“향후 3년 이차전지소재산업의 공급망 완성 골든타임”

포스코그룹은 지난 3월 6일부터 8일까지 서울 코엑스에서 열린 ‘인터배터리 2024’ 전시회에서 포스코홀딩스 주관으로 포스코, 포스코인터내셔널, 포스코퓨처엠을 아우르는 그룹 이차전지 소재 풀 밸류체인(Full Value Chain)을 소개했다.

지난해까지 그룹을 대표해 포스코퓨처엠이 양·음극재 사업을 중심으로 소개했지만, 올해부터는 포스코홀딩스 주도로 이차전지소재 원료생산 단계부터 소개하며 기존보다 한층 더 영역을 확대했다.
포스코그룹은 올해 부스 규모를 전년 대비 약 30% 넓은 360㎡로 늘렸고, 그룹 이차전지 소재 밸류체인의 구성과 흐름을 한눈에 확인할 수 있도록 순환하는 원형 구조의 모형과 영상용 미디어월을 전시관 중앙에 배치해 핵심 전시물로 소개했다.

인터배터리 포스코그룹 전시관 전경. 사진=김예은 기자

포스코그룹 내 행사 참여 상장 기업은 포스코홀딩스(리튬, 니켈, 리사이클링), 포스코퓨처엠(양∙음극재), 포스코인터내셔널(원료 조달, 구동모터코어) 등이다.

중앙 모형 주변에는 리튬·니켈 등 이차전지소재 원료부터, 양·음극재, 리사이클링, 차세대 이차전지 소재 등 밸류체인 단계별로 상세 부스를 구성했다.

포스코그룹은 지난해 전남 율촌산업단지에 광석 리튬 기반 수산화리튬공장을 준공한 바 있다. 또한 아르헨티나 현지 염수리튬 기반 수산화리튬공장도 올해 상반기에 준공을 앞둔 만큼, 리튬 부스를 비중 있게 준비해 관람객들에게 선보였다.

포스코그룹은 2022년 3월 지주사 체제 전환 후 ▲철강 ▲이차전지소재 ▲리튬·니켈 ▲수소 ▲에너지 ▲건축·인프라 ▲식량(Agri-Bio)을 7대 핵심사업으로 선정하고 그룹 균형성장과 기업가치 극대화를 목표로 비즈니스를 펼치고 있다.

포스코홀딩스는 특히, 이차전지 소재 시장 규모 확대에 따라 공급망 내 원료 분야 부가가치가 지속 높아질 것으로 예측해 향후 3년이 이차전지소재산업의 공급망을 완성하는 골든타임으로 판단했다. 이에 고수익 원료 확보를 중심으로 투자를 가속화하고 있다.

포스코, 원료-소재 ‘풀 밸류체인 확보’에 주력하는 이유
이차전지는 4대 핵심 소재인 양극재, 음극재, 분리막 및 전해질 등으로 구성된다. 모든전지는 양극과 음극이라는 활물질들을 가지고 있고, 분리막(Separator)에 의해 분리되어 있으며, 전해질이 양극과 음극 사이의 이온 전달을 가능케 하여 산화와 환원반응을 일으키게 된다.

이러한 4대 핵심 소재는 리튬, 니켈, 코발트 등의 원자재를 기반으로 채굴, 정제, 제련 등을 거쳐 생산된다.

배터리 산업의 밸류체인은 크게 업스트림, 미드스트림, 다운스트림 및 폐기 단계로 이루어진다. 업스트림은 리튬, 니켈, 코발트 등 배터리 제조에 필요한 핵심 원자재를 확보하는 단계다. 원자재를 생산하기 위해서 광산이나 염호에서 채굴, 채취하거나 특정 물질의 제조 과정에서 광물 추출이 가능한 부산물을 모은다.

미드스트림은 크게 원자재 제련(세정 및 정제), 핵심 소재 및 셀 제조로 구분된다. 원광물이나 폐배터리를 통해 확보한 희유금속들을 정제하여 고순도 원료를 생산한다. 이러한 원료를 기반으로 배터리 소재를 만들고 소재를 토대로 배터리 셀을 제조한다.

제조된 배터리 셀을 모듈화, 패킹(Packing)하는 작업은 다운스트림 단계로 구분된다. 배터리의 최종 수요처의 요구사항에 따라 최종재의 형태가 달라진다. 수명이 다한 배터리의 경우 폐기 단계에서 배터리 셀을 재제조하여 기존과는 다른 목적으로 재사용되거나, 희유금속을 추출하기 위한 재활용 작업을 거치게 된다.

