리튬(Lithium)은 전기자동차(EV) 및 에너지저장장치(ESS)의 필수 소재로 글로벌 수요가 2017년 25만톤에서 2025년 71만톤으로 8년 동안 3배 폭증할 것으로 예상된다.
리튬은 금속 중 가장 가벼운 알칼리 금속에 속하며, 원자번호는 3이고 지구상에 존재하는 물질 중 3번째로 가벼운 것으로 알려졌다.
리튬을 활용한 2차전지는 보통 전지보다 적은 무게로 더 높은 전압의 전기를 만들 수 있다. 일반 전지의 전압은 1.3-2V이나 리튬이 포함된 전지는 3V 이상이다.

포스코, 리튬 5만5000톤 상업화
국내에서는 포스코가 리튬 상업화를 선도하고 있다.
포스코는 2010년 리튬 직접추출 기술을 세계 최초 개발해 2013년부터 2015년까지 칠레, 아르헨티나 염호에서 리튬 시험생산에 성공했고 2016년 광양제철소에 2500톤 데모 공장을 건설한 후 2017년 2월부터 탄산리튬(Lithium Carbonate)을 생산하고 있다.
포스코는 전기자동차용 배터리에 사용되나 공정관리가 까다로운 수산화리튬(Lithium Hydroxide) 생산에도 성공함으로써 전량 수입에 의존하고 있는 고품위 수산화리튬을 국산화해 LiB(리튬이온전지)의 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.
포스코는 염호에서 리튬을 추출하는 기술을 기반으로 리튬 사업을 추진했으나 염호 확보가 지연되면서 폐 2차전지로부터 리튬을 추출하는 기술과 광석인 리튬정광에서 리튬을 추출하는 기술을 함께 개발했고 2021년부터는 광산권을 인수한 아르헨티나 염호에서 리튬을 생산할 예정이다.
포스코는 세계적으로 유일하게 폐 2차전지와 리튬정광, 염호를 활용하는 3가지 리튬 생산체제를 확립했고 리튬 생산능력도 5만5000톤에 달해 국내 수급을 안정시킬 것으로 평가되고 있다. 리튬 5만5000톤은 전기자동차 110만-120만대에 공급할 수 있는 배터리를 제조할 수 있는 양이다.
LiB는 수명이 길고 무게와 부피 소형화가 가능하며 카드뮴, 납, 수은 등 환경 규제물질을 함유하지 않아 친환경적인 것으로 평가되고 있다.
양극재는 배터리의 플러스(+)극인 양극을 만드는 소재로 국내에서는 포스코케미칼이 생산하고 있다. 후발주자이지만 최근 니켈 함량 80% 이상의 고용량 활물질을 세계 최초로 양산하는 등 기술력을 자랑하고 있다.
음극재는 양극에서 나온 리튬을 저장한 후 방출하면서 전기를 발생시키는 역할을 하며 국내에서는 포스코케미칼이 유일하게 생산하고 있다.
포스코케미칼은 2018년 11월 음극재 1공장을 준공하고 2019년 하반기까지 1단계 4개 라인을 완공해 생산능력 2만톤을 확보했으며 시장 상황에 따라 2021년까지 총 10개 라인을 순차적으로 증설해 5만톤으로 확대할 계획이다.

염호‧스포듀민 프로젝트로 공급부족 해결
리튬은 2019년 글로벌 가격이 하락세를 계속했다.
중국의 전기자동차 생산이 예상에 미치지 못해 과잉재고가 발생함에 따라 재고조정이 이루어졌기 때문으로 과잉재고는 연말까지 해소된 것으로 파악되고 있다.
그러나 재고조정이 진행되면서 증설 및 신규 개발 프로젝트가 중단됨으로써 2021년 이후 다시 수급이 타이트해질 가능성이 제기되고 있다.
2018-2019년에는 글로벌 자동차 생산기업들이 전기자동차 생산을 본격적으로 확대해 자동차용 배터리 수요가 급증할 것으로 예측됨에 따라 신규 개발 및 기존 생산설비의 증설 프로젝트가 잇따르고 있다.
리튬은 중남미에 편재하는 염호의 함수로부터 얻는 방법이 주류를 이루고 있어 공급이 수요를 따라가지 못하고 있기 때문이다.
함수 베이스 리튬은 생산에 착수한 후 약 1년에 달하는 농축기간이 필요해 수요 증가에 곧바로 대응할 수 없는 단점이 있다.
오스트레일리아에서 채취한 스포듀민(Spodumene)을 이용해 리튬을 생산함으로써 수요에 대응하고 있으나 아직까지 역부족인 것으로 파악되고 있다.
최대 소비국인 중국 정부가 전기자동차 관련 보조금을 감축한다고 밝히면서 공급과잉 양상을 나타내 신규 리튬 프로젝트가 대부분 중단되고 있고, 스포듀민 베이스 리튬도 인프라 측면에서 안정적인 생산체제를 구축하고 있으나 코로나19 등 불확실한 요인에 따른 영향이 불가피한 상태이다.
최근에는 오스트레일리아 오로코브르(Orocobre)와 일본 도요타통상(Toyota Tsusho)이 진행하고 있는 아르헨티나 Olaroz 프로젝트가 주목받고 있다.
Olaroz 염호에서 함수 베이스 탄산리튬을 생산하는 프로젝트로 생산능력을 1만7500톤에서 4만2500톤으로 확대할 예정이다.
도요타통상은 Olaroz에서 생산된 탄산리튬을 조달해 후쿠시마(Fukushima) 신규 공장에서 수산화리튬으로 가공할 계획이다. 2021년 상반기 배터리 그레이드 1만톤 공급을 목표로 하고 있으며 공업용 수요에도 대응할 방침이다.

