[RE:CHARGE LIVE] 느좋양극재, 잔말 말고 망간으로 바꿔

[RE:CHARGE LIVE] 느좋양극재, 잔말 말고 망간으로 바꿔

대학생신재생에너지기자단 28기 이건혁

RE:CHARGE LIVE는 배터리  산업의 흐름과 기술 진화를 냉정하게 분석하며, 

국내 배터리 연구가 추구해야 할 현실적 목표와 방향성을 제시하기 위해 기획된 배터리 중심 분석 기사이다.

자원 공급과 비용 절감 모두를 잡은 배터리, 리튬망간리치배터리 

기존 리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도를 확보하는 과정에서 니켈과 코발트 의존도가 커졌고, 이로 인해 원자재 가격 변동성, 특정 국가에 집중된 공급망, 윤리적·환경적 문제까지 함께 노출돼 왔다. 이러한 구조적 한계를 보완하기 위해 업계는 LFP, 고망간계, 전고체 등 다양한 소재 기반 배터리를 대안으로 제시하며 기술 다변화를 시도해 왔다. 그러나 최근 배터리 시장의 흐름은 단순한 성능 경쟁을 넘어, 자원 공급의 안정성과 제조 비용 절감을 동시에 충족할 수 있는 방향으로 빠르게 이동하고 있다. 이 같은 배경 속에서 등장한 것이 망간 비중을 대폭 높이고 니켈과 코발트 사용을 최소화한 리튬망간리치(LMR) 배터리다.

[자료 1. GM 직원이 들고 있는 LMR 배터리]

출처 :  General Motors 

LMR 배터리는 비교적 풍부한 망간 자원을 활용해 원가 부담을 낮추면서도 기존 리튬이온 배터리와 경쟁 가능한 에너지 밀도를 목표로 한 차세대 양극재 기술로 평가받고 있다. 본 기사는 이러한 LMR 배터리가 어떤 문제의식에서 출발했으며, 왜 현재 배터리 산업에서 주목받고 있는지에 대해 보다 구체적으로 살펴보고자 한다.

망간 중심 양극재가 가져온 원가 구조와 공급망 변화 

기존 리튬이온 배터리의 원가 구조는 양극재가 차지하는 비중이 가장 크며, 그중에서도 니켈과 코발트 가격이 전체 배터리 원가를 좌우해 왔다. 특히 코발트는 특정 국가에 매장과 정제가 집중된 대표적 전략 자원으로, 지정학적 리스크와 가격 급등이 반복되며 배터리 산업 전반의 불안 요소로 작용해 왔다. 니켈 역시 고니켈화가 진행될수록 고순도 자원 확보와 정제 비용 부담이 커지는 구조적 한계를 안고 있다. 이러한 공급망 환경에서 망간 중심 양극재는 원가와 조달 측면에서 뚜렷한 변화를 만들어낸다.

[자료 2. 망간 채굴 시장]

출처 : Maximize Market Research

망간은 매장량이 풍부하고 공급 지역이 분산돼 있으며, 상대적으로 가격 변동성이 낮아 장기적인 원가 안정성을 확보할 수 있는 소재다. 망간 비중을 높인 LMR 양극재는 고가 금속 의존도를 낮추면서도 기존 설비와 공정 활용이 가능해 추가 투자 부담을 줄일 수 있다는 점에서 산업적 현실성과 확장성을 동시에 갖는다. 결국 망간 중심 양극재는 단순한 소재 변경을 넘어, 배터리 산업이 직면한 원가 압박과 취약한 공급망 구조를 동시에 완화할 수 있는 실질적 해법으로 기능하고 있다.

자동차 기업과 배터리 기업의 LMR 상용화 경쟁 

LMR 배터리가 전기차용 배터리로 주목받는 이유는 기존 NCM 계열과 유사한 에너지 밀도를 유지하면서도, 고온 환경에서 상대적으로 안정적인 열 특성을 보이고 LFP에 근접한 가격 경쟁력을 동시에 노릴 수 있기 때문이다. 이러한 기술적 포지션은 고성능과 저비용 사이에서 선택을 강요받던 완성차 기업들에게 현실적인 대안을 제공한다. 실제로 General Motors와 LG에너지솔루션은 공동으로 LMR 배터리 셀을 개발 중이며, 2028년 전후 북미 전기차에 적용하는 것을 목표로 상용화 로드맵을 제시한 상태다. 국내에서는 포스코퓨처엠이 LMR 양극재 양산 기술을 확보하고 기존 NCM 생산 인프라를 활용한 조기 시장 진입을 준비하고 있다.