포스코그룹이 이번 전시에서 새롭게 부각한 업스트림 단계의 경쟁 구도는 전통 광산 기업과 배터리 광물 특화 업체 간 광물 확보 경쟁이다. 삼정KPMG 경제연구원의 보고서에 따르면 이 단계의 경쟁 강도는 미드스트림이나 다운스트림보다 약한데, 이는 새로운 광산이나 염호를 확보하고 광물을 채굴, 채취하여 상용화할 수 있게 만드는 데 시간이 오래 걸리기 때문이다.

포스코그룹이 지난해 11월 29일 전남 율촌산업단지에 포스코필바라리튬솔루션 수산화리튬공장을 준공했다. 왼쪽부터 김준형 포스코퓨처엠 사장, 포스코홀딩스 김지용 미래기술연구원장, 데일 헨더슨(Dale Henderson) 필바라미네랄(Pilbara Minerals)社 CEO, 앤서니 키어넌(Anthony Kiernan) 필바라미네랄 이사회 의장, 최정우 회장, 서동용 국회의원, 산업통상자원부 이승렬 산업정책실장, 박창환 전라남도 정무부지사가 참석해 기념촬영을 하고 있다. 사진=포스코그룹

포스코퓨처엠은 “현재 이차전지 밸류체인의 포트폴리오 풀(Pool)은 ‘업스트림 고수익’ 구조”라고 분석했다. “전기차 원가의 약 40%를 배터리가, 배터리 셀 원가의 약 55%를 양·음극재가 차지하는 구조상, 글로벌 완성차사를 비롯한 고객사(다운스트림)들이 전기차 배터리의 성능을 좌우하는 핵심 소재 생산 기업들에게 주목할 것”이라며, “특히 업스트림 영역에서도 경쟁력을 갖춘 소재사들의 기업 가치가 재평가될 것”이라고 내다봤다.

이 가운데 배터리의 주요 원자재인 리튬은 주로 경암형 광산에서 채광 작업, 파 분쇄, 분리, 선광 등의 작업을 거쳐 확보되거나 염호에서 염수를 건조하여 산출된다. 경제성 있는 리튬 매장량은 대부분 칠레, 호주, 아르헨티나, 중국에 부존하고 있다. 리튬은 특정 지역에 매장량이 편중되어 있을 뿐 아니라 일부 국가들이 자국 이익을 극대화하기 위해 보유 자원을 전략적으로 이용하면서 수급 불균형이 발생하고 있다. 이에 따라 리튬 원자재를 안정적으로 확보하기 위한 경쟁이 치열하게 전개되고 있으며, 중장기적으로 수요 대비 생산량도 부족하여 가격이 상승하는 등 공급 불안정이 지속될 가능성이 존재한다.

포스코그룹은 국내에서 유일하게 양극재와 음극재를 동시에 생산하며, 양극재를 구성하는 핵심 광물의 80% 이상, 음극재의 경우 90% 이상을 중국에서 공급받고 있다. 그러나 최근 미-중 갈등 격화로 중국산 핵심 광물에 대한 미국, 유럽 등의 제재가 강화되고 있어 공급망 다변화의 필요성이 높아졌다. 이에 포스코그룹은 아르헨티나, 호주, 인도네시아, 아프리카 등으로 공급망 다변화를 시도하고 있다. 구체적으로 아르헨티나와 호주에서는 리튬을, 인도네시아에서는 니켈, 아프리카에서는 흑연을 확보해 소재화함으로써 이차전지소재사업 풀밸류체인 완성을 목표로 하고 있다.

포스코그룹의 원료 수급 등 밸류체인을 형상화 한 전시관 모습. 사진=김예은 기자

리튬, 광석 리튬과 수산화리튬으로 이원화된 원료 수급
포스코홀딩스는 업스트림 영역 중 리튬 사업에서 2030년까지 리튬 생산능력 42만 3000톤을 확보해 글로벌 톱3 리튬 기업 도약을 목표로 하고 있다. 이를 위해 광석(Hardrock), 염수(Brine), 비전통자원 리튬직접추출(DLE: Direct Lithium Extraction)등 다변화된 생산 기술과 설비를 구축하고 있다.

