리튬 유도제품은 LiB(리튬이온전지) 소재 중 양극재, 전해액에 주로 투입되며 전기자동차(EV) 보급 확대를 타고 수요가 급증해 10년 후에는 글로벌 수요가 현재의 10배에 달할 것으로 예상된다.
주로 전기자동차 주행거리를 늘릴 수 있는 하이니켈계 LiB용 수산화리튬이 수요 증가를 이끌고 있으나 중국 전기자동차 생산기업들이 LFP(인산철리튬)계 배터리를 채용하면서 탄산리튬 수요도 꾸준히 증가하고 있다.
리튬 거래가격은 수요 급증을 타고 폭등세를 계속했으나 최근 들어 하락세로 전환되고 있다.
중국이 2022년 말로 전기자동차에 대한 보조금 지급을 중단하면서 중국의 전기자동차 구매가 줄어들고 있기 때문이다.
탄산리튬은 2019-2020년 kg당 5-6달러 수준에 거래됐으나 2022년 95달러로 사상 최고치를 넘어섰고 2023년 초에도 70-80달러대 강세를 나타냈으나 3월 이후 50달러 수준으로 폭락했다.
탄산리튬, 수산화리튬 등 리튬 유도제품은 염호의 염수나 스포듀민(Spodumene) 광석을 원료로 생산하며 염호 베이스는 천일제염식 농축공정이 필요해 추출부터 화합물 생산까지 일반적으로 1년 반-2년 정도가 소요되고 있다.
스포듀민 베이스는 분쇄, 부선, 가열, 황 침출 등 처리공정 코스트가 높고 환경부하도 크나 1-2개월만에 생산이 가능하고 수산화리튬을 직접 생산할 수 있다는 장점이 있어 현재 유통되는 리튬 화합물의 대부분을 차지하고 있다.
그러나 자동차용 배터리는 탄소발자국 저감이 중요해 앞으로는 상대적으로 저탄소제품인 염호 베이스 수요가 증가할 것으로 예상된다.

탄산리튬, 58만위안에서 35만위안으로 폭락
탄산리튬은 2022년 천정부지로 치솟았으나 2023년 들어 폭락세로 돌아선 것으로 나타났다.
한국자원정보서비스에 따르면, 탄산리튬 가격은 2021년 1월 4만8500위안에서 12월 27만위안, 2022년 11월 58만1500위안으로 폭등했으나 2022년 12월 중순 53만2500위안으로 하락했다.
중국의 전기자동차 보조금 정책이 2022년 말 종료되면서 전기자동차와 함께 수요가 줄어들고 있기 때문이다. 2023년 초 47만위안으로 떨어졌고 춘절 연휴가 끝나자 40만위안, 3월 초 35만위안으로 폭락했다.
중국은 전기자동차용 보조금 정책을 연장하면서 2022년 LiB 생산을 대폭 확대했으나 보조금 종료와 신에너지 자동차(NEV) 판매가 50% 급감한 것으로 알려졌다. 중국은 전기자동차용 LiB 재고가 급증하고 탄산리튬 구매수요 감소로 이어지고 있다.
전문가들은 2023년 경기침체와 공급 증가가 겹쳐 탄산리튬 하락세가 더욱 가파를 것으로 전망하고 있다.
탄산리튬 수요의 40% 가량을 사용하는 배터리 생산기업들은 코스트 하락으로 수익성이 개선되고 있으나 2025년 생산 스케줄을 맞춰 증설 경쟁에 들어선 마당에 배터리 공급과잉이 우려되고 있다.
원자재 시장조사 전문기업 코리아PDS는 탄산리튬 가격이 2023년 35만250위안, 2025년 19만5201위안으로 떨어질 것으로 예측했다. 모건스탠리는 2023년 하반기 47만위안을, 골드만삭스는 10만위안대를 예상했다.
건설 경기가 침체되면서 타일, 세라믹 제조에 투입되는 리튬 수요가 감소하고 있는 것도 폭락요인으로 작용하고 있다.
세라믹은 2022년 리튬 생산량의 30% 가량을 차지했으나 중국을 중심으로 건설 경기가 꺾이면서 2023년에는 세라믹용 수요의 25%(3만톤)가 줄어들 것으로 예상된다. 전기자동차 1대에는 리튬 30-60kg이 들어간다.
2023년 글로벌 리튬 수요는 105만9000톤으로 전년대비 26.1% 증가하나 공급량은 96만1000톤으로 53% 급증해 공급부족이 크게 줄어들 것으로 예상된다.
