니켈은 왜 스테인리스 와 배터리산업 모두에서 핵심 자원이 됐나요?

Question

니켈이 전통적으로 스테인리스강 제조에 쓰였는데 최근에는 전기차 배터리 원료도 중요해졌다고 들었습니다. 이 금속이 왜 이렇게 서로 다른 산업에서 동시에 중요하게 쓰이는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

니켈은 내식성과 내열성이 뛰어나 스테인리스강에 첨가하면 녹이 잘 슬지 않고 강도와 가공성이 좋아져 오래전부터 중요한 원료로 사용됐습니다 배터리에서는 니켈이 양극재의 에너지 밀도를 높이는 역할을 하므로 니켈 함량이 높은 삼원계 배터리에서 핵심 원료로 사용됩니다 즉 스테인리스에서는 강철의 성능을 개선하는 합금 원소 배터리에서는 더 많은 에너지를 저장하게 하는 양극재 원료라는 서로 다른 역할을 하는 것입니다 그래서 건설 주방용품 등 전통 산업과 전기차 에너지저장장치 같은 신사업의 수요가 동시에 존재해 니켈이 중요한 자원이 된 것입니다

Answer 2

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

두 산업에서 니켈이 쓰이는 이유는 다르지만, 뿌리는 같은 성질 하나예요. 니켈은 전자 배치가 안정적이라 다른 금속과 잘 섞이면서도 화학적으로 쉽게 변하지 않고, 결정 구조가 잘 깨지지 않는다는 거예요.

스테인리스에서는 이 성질이 조직 안정과 내식성으로 나타나요. 스테인리스의 녹 방지는 크롬이 담당하는데, 크롬만 넣으면 상온에서 잘 깨지는 조직이 돼요. 여기에 니켈을 8% 정도 넣으면 고온에서 나타나는 질기고 잘 늘어나는 조직이 상온까지 유지돼요. 그래서 가공이 쉽고 저온에서도 안 깨지고 용접성까지 좋아지는 거예요. 흔히 보는 304 스테인리스가 크롬 18에 니켈 8을 넣은 조성이고, 여기에 니켈과 몰리브데넘을 더 넣으면 바닷물과 화학약품에도 버티는 등급이 돼요.

배터리에서는 같은 성질이 에너지 밀도로 연결돼요. 리튬이온 배터리 양극재는 리튬이 드나들 자리를 가진 금속 산화물인데, 니켈 비중을 높일수록 같은 무게에 담을 수 있는 에너지가 커져요. 전기차 주행거리가 길어지는 거죠. 문제는 니켈만 많으면 구조가 불안정해져 열이 나고 수명이 짧아진다는 건데, 그래서 코발트와 망간을 섞어 구조를 붙잡아줘요. 요즘 하이니켈이라 부르는 양극재가 니켈 비율을 80% 이상으로 올리면서 안정성을 확보하는 기술 경쟁이에요. 코발트가 비싸고 채굴 윤리 문제까지 있어서 코발트를 줄이고 니켈을 늘리는 방향으로 가는 것도 수요를 키웠고요.

그래서 니켈 시장이 묘한 구조가 됐어요. 전체 수요의 3분의 2는 여전히 스테인리스가 먹고, 배터리용은 아직 적은 비중인데 증가 속도가 훨씬 빨라요. 게다가 같은 니켈이 아니에요. 스테인리스는 순도가 낮은 니켈선철로 충분한데 배터리는 순도 99.8% 이상의 황산니켈이 필요해서, 고순도 니켈만 따로 수급이 빡빡해지는 상황이에요. 인도네시아가 세계 생산의 절반을 차지하면서 자원 정책에 따라 가격이 출렁이는 것도 이 때문이고요 :)