“전기차 시대, 증가하는 배터리 핵심광물의 수요”

전기차 시장이 성장함에 따라 가장 먼저 주목받는 산업은 배터리 산업입니다.


배터리는 전기차의 성능과 효율성을 결정짓는 핵심 요소로,
전기차의 대중화와 지속가능한 이동수단으로의 전환을 위해서는 배터리 기술의 발전이 필수적이기 때문입니다.

국제에너지기구의 ‘글로벌 EV 시장 전망’ 보고서에 따르면, 2023년 전기차 배터리 수요는 750GWh로 전년 대비 40% 증가했으며,
글로벌 배터리 수요 증가의 95%는 전기차 판매 증가에서 기인한다고 합니다.

국가별 전기차 배터리 수요를 살펴보면, 미국과 유럽에서는 연간 40% 이상의 높은 성장률을 기록했으며,
중국은 약 35%로 그 뒤를 잇고 있습니다.

다만 규모 면에서 미국은 2023년 기준 약 100GWh로 세 시장 중 가장 작은 시장이며, 유럽은 185GWh, 중국은 무려 415GWh에 달합니다.


기타 지역에서도 전기차 판매 증가로 인해 배터리 수요가 2022년 대비 70% 이상 급증한 상황입니다.

이에 따라 배터리 핵심광물의 수급 안정성을 확보하는 것이
전기차 시장의 지속가능한 성장과 탄소중립 목표 달성을 위한 주요 과제로 자리 잡았습니다.

그중에서도 특히 리튬, 니켈, 코발트에 대한 관심이 급증하고 있습니다.


그 이유를 이해하기 위해서는 먼저 리튬이온배터리에 대해 살펴보는 것이 도움이 됩니다.

배터리 시장의 주역으로 꼽히는 리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질로 구성되어 있습니다.

특히 양극재는 리튬이온배터리의 성능과 직결되는 핵심 부품으로,배터리 제조 과정 중 가장 많은 원자재가 사용되는데요.


이때, 양극재를 이루는 주요 소재가 바로 리튬, 니켈, 코발트입니다.

때문에 전기차 시장의 성장 및 리튬이온배터리에 대한 수요 증가와 함께
이 세 가지 핵심광물의 중요성이 높아지는 것은 자연스러운 현상이라고 할 수 있습니다.

국제에너지기구의 2023년 보고서에 따르면 리튬, 니켈 등 주요 광물의 시장 규모는 매년 지속적으로 성장해
2022년 기준 3,200억 달러를 기록하며, 6년 새 2배 이상 급증했습니다.

구체적으로, 니켈 수요는 2023년 기준 전년 대비 30%가량 증가해 37만 톤에 달했으며,
코발트와 리튬 수요는 각각 15%와 30% 증가하여 15만 톤과 14만 톤을 기록했습니다.

“EV 배터리 핵심광물, 리튬 · 니켈 · 코발트”

그렇다면 3대 배터리 핵심광물로 칭해지는 리튬, 니켈, 코발트는 각각 어떤 역할을 하며, 이들이 가지는 중요성은 무엇일까요?
먼저 리튬은 배터리 제조의 핵심 소재로, 에너지 밀도를 결정하는 중요한 역할을 담당합니다.

리튬계 배터리에는 주로 수산화리튬과 탄산리튬이 사용됩니다.


일반적으로 수산화리튬은 고용량 전기차 배터리에, 탄산리튬은 스마트폰이나 노트북과 같은 IT 기기에 활용됩니다.

니켈 또한 에너지 밀도와 관련된 소재입니다. 니켈 함량을 높일 경우 에너지 밀도가 증가해 배터리의 용량과 출력을 향상시킬 수 있습니다.


동시에 고가의 원자재인 코발트의 비중을 줄일 수 있어 경제적 이점도 있습니다.

이에 니켈의 중요성은 점점 커지고 있으며,
최근 전기차 배터리 업계에서는 니켈 함량을 늘린 하이니켈(High-Ni) 배터리 개발에 박차를 가하고 있습니다.

마지막으로 코발트는 배터리의 구조를 안정화시키고, 고온에서의 성능을 개선하며 배터리의 안정성과 수명을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.


코발트는 구리와 니켈 광산의 부산물로 얻어지기 때문에 희소성이 높다는 특징이 있습니다.

하지만 향후 니켈 제련이 더욱 활성화될 경우, 니켈 원료 내 더 높은 비율의 코발트가 함유되어 보다 안정적인 공급이 이루어질 것으로 기대됩니다.