리튬은 배터리 생산원가의 약 40%를 차지하는 양극재의 핵심 원료로 글로벌 수요가 2025년 104만3000톤, 2030년 273만9000톤으로 폭증할 것으로 예상됐으나 중국의 정책 변화로 된서리를 맞고 있다.

배터리, 신증설 경쟁으로 공급과잉 불가피
LiB는 전기자동차 붐과 미국의 자체 생산 정책을 타고 신증설 경쟁이 치열해 공급과잉이 우려되고 있다.
미국은 인플레이션 감축법(IRA)을 통해 배터리 공장 유치를 적극화하고 있다.
세계 최대의 배터리 메이저인 CATL과 비야디(BYD), EVE에너지 등 중국기업들은 2022년 75건의 투자 프로젝트를 발표했고 중국의 배터리 생산능력은 2022년 500GWh에서 2025년 3000GWh로 6배 확대될 것으로 예상된다.
LG에너지솔루션, SK온, 삼성SDI 등 국내 3사도 GM(제너럴모터스), 포드(Ford) 등과 합작으로 미국에서 신증설을 적극화하고 있다.
LG에너지솔루션은 2025년 생산능력을 2022년보다 2배 이상 확대한 540GWh, SK온은 220GWh로 확충할 계획이다. 일본 파나소닉(Panasonic)도 미국 캔자스 공장에서 2025년부터 원통형 배터리를 생산할 예정이다.
반면, 전기자동차용 배터리 수요는 공급증가 속도를 따라가지 못하고 있다.
타이완의 디지타임스리서치에 따르면, 2023년 글로벌 전기자동차용 배터리 설치량은 2022년에 비해 53% 증가한 735GWh, 2025년에는 1689GWh로 공급량 4000GWh를 한참 밑돌 것으로 예상된다.
배터리 공급과잉은 가격을 가파르게 떨어뜨릴 수밖에 없고 현재 배터리 생산기업들이 주도해온 전기자동차 시장 주도권이 완성차로 넘어갈 것으로 우려된다.
미국 IRA 정책 등으로 생산기지를 담당했던 중국 뿐만 아니라 미국에도 배터리 공장이 많이 건설되면서 소수의 강자만 살아남는 과잉 시장으로 변할 가능성이 제기되고 있다.

한국, 중국산 수입의존도 80-90% 달해
수산화리튬은 100% 충전하면 500km 이상 주행할 수 있는 하이니켈계 배터리의 핵심 소재로, 중국산 수입의존도가 90%에 육박한 것으로 나타났다.
한국무역협회 무역통계에 따르면, 2022년 산화리튬을 포함한 수산화리튬 총수입액은 36억7638만달러로 중국산이 87.9%(32억3173만달러)를 차지한 것으로 집계됐다. 중국산 리튬 의존도는 2018년 64.9% 이후 매년 상승하고 있다. 
중국산 수산화리튬 수입액은 2021년 5억5867만달러에서 2022년 32억3173만달러로 5.8배 폭증했다. 수입량은 537만톤에서 709만톤으로 31.9% 증가에 그쳤으나 국제가격이 폭등했기 때문이다.
배터리 양극재에 투입되는 코발트도 중국산 수입의존도가 2021년 64.0%에서 2022년 72.8%(1억8000만달러)로 상승했고, 음극재에 투입되는 천연흑연은 2022년 1억3000만달러 중 1억2000만달러가 중국산으로 94%에 달해 2021년 87.5%를 크게 상회했다.
배터리용 핵심 광물의 중국 의존도가 높아지면서 IRA 대응전략 마련에도 경고등이 켜지고 있다. IRA는 광물과 부품 관련 조건을 충족한 전기자동차에만 7500달러의 세액공제 혜택을 제공한다. 3750달러는 북미 또는 미국과 자유무역협정(FTA)을 맺은 국가에서 채굴·가공한 핵심 광물을 2023년 40% 이상, 2027년 80% 이상 사용해야 세액공제 혜택을 받을 수 있다.
다만, 미국 재무부는 최근 FTA 미체결국에서 채굴한 광물이라도 한국과 같은 FTA 체결 국가에서 가공해 50% 이상의 부가가치를 창출하면 보조금 대상으로 판단하기로 기준을 완화했다. 중국산 원료를 사용한 배터리도 국내에서 가공했으면 보조금 대상이 될 수 있다는 의미이나 미국 정부가 언제든지 중국산 광물 사용을 원천 배제할 수 있어 공급망 다변화가 시급히 요구된다.

