기후 변화 현상으로 인해 많은 국가들이 탄소중립을 선언했고, 친환경 에너지로 대체하는 움직임이 커지고 있습니다. 이에 따라 전기차의 필요성이 높아지면서 전기차 배터리 제조에 사용되는 핵심 광물의 수요 역시 증가하고 있습니다. 때문에 글로벌 배터리 기업들은 이를 확보하기 위해 많은 노력을 기울이고 있죠. 오늘은 배터리에 사용되는 핵심 원자재에 대해 알아보고 공급망 현황을 살펴보겠습니다.
Q. 배터리에는 어떤 원자재가 주로 쓰이나요?
배터리 시장의 주역으로 꼽히는 리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질로 구성되어 있습니다. 특히 양극재는 리튬이온배터리의 성능과 연관되는 중요한 소재로 가장 많은 원자재가 쓰이고 있는데요. 일반적으로 리튬, 니켈, 코발트, 망간(망가니즈) 등을 조합하여 구성하게 됩니다.
먼저 리튬은 배터리 제조에 반드시 필요한 핵심 소재로 에너지 밀도를 결정짓는 역할을 합니다. 리튬계 배터리에서는 주로 수산화리튬과 탄산리튬이 사용되는데요. 수산화리튬은 고용량 전기차 배터리에 사용되고, 탄산리튬은 스마트폰, 노트북 등 IT 기기에 쓰입니다. 배터리 시장이 커지면서 리튬의 가치도 점점 증가하는데요. 때문에 리튬을 ‘하얀 석유’라고도 불립니다.
니켈도 에너지 밀도와 관련된 소재입니다. 니켈의 함량이 높아지면 에너지 밀도가 높아져 용량과 출력을 높일 수 있는 것은 물론 값비싼 코발트의 비중을 줄일 수 있습니다. 이에 니켈의 중요성이 점점 커지고 있으며, 배터리 업계에서는 니켈 함량을 늘린 ‘하이니켈(High-Ni) 배터리’ 개발에 박차를 가하고 있습니다.
코발트는 양극재 부식과 안정성을 잡아주는 역할을 하는 원자재입니다. 주로 구리와 니켈 광산의 부산물로 얻어져서 희소성이 높다는 특징이 있습니다.
마지막으로 망간은 배터리의 안정성을 높여줍니다. 배터리 제조 시 사용되는 양은 적지만, 앞으로 코발트를 망간으로 대체하는 ‘하이망간(High-Mn) 배터리’가 대세를 이루면 수요가 급증할 것으로 예상하고 있습니다.
Q. 배터리 핵심 광물들에 대한 글로벌 동향은 어떻게 되나요?
배터리 수요가 대폭 늘었지만, 그에 비해 주요 원자재는 특정 국가에 편중되어 있습니다. 그렇다면 어떤 국가에 배터리 핵심 광물이 분포되어 있을까요?
리튬은 주로 칠레, 호주, 아르헨티나, 중국, 미국에 매장되어 있는데요. 특히 볼리비아 우유니, 아르헨티나 옴브레 무에르토, 칠레 아타카마 등 주로 남미에 리튬이 많이 매장되어 있습니다. 리튬을 생산하는 나라로 호주, 칠레, 중국 등 3개국이 전체 생산의 약 90%를 점유하고 있습니다.
최근 수요가 급증하고 있는 니켈이 매장되어 있는 나라는 인도네시아, 호주, 브라질 등이 있으며, 이중 인도네시아는 세계 최대 니켈 매장국이자 생산국입니다.
희소성이 높은 코발트는 콩고민주공화국, 호주, 인도네시아, 쿠바 등에서 생산되며, 콩고민주공화국에서 70% 이상을 생산하고 있습니다.
마지막으로 망간은 남아프리카공화국, 호주, 브라질, 우크라이나 등 4개국에서 점유하고 있습니다. 남아프리카공화국을 비롯해 가봉, 중국, 호주에서 망간을 생산하고 있습니다.
