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가속기

accelerator

입자를 전기장 등을 사용해 빛의 속도에 가깝게 가속시켜 초미세 세계를 연구하는 장치다. 과거엔 핵물리학 등 기초연구에 주로 이용됐지만 최근엔 생명과학, 의학, 재료공학 등 응용과학과 관련 산업 전체로 활용 범위가 넓어지고 있다. 반도체, 2차전지, 신약 개발 등에서도 초격차를 내는 데 필요한 ‘꿈의 현미경’으로 가치가 높아졌다. 가속기를 이용해 낸 연구 성과가 노벨과학상(물리·화학) 수상으로 이어진 경우도 부지기수다. 일본이 노벨과학상 강국으로 올라선 것은 1920~1930년대부터 가속기를 활용해 기초연구를 했기 때문이다.

가속기는 가속 대상 입자의 종류에 따라 전자가속기(방사광가속기), 양성자가속기, 중이온가속기 등으로 분류된다. 가속시키는 형태에 따라선 원형가속기와 선형가속기로 구분된다. 방사광가속기는 전자를 가속시켜 운동 방향이 변할 때 방출하는 빛(방사광)을 이용해 물질을 나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 단위로 들여다본다. 청주에 새로 들어설 가속기는 태양빛보다 1조 배 밝은 빛으로 물질을 들여다볼 수 있다. 원형가속기는 저에너지 입자, 선형가속기는 고에너지 입자 가속에 상대적으로 유리하다.

1994년 포항에 들어선 3세대 방사광가속기는 꾸준히 성능을 개량해 현재 35기 빔라인(고객 연구시설)을 운영하고 있다. 선형 및 원형 복합 가속기로 빔에너지는 3기가전자볼트(3GeV)다. 12만6800㎡ 규모 대지의 18개 건물에 관련 시설이 설치돼 있다.

2016년엔 포항에 4세대 방사광가속기가 완공됐다. 빔에너지는 10GeV, 방사광 밝기가 태양빛의 무려 100경 배에 달한다. 선형가속기로 장치의 총길이는 1.1㎞다. 미 스탠퍼드대와 아르곤연구소가 이 가속기의 성능을 공인했다.

양성자가속기는 수소 원자에서 양성자를 꺼내 가속한 뒤 표적(다른 원자핵)과 충돌시켜 생성되는 2차 입자(뮤온 등)를 연구하는 장비다. 양성자를 초당 13만㎞ 속도로 발사한다. 2012년 미국과 일본에 이어 경주 건천읍에 세계 세 번째로 들어섰다. 양성자가속기를 쓰면 플라스틱을 강철처럼 만들거나 노랑·파랑 다이아몬드를 만드는 등 재료의 물성을 변화시킬 수 있다. 암 치료 및 진단용 방사성 동위원소를 생산하기도 한다. 반도체 오류 및 손상 방지에도 활용된다. 태양에서 생성돼 지구까지 도달하는 우주 방사선 형태의 수소 양성자가 반도체 성능을 저하시키거나 고장낼 수 있기 때문이다. 이를 사전에 막는 실험을 할 때 양성자가속기를 사용한다. 그동안 생명공학, 신소재, 반도체 등 700여 개 연구과제에서 2000여 명의 연구자가 양성자가속기를 썼다.


중이온가속기는 양성자가속기와 원리는 비슷하지만 가속 입자가 전혀 다르다. 중이온은 원자에서 전자들이 제거된 상태의 원자핵(양성자+중성자)을 말한다. 중이온가속기는 양성자보다 훨씬 더 무거운 입자(탄소, 칼슘, 우라늄 등 중이온)를 가속한 뒤 표적과 충돌시켜 ‘세상에 없던’ 원소를 새로 만들어낸다. 탄소는 양성자 무게의 12배, 자연계 원자핵 중 가장 무거운 우라늄은 238배다. 양성자는 전자 질량(9.109÷10의31제곱㎏)의 1840배로 알려져있다. 2011년부터 총 1조5000억여원이 투입된 중이온가속기는 당초 올해부터 대전 국제과학비즈니스벨트(신동지구)에서 가동될 예정이었으나, 주요 시설 미비로 운영이 2025년까지 연기됐다.

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앨버말

Albemarle

미국의 리튬 업체로 2021년 세계 리튬 수요량의 약 35%를 차지해 세계 1위의 자리를 유지하고 있다. 1994년 설립된 앨버말은 미국 노스캐롤라이나에 본사를 두고 있다. 뉴욕증권거래소(NYSE)에 상장해 있다. 시가총액은 268억달러에 달한다. 세계 1위 리튬 회사로 100개국에 직원을 두고 있다. 리튬 외에도 제약, 시추 등에 사용되는 브로민(브롬)과 석유화학 공정에 쓰이는 촉매제 등을 생산한다. 리튬 사업부가 앨버말 전체 매출에서 차지하는 비중은 37%다.


리튬은 염호 혹은 광산에서 채굴해 탄산리튬 또는 수산화리튬으로 가공한 후 배터리 소재로 사용한다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년까지 전기차향 리튬 수요가 현재 대비 최소 8배, 최대 17배 늘어날 수 있다고 전망했다.


리튬 수요의 구조적 증가는 가격 상승을 수반한다. 당연히 리튬을 채굴하고 가공하는 업체들이 수혜를 누릴 수 있다.


앨버말은 유일하게 염호(소금호수)와 광산 모두에서 리튬을 채취·채굴하는 기업이다. 2차전지의 핵심 소재인 양극재 원재료로는 탄산리튬과 수산화리튬이 있다. 일반적으로 탄산리튬은 염호에서 채취하는 것이, 수산화리튬은 광산에서 채굴하는 것이 원가를 절감하는 데 도움이 된다. 앨버말은 칠레 아타카마에서 염호를, 호주 그린부시 광산에서 리튬을 채취·채굴하고 있다. 칠레와 호주는 전체 리튬 매장량의 각각 43.8%, 22.4%를 차지하고 있다.

앨버말은 수직 계열화를 이룬 유일한 리튬 기업이기도 하다. 광산뿐만 아니라 탄산리튬과 수산화리튬을 제조하는 설비까지 모두 보유하고 있다. 리튬 공급 사슬 전반을 장악하고 있어 리튬을 시세 대비 싸게 공급받을 수 있다.

기초 체력이 튼튼한 것도 강점으로 꼽힌다. 앨버말의 매출 가운데 상각 전 영업이익(EBITDA) 비율은 리튬 가격이 낮았던 지난해에도 대부분 30%를 상회했다.

발빠른 사업 확장 주목
앨버말은 사업 확장에도 적극적이다. 추가 리튬 생산 능력을 확보하기 위해 발빠르게 움직이고 있다. 올해 말까지 칠레와 호주 등지에서의 증설을 예고했다. 켄트 매스터스 앨버말 최고경영자(CEO)는 지난 8월 성명을 통해 “리튬 사업부 강화에 집중하고 있다”며 “칠레에 있는 두 공장이 시범 가동 중이며 호주의 한 공장은 연말까지 공사가 끝날 것”이라고 했다. 2025년까지 미국과 호주에서 추가 증설에도 나설 방침이다.


리튬은 염호 혹은 광산에서 채굴해 탄산리튬 또는 수산화리튬으로 가공한 후 배터리 소재로 사용한다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년까지 전기차향 리튬 수요가 현재 대비 최소 8배, 최대 17배 늘어날 수 있다고 전망했다.


리튬 수요의 구조적 증가는 가격 상승을 수반한다. 당연히 리튬을 채굴하고 가공하는 업체들이 수혜를 누릴 수 있다.