“점점 치열해지는 핵심광물 확보 경쟁”

전 세계적으로 전기차 배터리와 핵심광물에 대한 수요가 대폭 늘어난 데 반해, 주요 원자재의 매장과 생산은 특정 국가에 편중되어 있습니다.


리튬은 호주, 칠레, 아르헨티나, 중국, 미국을 중심으로 매장되어 있으며, 주요 생산 국가는 호주, 칠레, 중국의 3개국입니다.


이 세 국가가 전 세계 리튬 생산량의 약 90%를 담당하고 있다는 점은 핵심광물의 국가별 편차가 얼마나 큰지 알 수 있는 대목입니다.

한편, 중국은 핵심광물 확보와 관련해 정부 차원에서 전략으로 접근하고 있습니다.


2008년 이후 핵심광물 관리에 대한 체계적인 계획을 수립하고 국가안보 차원에서 자원을 전략적으로 꾸준히 관리해 오고 있습니다.

유럽도 발 빠르게 움직이고 있습니다.
대표적인 사례로는 EU 12개 회원국이 협력하여 총 29억 유로를 투입한 ‘유럽 배터리 이노베이션’ 프로그램이 있습니다.


이 프로그램에는 독일, 프랑스, 핀란드, 스웨덴 등 12개국과 42개 기업이 참여했으며,배터리의 원자재, 부품, 제품, 재활용에 이르는 전반적인
밸류체인을 구축하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

한국의 배터리 기업들 역시 핵심광물을 확보하기 위해 꾸준히 노력 중에 있지만,
현재 국내 해외 광산 지분 확보 현황은 기대에 미치지 못하고 있습니다.

< 한국과 일본의 양극재
3대 광물 해외 광산 · 염호 지분 확보 현황 >

2022년 기준 한국 기업이 지분을 보유한 글로벌 광산은 15곳에 불과하며, 이는 일본의 31곳, 중국의 407곳과 비교할 때 현저히 적은 수치입니다.


중국이 풍부한 자원을 바탕으로 국유기업을 통해 해외 주요 광산을 초기에 확보한 반면,
한국은 글로벌 전기차 배터리 시장에서 높은 점유율을 차지하고 있음에도 불구하고 핵심광물의 대부분을 중국에 의존하고 있습니다.

하지만 전기차로의 친환경 전환이 지속됨에 따라 핵심광물을 둘러싼 글로벌 확보 경쟁이 앞으로 더욱 치열해질 전망인만큼
안정적인 공급망을 구축하기 위해 국내 기술력을 강화하는 노력이 필요한 시점입니다.

“구하기 어려운 핵심광물의 정체, 희소금속”

그렇다면 핵심광물 확보가 이토록 치열한 이유는 무엇일까요?


앞서 살펴본 전기차 배터리 핵심광물 모두 매장량이 많지 않고 생산이 어려우며, 몇몇 국가에 편중되어 있다는 공통점이 있습니다.

전기차 배터리뿐만 아니라 태양광 패널 등 주요 친환경 기술에 필요한 핵심 소재의 대부분이 이러한 특징을 가지고 있습니다.


그런데 이러한 특징을 가진 금속을 아울러 이르는 단어가 있습니다. 바로 ‘희소금속’입니다.

희소금속은 지각 내에 존재량이 적거나 경제적으로 추출이 어려운 금속 자원으로, 현재 산업적 수요가 있으며 향후 수요 증가가
예상되는 원소를 말합니다. 우리나라는 현재 수요가 있는 금속원소와 향후 기술 혁신에 따른 새로운 공업용 수요가 예측되는
금속원소를 35종, 56개의 금속원소로 정의하고 있으며,

여기에는 리튬, 니켈, 코발트, 카드뮴, 인듐, 안티모니, 비스무트, 텔루륨 등이 포함됩니다.

이러한 희소금속은 극소수의 국가에 매장 및 생산이 집중되어 있는 경우가 많아 공급 위험성이 높고,
따라서 국가안보 차원에서 중요성이 매우 큽니다.

그만큼 안정적인 공급망 구축을 위해서는 희소금속 기술력을 보유한 기업들의 역할이 보다 중요해지고 있습니다.


그리고 그 중심에 있는 기업이 바로 고려아연입니다.

고려아연은 아연, 연, 은, 구리와 같은 비철금속 외에도 희소금속을 생산 및 공급하며 공급망 안정성을 높이는 데 기여하고 있습니다.


