒷받침돼야 한다.

이다현 글로벌이코노믹 기자 dh2@g-enews.com