전기차 배터리 핵심 광물 동향과 대응

[디지털비즈온 김맹근 기자] 탄소중립을 위한 에너지 및 산업의 친환경･전기화는 기존 화석연료 기반 에너지 패러다임을 원자재(광물) 중심으로 전환하여 특정 광물 자원의 수요를 촉진한다. 태양광, 풍력, 수소, 배터리 등 청정에너지 기술 보급의 확대에 따라 IEA에서는 ’20년 대비 ’50년 기준 석유수요는 1/4로 줄어드는 반면, 구리, 리튬, 니켈, 코발트 등의 광물 자원 수요는 4배 이상 증가할 것으로 전망한다.

급격한 광물 자원 수요 확대에 더불어, 특정국 자원 편재성, 자원민족주의, 비탄력적 공급 구조, 환경규제 등이 광물 자원의 가격 상승 및 공급망 불안을 가중되고 있다. 핵심광물 대부분을 수입에 의존하는 우리나라의 경우, 배터리 산업 경쟁력 유지･확대를 위해 안정적인 핵심광물 확보 전략이 긴요하다.

주요 광물 부존, 생산, 정･제련

리튬 가채광량은 2021년 말 기준으로, 칠레(41.8%), 호주(25.9%), 아르헨티나(10.0%), 중국(6.8%), 미국(3.4%) 등 5개국이 88%를 점유한다. 리튬은 부존 형태에 따라 염수형과 경암형으로 구분되며, 남미는 주로 염수형, 호주/캐나다/유럽/아프리카는 주로 경암형이며 중국 및 미국은 모두 부존 되어 있다. 특히 남미 3개국은 리튬 삼각지대로 불리며, 볼리비아 우유니, 아르헨티나 옴브레 무에르토, 칠레 아타카마 등 염호에 리튬이 대량 매장되어 있다.

가공은 호주 및 남미에서 리튬염 또는 스포듀민 광석으로 생산된 리튬은 대부분 중국에서 탄산리튬, 수산화리튬 형태로 제조하여 세계시장에 공급한다. 리튬 기업은 일부 다변화 되어있는 것으로 보이나, 미국기업의 제련 공장이 중국에 소재하며, 칠레 SQM의 지분 일부도 중국 소유이다. 자원 확보는 호주에서의 프로젝트 개발과 배터리/자동차 사 및 중국 자본의 리튬 확보를 위한 경쟁이 치열하다.

니켈의 전 세계 가채광량은 2021년 말 기준으로 인도네시아(22.3%), 호주(22.3%), 브라질(17.0%) 등 3개국이 61.6%를 점유한다. 니켈은 부존 형태에 따라 산화광과 황화광으로 구분되며, 산화광은 인도네시아, 필리핀 등 적도지역에, 황화광은 러시아, 캐나다, 호주 등 극지역에 주로 분포한다. 전기차 배터리에 사용되는 니켈은 순도가 높은 황화광 타입이며, 산화광 타입도 추가 공정을 통해 배터리 원료로 활용이 가능하다.

세계 니켈 생산량은 2021년 기준으로 인도네시아(46.4%), 필리핀(17.2%), 러시아(8.5%), 뉴칼레도니아(8.3%), 호주(6.8%) 등 5개국이 87.2% 점유한다. 2017년까지는 필리핀이 세계 최대 니켈 생산 국가였으나, 인도네시아의 대대적 시설확충 및 원광 수출금지 정책으로 인해 2018년부터 1위 국가로 도약했다. 최근 전기차 배터리용 니켈 수요가 급증하여 2021년 생산량은 2020년 대비 9.6% 증가했다.

가공은 니켈 광석은 주로 인도네시아, 필리핀에서 생산 및 수출되나, 정련니켈로의 가공은 중국과 인도네시아에서 대부분이 이루어진다. 니켈 함유량 및 용도에 따라 Class I(≥Ni 99.8%)와 Class II(〈Ni 99.8%)로 구분되며, Class I은 주로 황화광의 건식제련을 통해서, Class II는 산화광의 건식제련을 통해서 생산 l 배터리용 니켈 수요의 급증에 따라 산화광의 경우도 고압산침출법(HPAL) 방식을 통해 Class I 니켈로 생산되는 비중이 증가하는 추세이다.

코발트는 전 세계 가채광량은 2021년 기준으로 민주콩고(45.8%), 호주(18.3%), 인도네시아(7.8%), 쿠바(6.5%) 등 4개국이 78.4%를 점유한다. 코발트가 1차 광물로 산출되는 지역은 모로코 및 캐나다 일부지역 뿐이며, 대부분 구리 (60%) 또는 니켈(38%)의 부산물로 산출한다.

전세계 코발트 생산량이 중앙아프리카 동 광화대에 집중되어 있으며, 이 중 품위가 높고 생산비용이 낮은 민주콩고에서 79%를 생산한다. 민주콩고 외 러시아, 호주, 필리핀, 캐나다 등에서 코발트가 생산된다.

가공은 주로 민주콩고에서 얻어진 정광, 수산화 코발트를 중국이 수입하여 황산 및 산화코발트를 제조 후 세계시장에 공급한다. 세계 1위 코발트 화합물 기업은 중국 Huayou Cobalt로 2021년 기준 21.1%를 점유하고 있으며, 이 외 GEM, JNMC, Hezong 등 다수 코발트 정련기업이 중국 소유의 기업이다.

망간은 가채광량은 2021년 말 기준으로 남아공(42.7%), 호주(18.1%), 브라질(18.1%), 우크라이나(9.4%) 등 4개국이 88.3%를 점유한다. 전 세계 망간 생산량은 2021년 기준으로 남아공(38.7%), 가봉(14.1%), 중국(14.0%), 호주(8.7%) 등 4개국이 75.5%를 점유한다.

가공 및 자원 확보는 망간 가공의 위험성, 환경오염 등으로 인해 전 세계 가공 제품 90% 수준을 중국에서 점유하고 있으나, 망간 수요의 약 90%가 제강용으로, 배터리 관련 망간 확보 동향은 타 광종 대비 미미한 수준이다.

결론적으로 탄소중립을 위한 친환경화･전기화로 인해 배터리 및 주요 핵심광물의 수요가 대폭 촉진될 것으로 전망이다. 폭발적인 수요에 비해 주요 핵심광물들은 특정 국가에 편중되어 있고, 정･제련 산업은 중국이 독점하고 있으며, 특히 리튬과 니켈의 공급망 문제가 심화될 전망한다.

최근 글로벌 각국에서는 IoT/AI기반의 스마트 탐사 기술, 친환경･고효율･저비용 정･제련 및 재활용 기술개발을 추진하여 중장기적 관점에서의 ESG 대응 및 핵심광물에 대한 공급 확대와 정･제련의 특정국 의존도 완화를 추진한다.

중국의 광물자원 확보 정책 추진 하에 미국 및 유럽은 중국을 배제한 광물 공급망 재편을 위한 정책을 추진 중이고, 기타 자원 부국들의 경우 자국의 자원을 활용하여 산업을 육성시키기 위한 전략을 추진 중이다.

핵심광물에 대한 중국의존도가 심한 한국의 경우 기업차원에서의 다변화 움직임이 활발히 진행 중이며, 정부에서도 R&D 지원 및 관련 정책을 마련이 시급하다.