배터리 혁명이 세계 부의 판도를 바꿀 것이다.Part2
배터리 Sector
배터리 혁명이 세계 부의 판도를 바꿀 것이다. Part. 2
리튬 배터리4차 산업으로 넘어가면서 현재 전기차가 어떤 지점에 이르렀는지 한번 간략하게 되돌아보자.
먼저 가장 가까운 한국의 전기차 상황들을 살펴본다면 2022년도에 국내 전기차의 등록대수는 40% 가까이 증가해 누적 등록 대수는 150만 대를 돌파하게 되었다. 150만 대 정도면 현대 대한민국의 인구 1명당 자동차 보유 대수는 0.5대라는 것을 알 수가 있고, 전기차의 점유율 통한 2022년 대비 37.2%(43만 1000대) 증가해서 누적 등록 대수로는 전체 6.2%(159만 대) 정도 차치하고 있다. 2022년 대비해서 전기차의 증가율도 40%가량 늘어나고 있으며 탄소중립 2035년을 생각한다면 전기차 점유율 또한 점진적으로 빠른 시일 내에 증가 추세에 도달할 것으로 보인다.
이렇게 미래 먹거리이자 4차 산업의 핵심 산업인 전기차 시장 확대로 인해 배터리 수요가 엄청나게 드러나게 되면서 배터리의 핵심 광물인 리튬을 얼마나 많이 확보되느냐가 앞으로의 시장의 판도에 큰 비중을 차지하게 되었다. 배터리 구성요소 (양극재, 음극재, 전해액, 분리막) 중에서 배터리의 용량과 수명 안전성을 결정짓는 요소의 핵심 소재는 양극재이며, 리튬이 양극재 원가에서 차지하는 비중이 가장 높다.
그렇기에 전기차 생산이 증가하고 빠르게 퍼져갈수록 리튬의 수요와 공급이 엄청나게 커질 수밖에 없다. 전기차 제작에 들어가기 위해선 배터리가 필수재이며 배터리를 만들기 위해선 리튬 소재가 반드시 필요하다. 하지만 전기차를 제작할 때 스마트폰과는 다르게 리튬의 양이 엄청나게 들어간다. 전에도 말했다시피 휴대폰 1대당 6g 정도 리튬이 들어간다고 말했다. 그럼 1억 대의 휴대폰을 만들어도 600톤의 리튬이면 생산이 가능했지만 전기차는 상황이 다르다.
전기차 중에서 가장 수요가 많은 테슬라 모델 S 전기차를 확인하게 되면 테슬라 모델 S 전기차 1대를 제작할 때 리튬 63kg 정도의 양이 반드시 필요하다. 그렇다는 것은 만약 테슬라가 100만 대의 전기차를 만들려고 한다면 대략 6만 톤 이상의 리튬 소재 확보다 필요하게 되고 테슬라 2030년 생산 및 판매 가이던스에서는 2천만 대의 테슬라 전기차 생산을 목표로 하고 있는데 그 정도의 양산을 하게 되려면 120만 톤 이상의 리튬의 양이 필요하다.
아르헨티나 염호앞으로도 추가적인 리튬 광산 발견하면서 리튬의 생산도 점차적으로 늘어나게 될 가능성이 높겠지만 현재의 리튬 채굴과 생산량을 봤을 때 연간 리튬 생산량은 70만 톤 정도이다. 그렇다면 앞으로 테슬라가 2천만 대 이상의 전기차를 생산하기를 원하는데 현재 채굴과 생산량을 보았을 때 불가능에 가까운 수치이다. 물론 테슬라가 전기차를 제외하고 자율주행, 로봇, 에너지, 보험 사업 등의 다양한 사업 군들을 확장해 나아가고 있지만 현재 유일하게 안정적으로 흑자를 보고 있는 사업 파트는 전기차이다. 결국에는 전기차의 생산력 지속가능하게 상승해야만 테슬라의 성장성과 펀더멘털 또한 지속적으로 유지 상승으로 향해 나아갈 수 있다.
