2023. 5. 2. 19:19ㆍ경제
안녕하십니까 가위블입니다. KISTEP에서 발간된 보고서인 전기차 배터리 핵심광물에 대해서 포스팅 하도록 하겠습니다.
전기차 배터리 핵심광물
제1장 개요
1.1. 작성 배경
탄소중립을 위한 에너지 및 산업의 친환경･전기화는 기존 화석연료 기반 에너지패러다임을 원자재(광물) 중심으로 전환하여 특정 광물 자원의 수요를 촉진
●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 전망
●특히, 배터리의 경우 전기차 및 에너지 저장시스템(ESS) 보급 확대에 따라 리튬, 니켈, 코발트, 망간, 흑연 등에 대한 수요는 ’21년 약 0.9백만 톤에서 ’50년 약 10.9백만 톤으로 100배 이상 늘어날 것으로 전망됨(넷제로 시나리오 기준)
※ 금액 기준으로는 ’21년 139억 달러에서 ’50년 1,922억 달러로 증가할 전망
급격한 광물 자원 수요 확대에 더불어, 특정국 자원 편재성, 자원민족주의, 비탄력적 공급 구조, 환경규제 등이 광물 자원의 가격 상승 및 공급망 불안을 가중
●배터리 핵심광물은 특정 소수국에 매장 및 생산*이 집중되어 있고, 정･제련 등 가공단계 이후 공급망은 중국이 장악**
＊(리튬) 호주 50%, (니켈) 인도네시아 30%, (코발트) 콩고 70%, (망간) 남아공 38% 수준
**(리튬) 52.7%. (니켈) 32.8%, (코발트) 67.1%, (망간) 90% 수준
●자원 보유국들은 핵심광물 국유화, 수출 통제, 외국기업 생산설비 투자 유도 등 핵심광물을자국의 경제적･정치적 수단으로 활용
- 멕시코는 리튬 국유 재산화 및 국영 기업(리티오멕스) 설립, 아르헨티나-볼리비아-칠레 중심 남미 리튬 부국들은 ‘리튬판 OPEC’ 결성 계획 발표
- 인도네시아는 니켈 최대 생산국 지위를 활용하여 중간재부터 완성차까지 자국 내 외국기업생산시설 및 투자 유치
- 중국은 리튬 화합물(정·제련) 시장의 우월적 지위를 활용하여 국제 거래 기준통화 위안화 설정, 배터리 소재 반값 계약(CATL-완성차 업체) 등으로 배터리 시장 패권 강화 추진
●글로벌 핵심광물 수요 증가에 따라 신규 공급원이 적시에 확보되어야 하나, 신규 광산 개발은성공률이 낮고 리드타임*이 길어, 광물 수요에 즉각적으로 대응하기 어려움
＊광물 발견부터 생산까지 평균 리드타임 : 약 16년(탐사 및 사업성평가 12.5년, 건설 계획 1.8년, 건설~생산 2.6년) (출처 : IEA)
●광물 채굴 및 정·제련 시 발생하는 다량의 이산화탄소, 수자원 소비, 화학물질로 인한 환경 파괴 등에 따라, 유럽 등 선진국에서는 환경규제를 강화하고 있음. 이는 비용 증가와 함께 공급망 불안 가중시킬 수 있음
핵심광물 대부분을 수입에 의존하는 우리나라의 경우, 배터리 산업 경쟁력 유지･ 확대를 위해 안정적인 핵심광물 확보 전략이 긴요
●양극재 기술 경쟁력은 확보하였으나, 2022년 기준으로 주요 원재료인 수산화 리튬(87.9%) 전구체(95.3%) 대부분을 중국에 의존(한국무역협회, 2022)
●연평균 30% 고성장이 전망되는 배터리 시장에서, 국내 기업의 경쟁력 유지･확대를 위해 핵심광물의 안정적 공급망 구축 전략이 필요한 상황
본고에서는 배터리 핵심광물 분야 국내외 공급망 현황 진단, 관련 기술 및 정책동향 파악 등을 통해 안정적 핵심광물 확보 및 기술대응 전략을 위한 시사점을도출하고자 함
배터리&핵심광물&재활용 수요 전망
(배터리) 글로벌 배터리 시장은 전기차 수요를 중심으로 ’19년 222GWh 에서 ’30년 3,872GWh로 연평균 29.7% 성장할 전망
(핵심광물) 글로벌 배터리 핵심광물 수요는 연평균 25.2% 성장하여 ’30년에약 6백만 톤에 이를 것으로 전망
(재활용) 글로벌 재활용 시장은 연평균 32%로 성장하여, ’21년 513백만 달러에서 ’40년 57,395백만 달러로 성장할 전망
1.2 기술의 정의 및 범위
전기차 배터리 벨류체인은 크게 원자재 탐사(채굴) → 정･제련 → 배터리･전기차생산 → 배터리 재활용･재사용으로 구분되며, 본고에서는 핵심광물에 집중하기위해 탐사(채굴), 정･제련, 재활용(자원회수)에 대해 중점적으로 다룸 ※ 논의의 확장을 위해 Midstream의 전구체, 재활용 전처리 분야도 일부 포함
광종의 경우, 경제적 가치가 높고 공급망 이슈가 큰 양극재 핵심광물(리튬, 니켈, 코발트, 망간)에 대해 중점적으로 분석함
●(리튬) 현 배터리 산업 필수 광물로, 배터리(71%), 도자기 및 유리(14%), 윤활제(4%), 폴리머생산(2%) 등에 사용됨
- 호주에 분포한 경암형에서 채굴한 리튬의 정･제련을 통해 탄산리튬(LFP 배터리용) 및 수산화리튬(삼원계 배터리용)이 모두 생산되며, 남미에 분포한 염호형에서는 탄산리튬이 주로 생산
- 탄산리튬은 추가 공법을 통해 수산화리튬으로 변환이 가능
●(니켈) 스테인리스(68%), 저합금 고장력강(8%), 비철합금(8%), 전기 도금(7%), 배터리(5%) 등에 주로 사용됨
- 브라질, 캐나다, 러시아에 주로 분포한 황화광 타입을 정･제련하여 고품위 Class 1 니켈을생산하며, 배터리 제작용으로 활용
- 인도네시아, 필리핀, 서호주 등에 주로 분포한 산화광 타입을 정･제련하여 저품위 Class 2 니켈을 생산하며, 주로 스테인리스강을 제작하는 데 활용되나 일부는 고압침출법 등 추가 공정을 통해 배터리용으로도 활용 가능
●(코발트) 배터리(50%), 촉매 및 도료(21%), 무선기기(13%), 초합금(11%) 등에 주로 사용됨
- 광산에서 생산되는 코발트의 60%가 구리의 부산물로, 38%가 니켈의 부산물로 생산되며, 민주콩고의 구리벨트가 대표적인 코발트 부존지
- 배터리 제조용으로는 수산화코발트, 황산코발트가 사용되나, 대부분 중국에서 가공
●(망간) 제강용으로 90%가 사용되며, 배터리 제조용으로 사용되는 양은 미미함
- 주요 생산국은 남아공, 호주, 브라질, 가봉 등 다양하나, 정･제련 및 합금 생산은 중국에서대부분을 독점
- 망간 광석 및 금속에서 황산망간을 추출하여 배터리 전구체 원료로 사용
- 현재 망간으로 인한 지정학적 이슈는 미미한 수준이나, 향후 코발트를 대체하는 하이망간배터리 개발 시 망간의 무기화 예상
이상으로 포스팅을 마치도록 하겠습니다.
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