포스코그룹은 2022년 3월 지주사 체제 전환 후 △철강 △이차전지소재 △리튬·니켈 △수소 △에너지 △건축·인프라 △식량(Agri-Bio)을 7대 핵심사업으로 선정하고 그룹 균형성장과 기업가치 극대화를 목표로 비즈니스를 펼치고 있습니다. 2023년 11월 포스코필바라리튬솔루션 리튬공장을 첫 준공해 핵심원료부터 소재에 이르기까지 이차전지소재사업 풀밸류체인 구축에 나선 포스코그룹 리튬사업의 현주소를 만나봅니다.

최근 미국, EU에서 인플레이션감축법(IRA), 핵심원자재법(CRMA) 등 권역별 규제정책을 발표해 자국 중심 이차전지 산업망을 구축하고 있습니다. 포스코홀딩스는 리튬을 비롯한 핵심원료를 확보해 탄탄한 공급망을 갖추고 시장 변화에 유연하게 대응할 수 있는 역량을 모으는데 집중하고 있습니다.

특히, 포스코홀딩스는 이차전지소재 시장규모 확대에 따라 공급망 내 원료 분야 부가가치가 지속 높아질 것으로 예측해 향후 3년이 이차전지소재산업의 공급망을 완성하는 골든타임으로 판단하고 고수익 원료를 중심으로 투자를 가속화하고 있습니다.

▲포스코홀딩스가 인수한 호주 광산에서 채굴한 리튬 가공 현장(왼쪽)과 아르헨티나 옴브레무에르토 염호.

포스코홀딩스는 지난 2018년 호주 필바라社의 광석리튬 광산 지분과 아르헨티나 리튬 염호 광권을 인수해 복수의 안정적인 리튬 원료 공급처를 확보했습니다.

이후 호주 광산과 아르헨티나 염호를 기반으로 시장에 성공적으로 진입하고 비전통리튬 자원도 활용해 사업영역을 확대해 나가고 있으며, 2030년까지 리튬 생산능력 42만 3000톤을 확보해 글로벌 톱3 리튬기업 도약을 목표로 하고 있습니다.

광석리튬은 지난해 11월 29일 연산 2만 1500톤 규모의 포스코필바라리튬솔루션 수산화리튬공장 첫 준공을 기점으로 생산을 시작했습니다.

▲포스코그룹이 지난해 11월 29일 전남 율촌산업단지에 포스코필바라리튬솔루션 수산화리튬공장을 준공했다. 왼쪽부터 김준형 포스코퓨처엠 사장, 포스코홀딩스 김지용 미래기술연구원장, 데일 헨더슨(Dale Henderson) 필바라미네랄(Pilbara Minerals)社 CEO, 앤서니 키어넌(Anthony Kiernan) 필바라미네랄 이사회 의장, 최정우 회장, 서동용 국회의원, 산업통상자원부 이승렬 산업정책실장, 박창환 전라남도 정무부지사.

이는 광석리튬 원료로부터 직접 전기차 이차전지용 고순도 수산화리튬을 상업 생산하는 국내 첫 사례로, 2024년까지 광석리튬 기반 생산능력을 연산 4만 3000톤까지 늘릴 계획입니다.

▲포스코필바라리튬솔루션 전경.

또한 현재 진행 중인 호주 필바라미네랄社와 협력을 강화해 향후 2단계 증설은 물론, 캐나다 유망 리튬광산사들과의 파트너십을 확대해 2030년 광석리튬 기반 수산화리튬 생산량을 22만톤까지 확대할 예정입니다.

특히 이번 포스코필바라리튬솔루션의 수산화리튬공장은 원료 확보(호주)부터 가공(대한민국)까지 전 생산 과정이 미국과의 FTA체결국 내에서 이뤄지므로 IRA 혜택까지 기대할 수 있습니다. 광석으로부터 수산화리튬을 생산하는 국가 중 현재 FTA 체결국은 한국과 호주 뿐이며, 공장도 이번 포스코필바라리튬솔루션 공장을 포함해 3개(미국 제외)입니다.

아르헨티나 염호에서는 현재 2024년 상반기 준공을 목표로 2만 5000톤 규모의 염수리튬 1단계 상용화공장 상·하공정을 건설하고 있으며, 2만 5000톤 규모의 2단계 공장도 지난해 6월 착공했습니다. 포스코그룹은 염수리튬 2단계 상공정에서 생산한 탄산리튬을 올해 광양만 율촌1산업단지에 착공한 2단계 하공정에서 수산화리튬으로 전환해 이차전지 양극재용 소재로 공급할 예정입니다.

▲최정우 회장을 비롯한 내빈들이 2022년 3월 23일 아르헨티나 옴브레 무에르토 염호 염수리튬 1단계 착공식에서 시삽을 하고 있다. 왼쪽부터 유병옥 포스코홀딩스 친환경미래소재팀장(부사장), 샬레(Ariel Schale) 연방 생산부 산업차관, 사엔즈(Gustavo Saenz) 살타주지사, 최정우 회장, 하릴(Raul Jalil) 카타마르카주지사, 장명수 주아르헨티나 한국대사, 김광복 포스코아르헨티나 법인장.

