배터리 핵심 광물 공급 동향

배터리 핵심 광물

 최근 전기차 수요가 급증하면서 전기차 배터리에 사용되는 소재 광물을 확보하기 위해 전쟁이 벌어지고 있다. 

 세계적인 추세가 화석 연료에서 친환경 에너지로 전환되는 분위기 속에서, 니켈과 리튬 등 전기차 배터리 핵심 광물을 확보하고 있는 중국의 영향력을 줄이기 위해 각국이 다각도로 노력하고 있다. 리튬, 코발트, 니켈, 흑연과 같은 핵심 광물 확보를 위해 여러 국가들이 서로 일련의 협정을 체결하여 자원 확보에 힘쓰고 있다.

광석(니켈) 이미지, 출처-픽사베이

주요 광물의 생산 및 가공 동향

리튬

 리튬은 2021년 말 기준으로, 칠레(41.8%), 호주(25.9%), 아르헨티나(10.0%), 중국(6.8%), 미국(3.4%) 등 5개국이 88% 정도의 가채광량을 가지고 있다.

 리튬은 형태에 따라 염수형과 경암형으로 구분되며, 남미는 주로 염수형으로, 호주 ⋅ 캐나다 ⋅ 유럽 ⋅ 아프리카는 주로 경암형으로, 중국 및 미국은 두가지 형태 모두 존재하고 있다. 염수형 리튬에서는 주로 LFP 배터리에 사용되는 탄산 리튬이 생산되며, 경암형 리튬에서는 삼원계 배터리에 사용되는 수산화 리튬이 생산된다. 추가 공정을 통해 상호 간 변환이 가능하다.

 특히 볼리비아 우유니, 아르헨티나 옴브레 무에르토, 칠레 아타카마 등 남미 3개국은 리튬 삼각지대로 불리며, 리튬이 대량 매장되어 있다.

<각 나라별 리튬 가채광량 현황>

순위	국명	가채광량(kt)	점유율(%)	형태
1	칠레	9,200	41.8	염수
2	호주	5,700	25.9	경암
3	아르헨티나	2,200	10.0	염수
4	중국	1,500	6.8	경암 / 염수
5	미국	750	3.4	경암 / 염수
6	짐바브웨	220	1.0	경암
7	브라질	95	0.4	경암
8	포르투갈	60	0.3	경암
9	기타	2,700	12.3

출처 : 한국 과학 기술 기획평가원

 최근 전기차용 배터리 수요가 늘어 리튬 생산이 급증하고 있다. 2020년 대비 2021년에 26.9% 증가했으며, 호주(52.5%), 칠레(24.8%), 중국(13.4%) 등 3개국이 약 90%를 점유하고 있다.

 호주 및 남미에서 생산된 리튬은 대부분 중국에서 탄산 리튬, 수산화 리튬 형태로 제조하여 세계 시장에 공급하고 있는 실정이다. 리튬 기업은 일부 다변화 되고 있지만, 미국의 리튬 가공 공장 대부분이 중국에 소재하고 있으며, 중국이 칠레 SQM의 지분 일부를 소유하고 있다.

 또한 중국은 리튬 자원 확보를 위해 호주에서 프로젝트 개발과 배터리 / 전기차 회사에 많은 투자를 진행하고 있다.

니켈

 니켈의 가채광량은 2021년 말 기준으로 인도네시아(22.3%), 호주(22.3%), 브라질(17.0%) 등으로 3개국이 61.6%를 점유하고 있다.

 니켈은 부존 형태에 따라 산화광과 황화광으로 구분되며, 산화광은 인도네시아, 필리핀 등

적도지역에, 황화광은 러시아, 캐나다, 호주 등 극지역에 주로 분포하고 있다. 전기차 배터리에는 순도가 높은 황화광 타입의 니켈이 주로 사용되며, 산화광 타입의 니켈도 추가 공정을통해 배터리 원료로 활용이 가능하다.