Q. 국내에서는 배터리 핵심 광물을 확보하기 위해 어떤 노력을 하고 있나요?
배터리 핵심 광물의 매장과 생산은 특정 몇몇 국가들에 집중되어 있습니다. 이로 인해 니켈, 코발트, 망간 등을 섞은 화합물인 전구체(Precursor)*를 해외에서 수입해오고 있는데요. 전구체 외에도 원료 화합물 대부분을 중국에서 수입하고 있으며, 일부 원자재는 다른 나라로부터 공급받고 있습니다.
* 전구체(Precursor) : 양극재가 되기 전, 양극재의 원료가 되는 물질
국내 배터리 업체들은 해외 수입 의존도를 줄이기 위해 전구체 공정 내재화를 추진하고 있습니다. 이를 위해 전구체 생산에 필요한 황산니켈, 황산코발트의 국내 생산이 증가하고 있죠. 또 배터리 기업에서는 해외 기업과 협력을 통해 광물 공급망을 확대하는 노력을 하고 있습니다.
정부에서도 국내 배터리 업체들이 원활하게 원자재를 확보할 수 있도록 정책적으로 많은 지원을 하고 있는데요. 2030년까지 특정 국가에 대한 수입 의존도를 50%대로 줄이고, 재자원화를 20%로 확대하기 위한 세부 전략을 제시하기도 했습니다.
Q. LG에너지솔루션은 핵심 광물 공급망 확보를 위해 어떤 노력을 하고 있나요?
LG에너지솔루션도 핵심 광물에 대한 올바르고 안정적인 공급망 강화를 위해 여러 글로벌 기업과 짜임새 있는 네트워크를 구축하고 있습니다.
최근 호주 기업 그린테크놀로지메탈스(Green Technology Metals)와 리튬 정광(Spodumene)* 공급 및 지분 투자 계약을 체결했는데요. 앞으로 5년간 그린테크놀로지메탈스가 생산하는 리튬 정광 총 생산량의 25%를 공급받습니다. 또 다른 호주 기업 ‘시라’(Syrah Resources Limited)와는 2025년부터 천연흑연 2,000t을 받고, 호주 배터리 광물 제련 전문 업체 QPM(Queensland Pacific Metals)으로부터 10년간 매년 친환경적으로 생산된 니켈 7,000t, 코발트 700t을 수급 받을 계획입니다.
*리튬 정광(Spodumene) : 수산화리튬을 추출할 수 있는 핵심 광물
캐나다, 미국 등 북미 지역의 기업과도 많은 협력이 이루어지고 있습니다. 먼저 캐나다 광물 업체인 일렉트라(Electra), 스노우레이크(Snowlake)와도 핵심 광물 공급망 체계를 구축했습니다. 일렉트라에서는 2023년부터 3년간 황산코발트 7,000t을 공급받으며, 스노우레이크에 10년간 수산화리튬 20만t을 지원받을 예정입니다. 또 미국 리튬 생산업체 컴파스 미네랄(Compass Minerals)로부터 2025년부터 7년간 생산하는 탄산, 수산화리튬의 40% 등을 공급받기로 협약했습니다.
LG에너지솔루션은 유럽 지역에서의 핵심 광물 공급망도 확보했습니다. 독일 리튬 생산업체 ‘벌칸 에너지(Vulcan Energy)’와 수산화리튬 공급 계약을 체결했는데요. 2026년부터 5년간 수산화리튬 4만 5,000t을 공급받을 예정입니다. 이 외에도 중국, 인도네시아, 칠레 등 다양한 국가의 기업과 협업해 핵심 광물을 확보했습니다.
배터리에 쓰이는 핵심 광물의 종류와 글로벌 공급망 현황을 알아보았습니다. 이와 함께 핵심 광물을 선제적으로 확보하고 있는 LG에너지솔루션의 모습도 확인할 수 있었는데요. LG에너지솔루션은 앞으로도 차별화된 원재료를 안정적으로 공급하여 배터리 기술 혁신을 거듭해 나갈 예정입니다. 배터리로 더 나은 세상을 만들어가는 LG에너지솔루션의 적극적인 행보를 지켜봐 주세요!