배터리용 광물 수입 다변화 총력전
국내 배터리 생산기업들은 광물 수입선 다변화에 총력을 기울이고 있다.
LG에너지솔루션은 2022년 미국 컴퍼스미네랄(Compass Minerals)과 6년간 탄산리튬을 공급받기로 했고, 캐나다 광물 공급기업 2곳과는 수산화리튬 각각 5만5000톤, 20만톤을 공급받는 업무협약을 맺었다.
LG화학은 미국 광산기업 피드몬트리튬(Piedmont Lithium)으로부터 리튬정광 5만톤을 4년간 공급받을 예정이다. 리튬정광은 리튬 광석을 가공해 농축한 고순도 광물로 배터리 핵심 원료인 수산화리튬을 추출할 수 있으며, 2023년 북미에서 유일하게 상업 생산이 가능한 캐나다 퀘벡의 NAL 광산에서 채굴된다. LG화학은 피드몬트리튬과 7500만달러, 약 6%의 지분투자 계약도 체결했다.
SK온은 칠레 SQM과 리튬 장기구매 계약을 맺었고 오스트레일리아에서 리튬 광산 2곳을 개발하는 글로벌리튬(Global Lithium)과도 협약을 맺고 장기공급과 광산 지분투자 방안을 추진하고 있다. 오스트레일리아 자원개발기업 레이크리소스(Lake Resources)와는 지분 10%를 확보하고 친환경 고순도 리튬 총 23만톤을 장기 공급받는 계약을 체결했다.
포스코홀딩스는 2030년까지 아르헨티나 옴브레 무에르토 염호 등에서 생산하는 리튬 총 30만톤을 생산하기 위해 투자를 늘리고 있고, 2023년 투자할 예정이었던 아르헨티나 염수 리튬 2단계 프로젝트를 앞당겨 진행할 예정이다.
포스코홀딩스는 오스트레일리아 진달리리소스(Jindalee Resourcos)와도 업무협약을 체결하고 미국에서 점토리튬 사업을 추진한다. 포스코홀딩스의 자회사 포스코퓨처엠은 GM과 양극재 합작기업인 얼티엄캠을 설립하고 캐나다 퀘벡에 3만톤의 양극재 공장을 건설하고 있다.
현대자동차, LG에너지솔루션, SK온, 포스코홀딩스 등은 미국 주도의 핵심광물안보파트너십(MSP: Minerals Security Partnership)을 활용해 희토류·니켈·리튬 등 해외 광산사업 참여도 검토하고 있다.

한와, 멕시코 3만5000톤에 아르헨티나 5만톤 투자
일본에서는 한와흥업(Hanwa)이 2024년 이후 환경 우위성을 갖춘 고품위 리튬 유도제품 공급에 나선다.
현재 아시아 배터리 생산기업에게 스포듀민 베이스 리튬 유도제품을 공급하고 있는 가운데 세계 최초로 클레이를 원료로 채용해 염호 베이스와 스포듀민 베이스의 중간적 위치에 있는 신제품을 개발하기 위해 2017년 캐나다 Bacanora Minerals의 멕시코 소노라주(Sonora) 프로젝트에 뛰어든 것으로 알려졌다.
1단계와 2단계에서 각각 1만7500톤을 상업화하고 추후 공급량을 최대 5만톤으로 확대하는 내용으로 이미 300억원 정도가 투입돼 파일럿 플랜트 건설을 마친 상태이다.
이산화탄소(CO2) 배출량을 염호 베이스와 동등하게, 생산성은 스포듀민 광석 베이스와 동일한 수준으로 맞추는 것을 목표로 하고 있다. 현지 실증 플랜트에서 진행하고 있는 샘플 평가를 통해 배터리 소재로 적용 가능할지 여부를 확인하고 있어 외부조건이 맞추어지는 대로 제안활동을 개시할 예정이다.
아르헨티나 카타마르카주(Catamarca)에서는 오스트레일리아 레이크리소스와 Kachi 프로젝트 관련 협의를 진행하고 있다. 2024년 생산을 목표로 5만톤을 상업화하는 프로젝트로 1만5000-2만5000톤은 한와가 10년 동안 구매하는 계획을 체결할 계획인 것으로 알려졌다.
아르헨티나에서 이온교환막을 활용한 리튬 회수기술을 개발하고 있어 상용화된다면 고품위 리튬 유도제품을 1개월만에 생산할 수 있게 된다는 점에서 재정 지원도 검토하고 있다.