[자료 3. 포스코퓨처엠이 세종 기술연구소 파일럿 플랜트에서 LMR 양극재 제품 생산을 테스트하고 있다]

출처 : 포스코퓨처엠

이처럼 자동차 기업과 배터리 기업이 동시에 LMR 개발에 뛰어드는 배경에는, 상용화 이후 기대되는 명확한 이점이 존재한다. LMR 배터리는 고가 금속 의존도를 낮춰 장기적인 원가 안정성을 확보할 수 있고, 에너지 밀도 측면에서는 LFP의 한계를 보완하며, 안전성 측면에서는 고니켈 배터리 대비 열폭주 위험을 낮출 수 있다. 

[자료 4. 독립리서치 아리스(ARIS)의 배터리 성능 비교 표]

출처 : ARIS

결국 LMR의 상용화는 전기차 배터리 선택지를 이분법적으로 나눠왔던 기존 구도를 흔들며, 성능·비용·안전성의 균형을 맞춘 새로운 표준을 제시할 가능성을 키우고 있다.

LMR 기술, 마주하고 있는 기술적 문제점

LMR 배터리는 분명한 잠재력을 지녔지만, 상용화를 가로막는 기술적 한계 역시 명확하다. 가장 대표적인 문제는 낮은 ICE(Initial Coulombic Efficiency, 초기 사이클 효율)로, 이는 첫 충·방전 과정에서 투입된 리튬 대비 가역적으로 활용되는 리튬의 비율을 의미한다. LMR 양극재는 초기 충전 시 산소 활성화 반응과 구조 재배열이 동시에 발생하며 비가역적인 리튬 소모가 커지고, 이로 인해 초기 용량 손실과 장기적인 에너지 밀도 저하가 나타난다. 여기에 망간 함량이 높아질수록 제조 및 사용 과정에서 리튬이 구조 밖으로 빠져나오거나 가스가 발생할 가능성이 커지며, 이는 내부 저항 증가와 성능 저하, 나아가 수명 단축으로 이어질 수 있다. 충·방전 사이클이 반복될수록 평균 출력 전압이 점진적으로 낮아지는 전압 저하 현상 역시 LMR의 구조적 약점으로 지적된다.

[자료 5. 포스코 미래기술연구원이 개발한 AI 기반 LMR 양극재 열화 메커니즘 분석 및 예측 모델 개념도]

출처: 포스코뉴스룸

또한 이러한 구조적 불안정성은 쿨롱 효율 감소로 이어져 장기 사이클 성능을 제한하는 요인으로 작용한다. 비록 LMR이 고온 환경에서의 열적 안정성 측면에서는 비교적 우수한 평가를 받지만, 리튬 용출과 가스 발생으로 인한 수명 문제는 반드시 해결돼야 할 과제로 남아 있다. 이를 극복하기 위해 현재 연구는 표면 코팅을 통한 구조 안정화, 조성 설계를 통한 전이금속 이동 억제, 전해질 및 첨가제 최적화, 프리리치(pre-lithiation) 기술을 통한 ICE 개선 등으로 확장되고 있으며, LMR은 여전히 소재·계면·공정을 동시에 다뤄야 완성될 수 있는 ‘진행형 기술’로 평가된다.

비용 혁신과 차세대 기술로 주목받는 LMR 배터리

LMR 배터리는 니켈과 코발트 중심 구조에서 벗어나려는 배터리 산업의 현실적인 고민 속에서 등장한, 비용 혁신형 차세대 기술로 평가된다. 망간 중심 양극재를 통해 원가 부담과 공급망 리스크를 동시에 완화할 수 있다는 점은 전기차 대중화를 앞둔 시장에서 분명한 경쟁력이 된다. 여기에 NCM과 유사한 에너지 밀도, LFP에 근접한 가격 경쟁력, 상대적으로 우수한 열 안정성은 LMR을 단순한 대체재가 아닌 새로운 선택지로 끌어올린다. 물론 전압 저하와 수명 문제, 낮은 초기 효율 등 기술적 한계는 여전히 상용화의 문턱으로 남아 있다. 그럼에도 불구하고 글로벌 자동차·배터리 기업들이 장기적인 관점에서 LMR에 투자하고 있다는 사실은 이 기술이 일시적 유행이 아닌 차세대 배터리 전략의 한 축으로 자리 잡고 있음을 보여준다. 결국 LMR 배터리는 성능과 비용, 자원이라는 세 가지 현실적 조건을 동시에 만족시키기 위해 진화 중인 기술이며, 향후 전기차 배터리 시장의 방향성을 가늠하는 중요한 시험대가 될 것이다.