▲포스코홀딩스가 지난 6월 28일(현지시간) 아르헨티나 옴브레 무에르토 염호에서 염수리튬 2단계 상공정 착공식을 열고 참석자들이 시삽을 하고 있다. 왼쪽부터 김광복 포스코아르헨티나 법인장, 호세 이그나시오(José Ignacio) 연방 산업차관, 이용수 주아르헨티나 한국대사, 구스타보 사엔즈(Gustavo Sáenz) 살타주지사, 유병옥 포스코홀딩스 친환경미래소재총괄(부사장), 라울 하릴(Raúl Jalil) 카타마르카주지사, 페르난다 아빌라(Fernanda Ávila) 연방 광업차관.

아르헨티나 염수 리튬은 3·4단계를 5만톤 규모로 통합 추진함으로써 2028년 아르헨티나 염수 리튬 10만톤 생산 체계를 조기 구축하고, 염수·광석·비전통자원 등 다양한 소스로부터 리튬을 생산하여 리튬자급력을 높여 나갈 것입니다.

▲아르헨티나 염수리튬 데모플랜트 전경.

특히, 염수리튬 2단계의 경우 상공정을 아르헨티나에, 하공정을 대한민국에 나눠 건설함으로써 포스코퓨처엠 국내 양극재공장 등에 리튬을 적시 공급하고 미국 인플레이션감축법(IRA) 수혜에서 유리한 고지를 점할 계획입니다.

포스코그룹은 앞으로도 미국 점토리튬, 캐나다 앨버타州 투자청과 협업해 유전염수 리튬 사업 추진을 검토하는 등 비전통 리튬 자원에 대한 현지 파트너사 협력, 기술개발에도 나설 계획입니다. 2030년 비전통리튬 7만톤 생산체계를 구축하고 리사이클을 통한 리튬생산을 확대할 예정인 포스코그룹을 응원해주세요!

포스코는 2030년까지 리튬 22만톤, 니켈 10만톤을 자체 공급해, 2030년까지 양극재 40만톤, 음극재 26만톤 생산체제를 구축함으로써 이차전지소재 부문에서 글로벌 시장 점유율 20%, 매출액 연 23조원을 달성할 계획이다.

그럼 지금부터 포스코그룹의 이차전지소재사업 밸류체인을 자세히 살펴볼 수 있는 <포스코그룹 이차전지 소재 사업 밸류체인 한 눈에 보기>를 살펴보자.

원료확보부터 원료가공, 양•음극재 생산, 폐배터리 재활용까지 어떤 단계로 밸류체인이 진행되는지 궁금하다면?
아래 인포그래픽을 확인해보자.

포스코그룹의 이차전지 소재 사업 밸류체인을 인포그래픽을 통해 자세히 살펴봤다. 포스코는 전기차 시대를 대비해 이차전지소재 사업을 그룹 차원의 새로운 성장동력으로 선정하고 선제적인 투자와 기술혁신을 이뤄 나가고 있다.

▲ 포스코리튬솔루션 광양공장 착공식에서 시삽을 하고있다(왼쪽부터 포스코케미칼 민경준 사장, 포스코 정창화 신성장부문장, 포스코건설 김민철 플랜트사업본부장, LG에너지솔루션 김명환 사장, 포스코 최정우 회장, 전남도지사 김영록, 국회의원 서동용, 광양만권경제자유구역청장 김갑섭, 광양부시장 김경호 , RIST 유성 원장)

포스코(회장 최정우)가 26일 광양 율촌산업단지 내 연산 4만3천톤 규모의 수산화리튬 공장을 착공했다.

착공식에는 포스코 최정우 회장, 김영록 전남도지사, 서동용 국회의원, 김경호 광양부시장, 김갑섭 광양만경제자유구역청장, LG에너지솔루션 김명환 사장, 포스코케미칼 민경준 사장 등 50여명이 참석했다.

이 날 착공은 지난 4월 포스코 이사회 승인에 따른 것이며, 이후 광석에서 수산화리튬을 추출해 생산하는 포스코리튬솔루션이 별도 법인으로 출범한 바 있다.

최정우 포스코 회장은 기념사에서 “전기차 시대에 대비해 이차전지소재사업을 그룹 차원의 새로운 성장동력으로 선정하고 선제적인 투자와 기술혁신으로 리튬을 양산하게 됐다”며, “리튬 국산화는 포스코그룹이 100년 기업으로 성장하기 위한 중요한 토대이자, 글로벌 시장에서 치열하게 경쟁하고 있는 국내 이차전지산업의 경쟁력 확보에도 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

포스코리튬솔루션이 착공한 공장은 광양 율촌산업단지 내 196천㎡ 부지에 7,600억원을 투자해 건립되며, 2023년 준공을 목표로 하고 있다. 리튬 광석은 호주 필바라사 등으로부터 공급 받을 예정이다.

