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[에코프로 NCA양극재 히스토리] 세계 정상을 향한 에코프로 NCA의 여정! 2025.08.18

친환경 사업을 모태로 하는 에코프로가 본격적으로 이차전지 사업에 뛰어들게 된 계기는 2004년 10월, 전해질 유기용매 생산에서 협력하던 제일모직이 ‘초고용량 양극활물질 공동개발’을 제안하면서부터였습니다. 당시 제일모직은 이차전지 소재 사업 확대를 위해 에코프로에 전구체 개발을 맡기고자 했습니다. 2003년 전해액 유기용매 생산으로 이차전지 소재사업에 진출한 지 1년 만에, 에코프로는 전구체 사업에도 발을 들이게 된 것이죠. 하지만 시작부터 난관이 기다렸습니다. 에코프로가 주력으로 개발하려 한 NCA 전구체는 까다로운 공정과 높은 비용 때문에 시장에서도 환영받지 못하는 소재였습니다. 그럼에도 에코프로는 LCO의 용량 한계와 코발트 가격 급등을 내다보고, 미래는 NCA에 있다고 판단했습니다. 일본에서도 단 세 곳만 보유한 고난도 기술이었지만, 제일모직으로부터 초기 기술을 전수받아 개발에 착수했죠. 2004년 당시 에코프로 직원은 30명도 되지 않았고, 장비도 턱없이 부족했습니다. 필요한 장비를 구하지 못하면 직접 만들었습니다. 입도분석기 대신 현미경으로 시료를 촬영하고, 수기로 입도 변화를 기록했죠. 펌프의 무게를 매분 확인하며 실험을 이어갔습니다. 그렇게 1년여의 시행착오 끝에 2005년 12월, 니켈 비중 80% 이상의 하이니켈 NCA 전구체 국산화에 성공합니다. 그리고 2006년, 제일모직이 NCA 양극재 사업 전부를 매각하겠다고  나서자 에코프로는 양극재 개발 권한·특허·삼성SDI 영업권까지 포함된 사업권 인수를 결단합니다. 미래를 건 선택이었습니다. 2008년 1월, 에코프로는 NCA 양극재 40톤과 전구체를 생산할 수 있는 설비를 준공하고, 3월에는 양극재 제1공장을 완공했습니다. 이차전지 시장에 출사표를 던진 지 5년 만의 일이었죠. 특히 전구체와 양극재를 일괄 생산할 수 있는 국내 최초의 라인이었습니다. 하지만 이전받은 기술은 걸음마 수준에 불과했습니다. 에코프로는 자체적으로 노하우를 쌓아가야만 했죠. 양극재 개발 초기 테스트에만 20억 원이 투입됐고, 공장 설계와 시공까지 연구진이 직접 도맡았습니다. 삼성SDI의 품질 승인은 또 다른 장벽이었습니다. 잔류 리튬 제거와 금속 불순물 관리에서 일본 제품에 미치지 못했죠. 이에 전 공정에 자석을 설치해 철 이물을 제거하고 공정을 개선한 끝에 2008년 9월, 삼성SDI에 첫 납품을 시작합니다. 하지만 곧 NCM의 부상으로 주요 공급처를 잃을 위기에 놓입니다. NCA는 고용량·고출력 장점이 있었지만 대량 생산이 어려웠죠. 이에 비해 NCM은 값이 저렴하고 MP3, PDA 등 소형 IT기기에 적합해 시장 점유율을 넓혀갔습니다. 결국 삼성SDI도 전동공구용 NCA를 NCM으로 대체했죠. 하지만 곧, 당시의 NCM으로는 성능 저하 문제가 발생했고 2011년 다시 에코프로의 NCA를 찾게 됩니다. 에코프로 NCA가 세계 정상에 설 수 있었던 결정적 기폭제는 일본 소니와의 공급계약이었습니다. 2011년 동일본 대지진으로 소재 공급망에 차질을 빚은 소니는 해외 공급처를 물색했고, 일본 ‘배터리 재팬’ 전시회를 계기로 에코프로와 접촉합니다. 하지만 소니의 요구 수준은 훨씬 높았습니다.  특히 소니는 잔류 리튬이 낮은  하이니켈 NCA 양극재를 요구했습니다. 하이니켈 NCA는 제조 과정에서 미반응 리튬이 남게 되는데, 그 이유는 니켈 함량이 높을수록 용량은 커지지만 동시에 잔류리튬도 높아지기 때문이죠. 