‘백색 황금’ 리튬은 어떻게 배터리 핵심 소재가 됐을까

양극재 필수 소재 리튬
배터리 용량ㆍ전압 결정

수급 불안정한 ‘희소금속’
국내 기업, 공급망 안정화 주력

배터리(이차전지) 시장은 리튬이온배터리가 주도하고 있다. 높은 에너지 밀도와 가벼운 무게, 긴 수명 등의 장점을 가진 리튬이온배터리는 휴대폰부터 카메라, 노트북, 전기차까지 다양한 분야에서 활용되고 있다.

리튬이온배터리의 핵심 소재가 바로 ‘백색 황금’이라고도 불리는 리튬이다. 리튬은 배터리의 용량과 전압을 결정하는 양극재에 들어가는데, 리튬 비중이 높을수록 용량이 커진다. 일반적으로 전기차 배터리 1기가와트시(GWh·전기차 1만5000대 분량)를 생산하는 데 700톤(t)의 리튬이 필요하다.

배터리에 들어가는 리튬은 크게 수산화리튬과 탄산리튬으로 나뉜다. 수산화리튬은 니켈과의 합성이 쉬워 니켈·코발트·망간(NCM), 니켈·코발트·알루미늄(NCA) 배터리, 하이니켈 배터리 등 고성능 전기차 배터리에 사용된다. 탄산리튬은 저가형 리튬인산철(LFP) 배터리나 에너지 밀도가 낮은 가전제품, IT기기용 배터리에 쓰인다.

이처럼 배터리의 핵심 원료인 리튬은 대표적인 ‘희소 금속(rare metal)’이기도 하다. 전 세계 매장량의 60%가 남미에 집중돼 있고, 채굴부터 가공까지 걸리는 시간이 길어 수요에 즉각 대응하기 어렵다. 전기차 시장이 폭발적으로 성장한 2021~2022년에는 탄산리튬 가격이 톤당 1억 원을 넘어서기도 했다.

다만 지난해부터는 전기차 수요 둔화에 따른 공급 과잉으로 리튬 가격이 1년 만에 80%가량 하락했다. 최근 들어 수익성이 나빠진 광산업체들이 채굴을 중단하고 구조조정에 나서는 등 공급량을 줄이면서 리튬값이 다시 오름세를 보이고 있다.

불안정한 수급 상황에서 국내 기업들은 안정적인 리튬 공급망 확보에 속도를 내고 있다.

포스코그룹은 지난해 전남 율촌산업단지에 연산 2만1500톤 규모의 수산화리튬 공장을 준공한 데 이어 올해 상반기 내 아르헨티나 현지 염수리튬 기반 수산화리튬 생산공장 준공을 마무리할 계획이다.

LG에너지솔루션은 지난달 호주 리튬 생산 업체 웨스CEF와 리튬 정광 8만5000톤을 공급받는 계약을 체결했다. 한 번 충전에 500㎞ 이상 주행 가능한 고성능 전기차 27만 대분 배터리에 들어가는 수산화나트륨 1만1000톤을 생산할 수 있는 양이다.

사용 후 배터리 재활용을 통한 리튬 확보에도 주력한다. 에코프로는 포항캠퍼스에 폐배터리 재활용부터 수산화리튬 및 전구체 제조, 양극재 생산을 한 단지에서 구현한 ‘클로즈드 루프 시스템’을 구축했다.

전기차 시장이 다소 주춤하지만, 탄소중립을 위한 전기차 전환이 필수적인 만큼 글로벌 리튬 수요는 꾸준히 증가할 전망이다. 시장조사기관 스태티스타(Statista)는 글로벌 리튬 수요가 2020년 연 31만t에서 2035년 380만t 규모까지 늘어날 것으로 내다봤다.