특히, 타 제련소와는 다른 독보적인 기술력으로 아연 및 연을 생산하고 남은 부산물에서 각종 유가금속을 회수하는 공정을 보유하고 있는데요.


이 덕분에 2차전지 사업의 핵심인 니켈과 코발트는 물론, 인듐, 비스무트, 안티모니, 카드뮴 등 다양한 희소금속을 생산할 수 있는 것입니다.

“독보적인 기술력으로 탄생한 고려아연의 희소금속”

고려아연이 생산하는 대표적인 희소금속에는 무엇이 있을까요?

가장 먼저 인듐은 고려아연의 글로벌 No.1 생산 품목 중 하나입니다.


전 세계 인듐 수요는 연간 약 1,400톤에 달하며, 이 가운데 약 11%를 고려아연이 책임지고 있습니다.

특히 순도 99.999%의 뛰어난 품질로 전 세계 인듐 시장에서 선도 업체 자리를 차지하고 있으며,
국내 인듐 시장에서는 거의 유일한 공급업체로 점유율 1위를 차지하고 있습니다.


인듐은 주로 전자제품에 사용되며, 특히 인듐주석산화물(ITO) 형태로 투명 전극을 만드는 데 많이 사용됩니다.

이 투명 전극은 디스플레이나 터치스크린 등에 사용되며,
이외에도 태양광 패널과 LED 등 각종 첨단 산업의 핵심 소재로도 쓰임새가 커지고 있습니다.

또한, 고려아연은 전기차 배터리 핵심광물 중 하나인 코발트도 생산하고 있습니다.


코발트는 단단하고 광택이 나는 은회색 금속으로, 배터리 수명을 좌우하는 2차전지 양극재의 핵심 소재입니다.


전 세계 코발트 광물의 70%가 콩고에 있어 자원 확보가 매우 중요한데,
고려아연은 아연과 연 정광 내에서 극소량의 코발트까지 추출하고 있어 그 의미가 큽니다.

이에 더해 고려아연은 태양전지와 열전소재, 축전기, 자동차 부품 등에 쓰이는 텔루륨도 연간 176톤 생산하고 있습니다.


텔루륨의 화합물 박막(thin film)을 사용한 CdTe 태양전지는 비용이 저렴한 데다 높은 효율을 얻을 수 있어 유럽을 중심으로 보급되고 있습니다.


이 밖에도 특수 합금 제조에 주로 쓰이며, 반도체와 전자 산업의 소재, 섬유 생산의 촉매, 고무 경화제 등 다양한 용도로 중요하게 사용됩니다.

< KZ 니켈사업 Value Chain >

고려아연의 니켈사업도 빼놓을 수 없습니다.


고려아연은 높은 제련 효율과 가격 경쟁력을 바탕으로 차별화된 고유의 제련 공법을 통해 황산니켈을 생산하고 있습니다.


세계 최고의 제련 회사로서 니켈 원광의 공급 안정성을 확보하며, 전구체 산업과 리사이클링 산업 간의 시너지를 창출하고 있습니다.

황산니켈은 2차전지의 핵심 소재로, 고려아연은 독자적인 비철금속 생산 노하우를 기반으로
2차전지 사업 등 미래 사업을 이끌어가기 위해 황산니켈을 생산해 왔습니다.

2017년부터 자회사 켐코(KEMCO)를 통해 2차전지 사업을 선도하기 위한 노력을 기울여 왔으며,
2023년에는 All-in-one 니켈 제련소 착공에 들어갔습니다.

나아가, 2028년까지 황산니켈 생산량을 85,000톤으로 늘릴 계획입니다.

“희소금속으로 안정적인 공급망을 선도하는 고려아연”

전기차를 비롯해 친환경 산업이 전 세계적으로 주목받는 요즘, 희소금속의 가치는 점점 중요해지고 있습니다.


국내 정부도 지난 2023년 ‘산업 공급망 3050전략’을 발표하는 등 공급망 안정화 사업에 박차를 가하고 있으며,
수입 의존도를 낮추고 국내 희소금속 기술력을 강화하기 위해 노력하고 있습니다.

이처럼 산업의 발전을 위해 필수적인 안정적인 공급망 구축’의 중요성이 부각되며
국내 공급망 안정화를 이끄는 고려아연에 대한 기대도 커지고 있는데요.

국내 산업 발전의 핵심인 고려아연의 희소금속 사업이 앞으로 어떻게 발전해 나갈지,
그리고 어떤 혁신을 만들어 나갈지 많은 관심 부탁드립니다.