니켈 함량이 80% 이상이라면 통상 잔류리튬 수준은 1만ppm(1%)인데 소니는 이를 2천ppm(0.2%)으로 낮춘 NCA를 개발해달라고 요청합니다. 그야말로 '세상에 없는 NCA 양극재'를 새롭게 만들어 달라는 요구였죠. 에코프로 연구진은 관련 기술에 대한 논문, 특허 등을 다각도로 찾아보고 동시에 다양한 실험을 반복했습니다. 소니는 2012년 가을 자사의 품질 담당 인력을 중심으로 TF를 구성해 에코프로 충북 오창 공장으로 급파합니다. 소니의 TF는 약 한 달간 에코프로의 오창 공장에 머물며 품질 지도에 착수했죠. 에코프로는 공장의 정리 정돈과 청결을 통해 현장의 이물질이 배터리 소재 공정에 들어가는 것을 원천적으로 차단하는 방안 등을 제안했습니다.  한 달여 만에 소니 TF는 에코프로 하이니켈 양극재 품질이 일정 수준 올라왔다고 판단하여 시제품을 일본 소니 셀라인으로 보내줄 것을 요청하고, 수많은 샘플과 개선 끝에 가 승인을 받았고 2013년 8월 소니에 하이니켈 NCA 양극재(NCA024) 6톤을 납품하게 됩니다. 2015년 3월, 소니와 장기공급 계약을 체결하며 ‘불순물·품질 관리에서 최고’라는 평가를 받습니다. 소니가 던진 높은 과제는 에코프로 기술력을 한 단계 끌어올렸고, 초기 연간 10~20톤 공급 예상이 2018년에는 500톤을 넘어섰습니다. 납품 기간 내내 품질 이슈는 단 한 차례도 없었죠. 2013년, 전동공구 시장이 폭발적으로 커지고, 전기자전거 등 중대형 이차전지가 적용되는 비IT분야가 각광받기 시작하면서 고출력·고용량에 특화된 에코프로의 이차전지 사업 불씨는 완전히 되살아납니다. 소니라는 철옹성을 뚫은 에코프로는 같은 해 10월, 삼성SDI에서 니켈이 90% 이상 포함된 하이니켈 양극재를 개발해달라는 요청을 받게 되죠.에코프로 연구진은 당시 경쟁사인 일본 회사들의 양극재 샘플을 구해 비교 분석했고 에코프로만의 고유 기술을 개발하고 제품에 접목시켰습니다. 삼성SDI의 품질 지도도 당시 큰 도움이 되었죠. 양극재 단계를 넘어 셀 단계와 매칭해서 개발을 이어간 덕분에 잔류리튬도 낮추고 전지 특성도 우수한 NCA034 제품을 개발하게 됩니다.  그리고 이 양극재가 적용된 삼성SDI의 원통형 배터리가 2014년 10월, 미국의 ‘테슬라(Tesla)’로부터 납품 승인을 받자, 에코프로의 하이니켈계 양극재 기술력은 전기차용 이차전지 부문에서 세계적으로 입증을 받게 됩니다. 당시 전동공구 외에 전기차에 특화된 NCA를 개발한다는 것은 경쟁사 대비 두세 걸음 앞서가는 것과 마찬가지였죠. 이 사건은 이차전지 소재 업계 전체가 전기차 배터리용 신소재 개발에 전력을 기울이는 트리거가 됩니다.  에코프로와 삼성SDI와의 협력은 2020년 합작법인(JV)인 에코프로이엠 설립으로 결실을 맺게 됩니다. 안정적인 소재 확보를 원하는 삼성SDI와 효율성을 극대화하려는 에코프로의 이해관계가 맞아떨어진 결과죠. 에코프로이엠의 NCA 양극재는 전량 삼성SDI로 납품되고 있습니다. 에코프로이엠은 NCA 양극재 제품 포트폴리오 다각화 및 기술 고도화도 진행하고 있습니다. NCA 양극재는 전동공구(PT), 전기차, 에너지저장장치(ESS) 등으로 어플리케이션을 확대하며 판매량을 늘려가는 중이죠.에코프로의 NCA가 증명한 것은 단 하나였습니다. 바로 ‘우리가 만드는 미래는, 우리가 결정한다’는 사실이었죠. NCA 개발의 길은 결코 순탄치 않았지만, 미래를 향한 선택, 기술에 대한 집념, 협력으로 쌓은 신뢰가 만나 세계 시장에서 에코프로의 위상을 굳건하게 만들었습니다. 그리고 그 경험은 전기차와 에너지저장시스템 그리고  차세대 배터리 시대의 또 다른 혁신을 향한 발판이 되고 있습니다.