LiB, 2022년 667억달러로 급성장
다만, 전기자동차 보급 속도가 빨라지면서 전기자동차용 배터리 수요가 급증하고 있어 리튬 공급부족이 장기화될 가능성이 제기되고 있다.
글로벌 전기자동차 시장은 2020년 약 610만대에서 2025년 약 2200만대로 4배 가까이 성장해 전기자동차용 배터리 매출이 반도체를 넘어설 가능성이 제기되고 있다.
2018년 국내 메모리 반도체 매출은 1650억달러(약 198조원), 전기자동차용 배터리는 530억달러(약 63조원)의 3배를 넘은 것으로 나타나고 있다.
특히, LG화학을 비롯해 삼성SDI, SK이노베이션 3사는 미국, 유럽, 중국 등에 생산기지를 구축하는 한편으로 GM, 벤츠(Benz), 폭스바겐(Volkswagen), 르노(Renalt) 등 해외 자동차기업들과 잇달아 대규모 공급계약을 체결하고 있어 급성장이 예고되고 있다.
국내 배터리 3사는 환경규제 강화로 전기자동차 시장이 급성장하고 있는 유럽 투자를 확대하고 있다.
유럽연합(EU)은 2030년까지 승용차의 이산화탄소(CO2) 배출량을 37.5% 감축할 계획이다.
2020년부터 배출 허용량을 km당 130g에서 95g으로 대폭 낮추었고 2023년 62g, 2050년 10g으로 조정해 내연기관차로는 감당할 수 없는 것으로 파악되고 있다.
이에 따라 LiB 시장은 2022년 667억달러(약 75조4377억원) 수준으로 급성장할 것으로 예측된다.
Market Insider는 2022년 LiB 시장이 677억달러에 달하고 리튬 수요도 2017년 23만8000LCE톤에서 2025년 53만4000LCE톤으로 약 2배 이상 증가할 것으로 예상하고 있다.
전기자동차 외에도 ESS, 전기자전거에 사용되는 LiB 역시 수요 급증에 영향을 미치고 있다.
LiB 가격은 2010년 kW당 1000달러에 달했나 2016년 273달러로 약 72.7% 폭락했으며 연평균 약 19.0% 하락하고 있다.
주요 LiB 생산기업들이 공장을 증설하거나 대량생산 체제를 완성해 생산량이 증가하면서 거래가격이 하락하고 있는 것으로 파악된다.
배터리 생산량은 앞으로 수년간 30GWh에서 200GWh로 급증하고 전기자동차 원가의 상당부분을 차지하는 배터리 가격이 2026년 100달러로 하락하면 내연기관 자동차와 본격적인 경쟁이 가능할 것으로 예상되고 있다.
다만, 배터리 생산기업들이 배터리 원가의 약 60%를 차지하는 원자재 확보에 나서면서 리튬, 코발트 가격이 상승할 가능성이 제기되고 있다.

일본, LiB 중심으로 수요 증가세 계속 
일본은 수산화리튬 수입량이 2018년 처음으로 2만톤을 넘어섰고 2019년에는 3만7000톤으로 전년대비 66.8% 급증했다. 
2020년 들어서는 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 확산의 영향으로 중국에서 해상운송용 컨테이너가 부족해져 2-3월 수입량이 절반으로 급감했으나 4월 다시 회복세를 나타내 전체적으로 2019년과 비슷한 수준을 유지할 것으로 예상된다. 
수산화리튬은 자동차에 장착하는 LiB용 양극재 원료로 수요가 급증하고 있다. LiB는 가정용 배터리와는 달리 수산화리튬을 대량으로 사용하고 있다. 
수산화리튬은 함수를 농축해 생산하는 탄산리튬이나 광석인 스포듀민을 가공해 생산하고 있으며, 특히 스포듀민 베이스 생산이 급속도로 확대되고 있다.
일본은 2015년 수산화리튬 조달량이 8000톤을 넘어섰고 주로 미국산을 수입했으나 2017년부터는 중국산 수입량을 확대하고 있다. 중국산 수입량은 2017년 1만1000톤으로 262% 폭증한 후 증가세를 계속해 2019년에는 3만에 육박했다.
2020년 1분기에는 해상운송용 컨테이너 부족으로 감소세를 나타냈으나 장기계약이 원칙이어서 물류 문제가 해결되면 다시 증가할 것으로 판단되고 있다. 4월에는 4000톤으로 2019년을 상회하는 수준으로 급증해 물류 문제가 해결된 것으로 나타나고 있다.
탄산리튬 수입량은 2019년 2만3000톤으로 13.5% 늘어 높은 수준을 유지했으나 2019년 후반부터 증가세가 둔화되고 있다. 
탄산리튬을 원료로 사용하는 LiB는 저용량 배터리용이 주류를 이루고 있어 수산화리튬으로 대체됨에 따라 수산화리튬에 비해 성장세가 완만해질 것으로 판단된다. (강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com)