한와는 지리적 이점을 살릴 수 있는 북미를 주요 공급처로 주목하고 있으며 2가지 프로젝트 모두 출범 초기까지만 해도 탄산리튬을 생산할 예정이었으나 수산화리튬으로 전환하는 방안을 검토하고 있어 자동차 배터리용 공세를 강화할 것으로 예상된다.
특히, 한와와 전략적 파트너십을 체결한 혼다(Honda)가 미국에서 전기자동차용 배터리 생산에 나설 예정이어서 미국을 중심으로 공급에 나설 가능성이 있다.

JX금속, 리튬 리사이클에 직접회수 도전
JX금속(JX Nippon Mining & Metals)은 최근 탄산리튬 회수설비를 도입하고 기존에 취급해온 황산니켈, 황산코발트와 함께 클로즈드 루프(Closed Loop) 타입 LiB 리사이클 실증을 가속화하고 있다.
양극재의 이니켈화로 수요 증가가 예상되는 수산화리튬 직접회수 기술 개발도 추진하고 있다.
JX금속이 사업화를 준비하고 있는 LiB 리사이클은 열처리, 분쇄, 체질(사별) 작업으로 구성된 전처리와 금속염을 직접 회수하는 습식처리 과정으로 구성돼 있다.
배터리팩에서 해체한 모듈을 분위기 제어 아래에서 내부 전해액의 소실‧무해화를 거쳐 파쇄‧체질함으로써 고품위 전지분(블랙매스)를 회수하고 습식처리에서는 블랙매스 황산 침출 후 용매 추출을 거쳐 코발트, 니켈을 추출한 뒤 결석화함으로써 황산코발트, 황산니켈로 재생한다. 전해공정 없이 추출액에서 고순도 금속염을 직접 회수하는 것이 특징이며 리튬은 코발트, 니켈을 추출한 후 침출액을 탄산화해 탄산리튬으로 재생 가능할 것으로 알려졌다.
다만, 배터리 그레이드를 안정적으로 확보하기 위해서는 침출액 중 불순물을 효율적으로 제거하는 기술이 중요해 이바라키현(Ibaraki) 히타치시(Hitachi)에 소재한 기술개발센터에서 벤치 스케일 설비를 통해 프로세스를 확립하고 회수한 고순도 금속염의 품질이 신규 생산제품과 동등하다는 것을 확인할 예정이다.
매스 스케일 실증을 위해 2010년 후쿠이현(Hukui) 쓰루가시(Tsuruga)의 자체 서큘러솔루션즈에 블랙매스 처리능력 600톤의 설비를 도입한 후 2021년 배터리 그레이드 황산니켈, 2022년 황산코발트 회수를 시작했으며 이르면 2023년부터 탄산리튬 회수를 추진할 계획이다.
앞으로 LiB 양극재 중 주요 소재 회수제품을 실증 수준으로 공급할 수 있게 될 것으로 기대됨에 따라 배터리 생산기업이나 자동차기업과의 협업 가능성도 열어두고 있는 것으로 알려졌다.
리튬은 자원량이 풍부해 과거에는 배터리 소재 중 리사이클 대상에서 제외될 때가 많았으나 2022년 미국이 인플레이션 감축법(IRA)을 발효하고 2024년부터 유럽 배터리 규제가 순차적으로 적용될 예정이어서 폐배터리에서 리튬을 회수하고 재이용하는 사업이 주목받고 있다.
특히, 유럽은 리튬 재자원화율 목표치를 2027년 50%, 2031년 80% 등으로 설정하고 있어 리튬 회수기술을 포함한 LiB 리사이클 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
JX금속은 쓰루가 센터에서 공업용 탄산리튬을 회수할 계획이나 전기자동차 보급을 타고 수요 증가가 기대되는 배터리 그레이드 회수도 실증 수준으로 함께 진행하기로 했다.
아울러 전기자동차 주행거리 연장을 가능케 하는 하이니켈계 LiB용 수산화리튬도 수요 증가가 기대됨에 따라 배터리 그레이드로 수산화리튬을 직접 회수하는 기술을 개발하고 있다.
JX금속이 지향하는 클로즈드 루프형 LiB 리사이클은 폐배터리에서 고순도 소재를 효율적으로 회수한 다음 다시 배터리 원료로 공급하며 2030년부터 배터리 폐기가 본격화될 것으로 예상하고 2030년 이전까지 상업 수준의 리사이클 기술을 확립할 계획이다. (강윤화 책임기자: kyh@chemlocus.com)