포스코홀딩스는 지난 2018년 호주 필바라주의 광석 리튬 광산 지분과 아르헨티나 리튬 염호 광권을 100% 인수해 복수의 안정적인 리튬 원료 공급처를 확보했다. 2023년 11월에는 포스코필바라리튬솔루션의 수산화 리튬공장을 광양 율촌 산업단지에 첫 준공해 핵심 원료부터 소재에 이르기까지 이차전지소재사업 풀밸류체인 구축에 나섰다. 이 공장에서 광석리튬은 지난해 11월 29일 연산 2만 1500톤 규모로 생산을 시작했다. 이는 광석리튬 원료로부터 직접 전기차 이차전지용 고순도 수산화리튬을 상업 생산하는 국내 첫 사례다. 뿐만 아니라, 원료 확보(호주)부터 가공(대한민국)까지 전 생산 과정이 미국과의 FTA 체결국 내에서 이뤄지므로 IRA 혜택을 기대할 수 있다.

포스코홀딩스는 현재 진행 중인 호주 필바라미네랄주와 협력을 강화해 향후 2단계 증설에 나서고, 캐나다 유망 리튬광산사들과의 파트너십을 확대해 2030년 광석 리튬 기반 수산화리튬 생산량을 22만 톤까지 확대할 예정이다.

아르헨티나 염수리튬 데모플랜트 전경. 사진=포스코그룹

염수 리튬 측면에서 포스코홀딩스는 아르헨티나 염호에서 현재 2024년 상반기 준공을 목표로 2만 5000톤 규모의 염수리튬 1단계 상용화공장 상·하공정을 건설하고 있다. 2만 5000톤 규모의 2단계 공장도 지난해 6월 착공했다. 포스코그룹은 염수 리튬 2단계 상공정(염수로 탄산리튬을 만드는 공정)에서 생산한 탄산리튬을 올해 광양만 율촌1산업단지에 착공한 2단계 하공정(탄산리튬을 수산화리튬으로 전환하는 공정)에서 수산화리튬으로 전환해 이차전지 양극재용 소재로 공급할 예정이다.

특히 염수리튬 2단계의 경우 상공정을 아르헨티나에, 하공정을 대한민국에 나눠 건설함으로써 포스코퓨처엠 국내 양극재공장 등에 리튬을 적시 공급하고 미국 인플레이션감축법(IRA) 수혜에서 유리한 고지를 점할 계획이다.

아르헨티나 염수 리튬은 3·4단계를 5만 톤 규모로 통합 추진함으로써 2028년 아르헨티나 염수 리튬 10만 톤 생산 체계를 조기 구축한다.

포스코홀딩스는 염수·광석·비전통자원 등 다양한 소스로부터 리튬을 생산하여 리튬 자급력을 높인다는 계획이다. 포스코홀딩스는 광석·염호리튬에 이어 미국 현지 광구에서 시추한 점토에서 리튬을 추출하는 '점토 리튬'과 캐나다 폐유전에 매장된 유전염수에서 리튬을 생산하는 '유전염수 리튬' 사업을 추진하는 등 비전통 리튬 자원에 대한 현지 파트너사 협력과 기술개발에 나서고 있다.

한편, 이번 전시회에서 포스코홀딩스는 전시회 주관사 한국배터리산업협회가 선정하는 ‘인터배터리 어워즈 2024’에서 포스코형 광석리튬 공정으로 소재 · 부품분야 상을 수상했다. 포스코형 광석리튬 공정은 전기화학적 방법을 활용해 부산물 발생과 부원료 사용을 줄여 지속가능한 수산화리튬 생산을 가능하게 한 점을 높이 평가받았다.

김준형 친환경미래소재총괄은 “포스코그룹은 현재까지 수립한 2030 이차전지소재사업 전략 기조를 그대로 유지할 것이며, 포스코가 개발한 고유기술을 바탕으로 사업경쟁력을 강화하여 글로벌 대표기업으로 우뚝 설 것을 약속드린다.” 고 말했다.

이태환 대신증권 연구위원은 “최근 탄산리튬 가격이 저점 대비 14% 상승하며 반등을 실현했다"며, "여전히 부진한 수요로 인한 공급과잉 우려가 크나, 점차 감산이 현실화하고 있다는 점에 주목해 볼 때 감산 기업이 늘어날수록 리튬 가격은 후행하여 상승 추세로 전개돼 기업가치 상승 동력으로 작용할 것"이라 내다봤다.

<문화경제 김예은 기자>