전기차 전환을 막는 리튬 공급난, 해결책은?
코로나19 사태 이후 반도체 공급난이 지속되면서 자동차 산업의 발전에 빨간불이 켜졌습니다. 반도체 칩과 차량 가격이 잇따라 상승했고, 신차를 주문한 고객들은 10개월에서 많게는 1년 이상 기다려야 하는 상황에 맞닥뜨리게 되었습니다.
이런 반도체 공급난 과제가 미처 해결되기도 전에, 자동차 제조사들은 전기자동차 배터리의 핵심 물질인 리튬 공급난을 마주하게 되었습니다. 이번 편에서는 리튬 공급 현황, 리튬 공급 국가, 대체 방안 등에 대해 이야기를 나눠 보겠습니다.
폭등하고 있는 리튬 가격, 현황은?
지난 1년간 리튬 가격 변화(RMB/kg) [출처: 한국자원정보서비스]가벼우면서도 높은 에너지 밀도를 지닌 리튬은 휴대전화, 노트북, TV 등 생활가전 곳곳에 활용되는 자원입니다. 무엇보다 최근에는 전기차 배터리에 들어가는 필수 요소이자 핵심소재로 주목받고 있습니다.
국제에너지기구(IEA)는 유럽과 미국 정부가 전기차 전환 정책을 공격적으로 발표함에 따라 리튬 수요는 현재 대비 2030년에 900%, 2040년에 4000%까지 증가할 것으로 내다봤습니다. IEA는 그 증가세 중 대부분이 전기차 배터리에 따른 수요일 것으로 분석하기도 했습니다.
전기차는 테슬라, 폭스바겐, 벤츠 등 주요 차량 제조기업들 모두에서 올해 1분기에 사상 최고치의 출하량을 기록했을 정도로 날개가 돋친 듯 판매되고 있는데요. 이에 따라 전기차에 반드시 필요한 자원인 리튬의 가격도 눈에 띄게 높아지는 추세라고 합니다.
한국자원정보서비스에서 제공하는 데이터에 따르면 현재 탄산리튬의 킬로그램당 가격은 435위안, 한화 약 82,000원 수준인데요. 이는 전년동기 리튬 가격인 82위안, 한화 약 15,000원의 5배 수준입니다.
일론 머스크의 트위터 (출처: 트위터)리튬 가격의 상승은 실제로 주요 전기차 제조업체들에 커다란 걱정거리로 작용하고 있습니다. 4월 초, 테슬라 CEO인 일론 머스크는 트위터를 통해 "리튬 가격이 미친 수준(insane levels)"이라고 언급하기도 했습니다.
일론 머스크는 "지구 곳곳에 리튬이 묻혀 있기 때문에 원료 자체가 부족한 것은 아니지만 추출과 가공 속도가 매우 느리다"고 우려의 목소리를 내기도 했습니다. 일론은 이후 어닝콜에서도 리튬 채굴 투자를 촉구한 것으로 알려졌습니다.
글로벌 리튬 시장을 책임지고 있는 국가는?
주요 리튬 채굴 국가 (출처: CNBC)백색 황금으로 불릴 만큼 리튬의 중요성이 커짐에 따라 리튬을 확보하는 것이 에너지 안보의 필수적인 요소로 자리잡게 되었습니다.
1990년까지만 해도 미국이 리튬 공급 분야에서 선두를 달렸지만, 중국이 공급과 가공 시장 모두에서 무서운 성장세를 보이기 시작했습니다. 2022년 현재, 미국의 리튬 공급량은 글로벌 전체 공급량의 2%에도 미치지 못하고 있습니다.
현재 글로벌 시장으로 수출되는 리튬의 80% 이상은 중국, 칠레, 호주에서 채굴되고 있습니다. 특히 가공 시장에서는 중국이 50% 이상을 차지하는 것으로 조사되었습니다.
이에 주요 국가들에서는 에너지 안보 주도권에 대한 우려로 배터리 핵심 소재 관련 기술에 적극적으로 투자하기 시작했다고 합니다. 그럼에도 불구하고 우려의 목소리는 잦아들지 않고 있는데요. 바로 리튬이 시장화 되기까지 상당한 시간을 필요로 하기 때문입니다.
대부분 2년 안에 완공할 수 있는 배터리 공장과 달리, 가장 보편적으로 활용되고 있는 채굴 방식의 리튬 프로젝트는 10년이 넘게 소요될 수도 있다고 합니다. 지금 당장 리튬 공급을 위한 광산업에 투자한다고 해도, 실제로 시장에 공급되기까지 상당하 시간이 소요된다는 의미이죠.
리튬 공급난을 해결할 수 있는 방안은?
에너지 엑스의 리튬 추출 기술 (출처: 에너지 엑스)오랜 시간이 소요되는 리튬 광산 채굴방식의 대안으로 담수화 기술을 통해 염수에서 리튬을 추출하는 방식이 주목받고 있습니다. 지구에서 바닷물이 가장 흔하고 풍부한 자원인 데다, 리튬의 상당수가 바닷물에 저장되어 있기에 더욱 친환경적이고 효율적인 채굴 방법이 될 것이라는 기대 때문입니다.
관련 사업을 영위하는 대표적인 업체로는 텍사스대학교 과학자들과 함께 리튬 추출 기술을 연구하고 있는 에너지 엑스가 있습니다. 해당 기술을 사용하면 염수에서 리튬을 추출하는 시간을 극단적으로 단축하고, 회수율을 개선할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
리사이클의 폐배터리에서 추출하는 핵심 소재 (출처: 리사이클)폐배터리를 재활용하는 방식도 큰 관심을 받고 있습니다. 미국은 4월, 전기차 배터리 리사이클링을 위해 국가적 차원에서 30억 달러를 투자할 계획이라고 밝히기도 했습니다.
대표적인 리튬이온 배터리 재활용 회사인 리사이클은 폐배터리에서 리튬, 니켈, 코발트 등 배터리 핵심 재료를 추출해 내는 기술을 보유하고 있습니다.
또한 2023년 가동을 목표로 하는 뉴욕 기반의 허브를 통해서는 1년에 6만 톤 가량의 배터리를 처리할 수 있을 것으로 전망됩니다.
하지만 전기차 배터리 생산을 위한 문제가 리튬 조달에서 그치지 않을 것이라는 점에도 관심을 둬야 합니다. 리튬이온 배터리의 또 다른 핵심 소재인 니켈 역시 올해 상방기에 엄청난 가격 급등세를 보인 것으로 파악됩니다. 특히 금속 최대 생산국가인 러시아가 우크라이나를 침략하면서 니켈의 글로벌 공급망이 더 불안정해 진 상태라고 합니다.
공급문제에 더해 가공 기술을 확보하는 것 역시 빠르게 해결해야 할 과제입니다. 에너지 엑스의 CEO인 타그 이건은 "미국 내에서 리튬을 공급할 수 있게 되더라도 우리에게는 여전히 가공할 수 있는 기술이 없다"며 "이 곳에서 리튬을 추출하고 가공을 위해 다시 중국으로 보내야 한다면 최악의 상황이 될 것"이라고 꼬집었습니다.