현재 2030년까지 테슬라가 생산 가이던스 충족하기 위해 일론 머스크가 각국의 대통령과 지도자들을 만나서 어느나라에 추가적인 공장 확장과 건설을 할지 끊임없이 시도를 하고 협상을 하고 있지만 공장을 많이 짓게 된다고 할지라도 리튬 생산량이 뒷받침되지 않으면 아무 소용 없다.
그렇기에 우리가 진짜 근본적으로 바라봐야 할 바로미터의 첫 번째는 리튬 생산량 확보 및 채굴력 상승이다. 하지만 리튬의 생산력은 리튬을 채굴하는 기술력에 따라서 양이 많게 결정되므로 리튬 광산을 확보했다고 하더라도 기업들이 리튬 채굴력에 크게 관여하기는 상당히 어렵다. 그래서 리튬의 연간 생산량에 맞춰서 전기차 생산을 이끌어가야 하는 것이 첫 번째이다
, 그리고 두 번째는 배터리에 들어가야 할 리튬의 양을 최소화하는 것이다. 이 부분에 대해서는 뒤에서 더 자세히 다루겠다, 세 번째는 리튬의 연간 생산 및 채굴량은 한정되어 있으므로 연간 생산량에 발맞춰서 전 세계적인 전기차 기업들이 전기차를 만들 때, 전기차에 들어가는 배터리의 양을 최소화하는 것이다. 전기차에 들어가는 배터리를 최소화시키는 게 왜 중요하냐면 전기차의 가격 단가를 낮춰 전기차 수요를 높일 수 있으며, 배터리가 양이 적게 들어간다고 할지라도 전기차의 효율성을 떨어뜨리지 않아야 하므로 배터리의 에너지 밀도를 높여서 효율성을 극대화하여 주행거리를 높이고 배터리가 오래가고 오래 쓸 수 있도록 할 수 있는 배터리 기술력을 갖추는 수밖에 없고 중장기적으로 전기차 판매에 흑자를 남기고 어닝을 유지 및 증가시키기 위해선 반드시 핵심적으로 중요한 사항이다.
전기차 배터리그렇다면 이 분야에 관심이 있었던 독자들은 이러한 생각을 자연스럽게 떠오를 수 있을 것이다. 앞으로 친환경 차량의 생산이 가속화하면서 리튬의 생산과 채굴이 많이 필요하다고 한다면 바닷물에도 리튬이 많이 매장되어 있으니 바닷물에 있는 리튬을 뽑아서 쓰거나 리튬 광산을 더 많이 발견 및 개발을 통해서 리튬의 생산량을 엄청나게 늘리면 되는 것이 아닌가로 반문할 수도 있을 것이다. 하지만 핵심은 말로는 쉬워 보여도 이게 정말로 가장 어렵고 절대 쉽지도 않다.
일단 리튬들은 소금 바다라고 불리는 염호에 매장이 되어있다. 그리고 현재 리튬이 생산되고 있는 전 세계 87%가 볼리비아, 아르헨티나, 칠레, 미국, 호주, 중국 등의 염호에 많이 매장되어 있으며 현재 배터리에 쓰이는 리튬의 70%가 칠레, 볼리비아, 아르헨티나의 나라에 매장된 염호에서 생산을 하고 있다. 그리고 특히 고용량 전기차 배터리를 만들기 위해선 수산화리튬, LFP 및 소형 기기 배터리를 만들기 위해선 탄산리튬이 필요로 한다
물론 대한민국도 전남에 염호가 있다. 하지만 그 양은 해외 나라에 비해서는 함유되어 있는 리튬의 양은 미약하다. 그리고 질 좋은 리튬들이 매장이 되어있는 염호들은 육상의 염수 호수나 바닷물에 있는 염수와는 농도 수준이 차원이 다르다. 칠레 아타카마 염수 호수의 리튬 함량은 1L 당 1500~2000mg 수준이고 일반 바닷물(0.17mg)의 8000~1만 2000배에 많다. 또한 세계 최대 염호로 불리는 볼리비아 우유니 염수 호수는 1L당 500~800mg의 리튬을 함유하고 있다. 결과적으로 바닷물보다 만 배 가까이 리튬 함유량이 높은 호수들이고 이와 같은 기후환경과 조건들이 알맞게 일치하는 곳이 찾기가 매우 어렵고 거의 불가능하다고 보아야 한다.