<각 나라별 니켈 가채광량 현황>

순위	국명	가채광량(kt)	점유율(%)	형태
1	인도네시아	21,000	22.3	산화광
2	호주	21,000	22.3	황 / 산
3	브라질	16,000	17	황화광
4	러시아	7,500	7.9	황화광
5	쿠바	5,500	5.9	산화광
6	필리핀	4,800	5.1	산화광
7	중국	2,800	3.0	황화광
8	캐나다	2,000	2.1	황화광
9	미국	340	0.4	황화광
10	기타	13,060	14

출처 : 한국 과학 기술 기획평가원

 세계 니켈 생산량은 2021년 기준으로 인도네시아(46.4%), 필리핀(17.2%), 러시아(8.5%), 뉴칼레도니아(8.3%), 호주(6.8%) 등 5개국이 87.2% 점유하고 있다.

 원래 필리핀이 세계 최대 니켈 생산 국가였으나, 2017년 이후 인도네시아의 대대적 시설 확충 및 원광 수출 금지 정책으로 인해 2018년부터 니켈 생산 1위 국가가 되었다.

 니켈 광석은 주로 인도네시아, 필리핀에서 생산 / 수출 되었으나, 정련 니켈로의 가공은 중국과 인도네시아에서 대부분이 이루어지고 있다.

 니켈 함유량 및 용도에 따라 Class I(니켈 99.8% 이상 함유)와 Class II(니켈 99.8% 이하 함유)로 구분되며, Class I은 주로 황화광의 건식제련을 통해서, Class II는 산화광의 건식제련을 통해서 생산된다.

 전기차 배터리용 니켈 수요가 늘어남에 따라 새로운 가공 방식인 고압산침출법(HPAL) 방식으로 산화광을 Class I 니켈로 생산하는 비중이 증가하는 추세이다. 이때 부산물로 코발트를 획득할 수 있어 코발트 공급 부족에 대응하는 수단 중 하나로 부각되고 있다.

 니켈 자원 확보를 위해 니켈 매장량이 많은 인도네시아와 호주 프로젝트에 국가 차원의 투자 및 계약이 활발히 진행 되고 있다.

코발트

 전 세계 코발트 가채광량은 2021년 기준으로 민주콩고(45.8%), 호주(18.3%), 인도네시아(7.8%), 쿠바(6.5%) 등 4개국이 78.4%를 점유하고 있다.

 코발트가 1차 광물로 산출되는 지역은 모로코 및 캐나다 일부 지역 뿐이며, 대부분 구리나 니켈의 부산물로 산출된다.

<각 나라별 코발트 가채광량 현황>

순위	국명	가채광량(kt)	점유율(%)
1	민주콩고	3,500	45.8
2	호주	1,400	18.3
3	인도네시아	600	7.8
4	쿠바	500	6.5
5	필리핀	260	3.4
6	러시아	250	3.3
7	캐나다	220	2.9
8	마다가스카르	100	1.3
9	중국	80	1.0
10	미국	69	0.9
11	파푸아뉴기니	47	0.6
12	모로코	13	0.2
13	기타	610	8.0

출처 : 한국 과학 기술 기획평가원

 전세계 코발트 생산량 중 민주콩고에서 가장 많은 79%를 생산하고 있다. 민주콩고 외 러시아, 호주, 필리핀, 캐나다 등에서도 코발트가 주로 생산된다.

 민주콩고에서 생산된 정광, 수산화 코발트를 중국이 수입하여 황산 및 산화 코발트로 제조 하여 세계 시장에 공급하고 있는 실정이다.

 세계 1위 코발트 화합물 기업인 중국 Huayou Cobalt가 2021년 기준 21.1%를 점유하고 있으며, 이 외 GEM, JNMC, Hezong 등 다수 코발트 정련 기업이 중국의 회사이다.