배터리에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "[이차전지 스터디] 대신기가 주목한 전고체 기술의 현재와 미래", 23기 김태현, 26기 류호용, 27기 조희선, 28기 이건혁, 정예빈, https://renewableenergyfollowers.org/ev-battery/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=169031857&t=board

2. "공생을 통한 살아남기", 26기 강민석, https://renewableenergyfollowers.org/ev-battery/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=169006333&t=board

참고문헌 

[자원 공급과 비용 절감 모두를 잡은 배터리, 리튬망간리치배터리]

1) General Motors · LG Energy Solution, GM Investor Relations, “GM and LG Energy Solution Pioneer LMR Battery Cell Technology”, 2024.05.14, https://investor.gm.com/news-releases/news-release-details/gm-and-lg-energy-solution-pioneer-lmr-battery-cell-technology/

2) LG에너지솔루션 배터리인사이드 편집부, Inside LG Energy Solution, “전지전능한 전지 이야기 - 에너지밀도, 안전성, 가격경쟁력을 동시에 갖춘, 리튬망간리치 배터리”, 2025.07.24, https://inside.lgensol.com/2025/07/next-gen-battery-lithium-manganese-rich/

[망간 중심 양극재가 가져온 원가 구조와 공급망 변화]

1) Maximize Market Research, Maximize Market Research, “Global Manganese Mining Market”, 게재일 미상, https://www.maximizemarketresearch.com/market-report/global-manganese-mining-market/29872/

2) 한국산업기술진흥협회(KOITA) 웹진 편집부, KOITA Webzine, “K-battery의 미래, 소재 경쟁력에 달렸다”, 2023.11, http://webzine.koita.or.kr/202311-specialissue/K-battery%EC%9D%98-%EB%AF%B8%EB%9E%98-%EC%86%8C%EC%9E%AC-%EA%B2%BD%EC%9F%81%EB%A0%A5%EC%97%90-%EB%8B%AC%EB%A0%B8%EB%8B%A4

[자동차 기업과 배터리 기업의 LMR 상용화 경쟁]

1) LG Corp 홍보실, LG Corp Media, “GM and LG Energy Solution to Pioneer LMR Battery Cell Technology”, 2024.05.14, https://www.lgcorp.com/media/release/28971

2) 포스코퓨처엠 홍보실, POSCO Future M, “POSCO Future M to Lead Entry-Level and Standard EV Markets with LMR Cathode Materials”, 2024.05.27, https://www.poscofuturem.com/pr/view.do?num=930

[LMR 기술, 마주하고 있는 기술적 문제점] 

1) 포스코홀딩스 뉴스룸, POSCO Newsroom, “포스코홀딩스, AI 기반 LMR 양극재 메커니즘 분석 기술 개발”, 2024.10.20, https://newsroom.posco.com/kr/%ED%8F%AC%EC%8A%A4%EC%BD%94%ED%99%80%EB%94%A9%EC%8A%A4-ai-%EA%B8%B0%EB%B0%98-lmr-%EC%96%91%EA%B7%B9%EC%9E%AC-%EB%A9%94%EC%BB%A4%EB%8B%88%EC%A6%98-%EB%B6%84%EC%84%9D-%EA%B8%B0%EC%88%A0-%EA%B0%9C/

2) LG에너지솔루션 배터리인사이드 편집부, Inside LG Energy Solution, “전지전능한 전지 이야기 - 에너지밀도, 안전성, 가격경쟁력을 동시에 갖춘, 리튬망간리치 배터리”, 2025.07.24, https://inside.lgensol.com/2025/07/next-gen-battery-lithium-manganese-rich/

[비용 혁신과 차세대 기술로 주목받는 LMR 배터리] 

1) LG에너지솔루션 배터리인사이드 편집부, Inside LG Energy Solution, “전지전능한 전지 이야기 - 에너지밀도, 안전성, 가격경쟁력을 동시에 갖춘, 리튬망간리치 배터리”, 2025.07.24, https://inside.lgensol.com/2025/07/next-gen-battery-lithium-manganese-rich/