쉽게 말하면 땅에 석유가 많이 매장되어 있지 않고 추출하는 석유의 질이 다른 지역의 석유들보다 석유의 질이 좋지 않은데 굳이 석유 매장량이 희박하게 있다고 해서 그러한 땅들을 찾아가 높은 기술력으로 추출을 시도한다고 하더라도, 추출하는 비용 단가가 맞지 않는다면 추출할 필요도 없고 잘 나오고 있는 석유 매장량 지역들을 놔두고 굳이 모험을 할 필요가 없기 때문이다.
차라리 아르헨티나, 칠레, 볼리비아 같은 세계적인 염호에서 리튬 함유량 0.1%을 뽑아내는 게 일반적인 바닷물에서 100% 뽑아내는 것보다 훨씬 효율적이고 가격과 경제성 면에서도 훨씬 낫다는 이야기이다. 그러한 염호의 리튬 함유량이 이 정도인데 이런 염호보다 1만 배나 적은 수준으로 리튬이 함유되어 있는 바닷물에서 생산하는 것부터 어불성설로 보아도 된다.
또한 리튬을 포함하는 소금물에서 물을 증발을 시켜놓고 탄산나트륨을 첨가해야만 탄산 리튬을 추출할 수 있다. 그렇다면 이 리튬들을 사용하기 위해선 염호에서 뽑아올린 땅에서 1년 정도 증발을 시켜서 리튬이 정제되면 그제야 리튬 가공 공장으로 보낼 수 있는 여건이 된다.
소금호수 염호우리가 사용하고 먹는 소금조차도 염전에서 해수를 자연 증발시켜 얻은 염화나트륨을 주성분으로 사용한다. 그러한 소금들을 식용으로써 사용하려면 자연 증발을 시켜야만 염료 소금 100%를 정제수, 해수 농축액 등으로 용해, 여과, 침전, 재결정, 탈수, 염도 조정 등의 과정을 거처 우리의 식탁 위에 올라갈 수 있기 때문이다.
그리고 리튬이 생산된 지역에서 적으면 1년 최대 2년까지 불순물을 증발을 시킨다는 것은 그 지역 자체가 비가 거의 내리지 않아야 하는 말과 같다. 그렇다면 다시 한번 바꿔서 생각을 해보자. 엄청나게 넓은 지역 범위로 염호가 있으며, 염호 안에 리튬 함유량과 농도가 높고, 비도 희박하게 내릴 정도인 지역이 과연 어디 있을까 말이다. 이 3박자가 맞아야만 리튬을 추출 가공 생산 단계까지 도달할 수 있기 때문이다. 그래야만 리튬을 경제성 효율성 면에서 가장 효과를 볼 수 있으며 니즈에 맞게 생산이 가능하다는 말이다.
아르헨티나, 칠레, 볼리비아의 나라에서 리튬 대부분 생산되는 것 또한 이 나라들이 겹치는 지역에 리튬이 풍부한 염호가 있고, 비도 거의 안 오는 지역이라서 리튬의 70% 이상이 여기에서 반드시 생산되고 있는 이유이다.
그렇다면 이렇게 다시 반문할 수 있다. 그 지역에서 불순물들을 증발을 시키는 것이 아니라 추출한 것을 공장 자체 내에서 해결하면 되는 것이 아닌가라고 생각할 수 있다. 하지만 공장 건설 비용이 많이 들뿐더러, 리튬을 추출 및 투입되는 과정에서 사용하는 화학물질이 환경오염의 주된 요인 중에 하나이며 이러한 폐기물이 문제가 대두되어 가고 있어 친환경적으로 해결할 수 있는 자연 증발이 리튬 생산의 핵심 과정으로 진행 중에 있다.
그렇기에 리튬의 광산을 많이 발견하고(위에서 말한 3박자가 모두 갖춰야만 함), 아무리 공장을 많이 짓는다고 하더라도 리튬의 공급과 생산량을 쉽게 맞추기도 어렵고 늘리기도 어려운 이유가 이것 때문이다.
To be continue~
https://www.happyhealthtree.com/
https://contents.premium.naver.com/healthtree/healthyinvestment