 현재 코발트를 확보하기 위해 민주콩고 내에서 중국 기업의 자원 확보가 활발하게 진행 중이다.

망간

 전 세계 망간 가채광량은 2021년 말 기준으로 남아공(42.7%), 호주(18.1%), 브라질(18.1%), 우크라이나(9.4%) 등 4개국이 88.3%를 점유하고 있다.

<각 나라별 망간 가채광량 현황>

순위	국명	가채광량(kt)	점유율(%)
1	남아공	640	42.9
2	호주	270	18.1
3	브라질	270	18.1
4	우크라이나	140	9.4
5	가봉	61	4.1
6	중국	54	3.6
7	인도	34	2.3
8	가나	13	0.9
9	카자흐스탄	5	0.3
10	멕시코	5	0.3

출처 : 한국 과학 기술 기획평가원

 2021년 기준 전 세계 망간 생산량은 남아공(38.7%), 가봉(14.1%), 중국(14.0%), 호주(8.7%) 등 4개국이 75.5%를 점유하고 있다.

 망간은 가공 시 큰 위험성이 존재하며, 환경오염 등의 문제가 존재한다. 현재 전 세계 망간 가공 제품의 90% 정도를 중국에서 점유하고 있으며, 대부분이 제강용으로 사용되고 있다. 전기차 배터리와 관련하여 망간 확보 동향은 타 광물과 대비하여 미미한 수준이다.

배터리 소재 광물의 국내 공급 동향

 한국 배터리 산업은 원자재 생산 단계 이후부터 다수 기업이 포진 되어 있다.

 현재 한국 기업들은 양극재를 제조하기 위해 전구체 및 리튬 화합물 등의 원료 화합물 대부분을 중국에서 수입하고 있으며, 일부 품목에서는 수입국가의 다각화를 꾀하고 있다(황산망간의 경우 중국의 수입에 의존하다 최근 벨기에로 수입 다변화 추진).

 양극재 수요 급증에 대응하기 위해 최근 전구체 공정의 내재화를 추진하고 있으며, 이에 따라 전구체 생산에 투입되는 황산 니켈, 황산 코발트 등의 국내 생산이 증가하는 추세이다.

 한국 기업이 제조하는 삼원계 배터리의 경우에 수산화 리튬을 사용하고 있으나, 장거리 운송이 어려워 대부분 중국(87.9%)에서 원재료를 수입하여 사용하고 있다. 탄산 리튬을 수산화 리튬으로 전환이 가능하지만, 국내에는 수산화 리튬 전환 설비가 크게 부족한 상황이어서 중국에서의 수입에 의존하고 있다.

  이러한 문제들에 대응하기 위해 국내 기업은 주요 광물에 대한 공급망 다각화에 노력을 기울이고 있다. 공급망 다각화 외에도 자원 보유 국가들과의 투자 및 협력을 통해, 자회사 및 기업 합작 등의 방법도 추진하고 있다.

 

향후 전망

 업계에서는 배터리 핵심 소재 광물이 망간을 제외하고 대략 2025년을 기점으로 공급 부족 현상이 심화될 것으로 전망하고 있다.

 

 망간 수요의 약 90%가 제강용으로 배터리 관련 망간 수요 대비 공급은 원활한 편이지만, 배터리용 니켈을 생산하는 황화광의 부족 등으로 인해 2024년 이후 황산 니켈의 공급 부족 현상이 심화될 것으로 전망한다. 코발트 또한 2024년부터 공급 부족이 전망되고 있다.

 최근 리튬 광산의 개발 및 확장 프로젝트가 활발하게 진행되고 있지만, 개발 기간(4~7년 후)이 길고, 향후 전기차 대중화에 의한 급격한 배터리 소재 광물의 수요 증가를 고려해본다면, 이후 관련 광물 부족 현상이 심화될 것으로 전망된다.

 이에 대한 국가적 차원의 대책 마련이 필요한 상황이다.