수산화리튬은 전기차 주행거리를 증대시키는데 중요한 역할을 하는 니켈 함유량 80% 이상의 양극재에 쓰이는 주원료이며, 4만3천톤의 수산화리튬은 전기차 100만대 생산이 가능한 규모다.

양극재의 원료로 사용되는 리튬은 탄산리튬과 수산화리튬으로 나뉘는데 그동안 이차전지업계에서는 탄산리튬을 주원료로 하는 양극재를 주로 생산해왔으나, 전기자동차의 주행거리를 늘리기 위한 이차전지 기술이 발전하면서 니켈 함유량 80% 이상의 양극재가 개발되고 이에 쓰이는 수산화리튬의 수요가 점차 늘어나고 있는 추세다.

향후 포스코리튬솔루션의 안정적인 리튬 소재 공급으로 리튬을 중국 등에서 100% 수입해 양극재를 생산하던 국내 이차전지 산업의 경쟁력도 강화될 것으로 기대된다.

한편 포스코는 최근 아르헨티나에서 리튬 매장량이 확인된 염호에서도 연산 2만5천톤 규모의 공장을 현지에 연내 착공할 예정이며, 향후 광석 및 염수 리튬 추출 사업에 중장기적인 투자를 통해 2023년까지 연 7만톤, 2026년까지 연 13만톤, 2030년까지 연 22만톤의 리튬 생산체제를 구축한다는 방침이다.

포스코(회장 최정우)가 리튬 추출 기술 검증을 마치고 상용화 사업을 본격 추진한다.

포스코는 지난 9일 이사회에 광양 경제자유구역 율촌산업단지 내 연간 4만3천톤 규모의 광석 리튬 추출 공장 투자사업을 보고하고 승인 받았다.

리튬 4만3천톤은 전기차 100만대를 생산할 수 있는 규모로 포스코는 지난 2010년부터 RIST(포항산업과학연구원)과 함께 염수와 광석에서 각각 리튬을 추출하는 기술을 개발해 왔으며, 광양제철소 내에 데모플랜트를 2년 이상 운영하며 리튬 생산을 위한 노하우 축적, 전문인력 양성 등의 역량을 확보해 리튬 상업 생산 채비를 마쳤다.

포스코가 추진하는 리튬 추출 공장은 호주에서 주로 생산되는 리튬 광석을 주원료로 하여 자체 연구개발한 생산 공정 등을 적용해 생산라인을 구성할 예정이며, 오는 2023년 준공을 목표로 올해 상반기 내에 착공할 계획이다.

특히 새롭게 짓는 공장은 전기차 주행거리를 증대시키는데 중요한 역할을 하는 수산화리튬을 전용으로 생산하게 된다.

양극재의 원료로 사용되는 리튬은 탄산리튬과 수산화리튬으로 나뉘는데 전기를 생성, 충전할 수 있는 역할을 한다. 그동안 이차전지업계에서는 탄산리튬을 주원료로 하는 양극재를 주로 생산해왔으나, 전기자동차의 주행거리를 늘리기 위한 이차전지 기술이 발전하면서 니켈 함유량 80% 이상의 양극재가 개발되고 이에 쓰이는 수산화리튬의 수요가 점차 늘어나고 있는 추세다.

한편 포스코는 최근 아르헨티나에서 리튬 매장량이 확인된 염호에서도 올해 안에 연산 2만5천톤 규모의 공장을 현지에 착공할 예정이며, 향후 광석 및 염수 리튬 추출 사업에 중장기적인 투자를 통해 2023년까지 연 7만톤, 2026년까지 연 13만톤, 2030년까지 연 22만톤의 리튬 생산체제를 구축한다는 방침이다.

포스코는 최근 중국 탄산 리튬 현물 가격이 지난해 7월 톤당 5천 달러에서 올 2월 톤당 1만 1천 달러를 넘어서며 2배 이상으로 급등함에 따라 지난 2018년 인수한 아르헨티나 ‘옴브레 무에르토(Hombre Muerto)’ 리튬 염호에 매장되어 있는 리튬을 생산해 현 시세를 적용해 판매시 누적 매출액이 35조원에 달할 것으로 전망하고 있다.

포스코는 지난해 말 염호의 리튬 매장량이 인수 당시 추산한 220만 톤 보다 6배 늘어난 1,350만 톤임을 확인했다. 리튬 매장량 검증은 업계 최고 수준의 글로벌 염수 리튬 전문 컨설팅 업체인 미국의 몽고메리社(Montgomery & Associates)가 국제 공인 규정에 따라 수행했다.

현재 중국을 포함해 전 세계적으로 전기차 시장이 성장하고 있어 전기차 배터리의 필수 소재인 리튬 가격은 계속해서 상승할 것으로 전망되고 있다.

포스코는 리튬 이외에도 이차전지를 구성하는 양극재 핵심 원료인 니켈 투자도 적극적으로 추진하고 있다. 니켈은 리튬과 함께 배터리의 성능과 직결되는 소재다. 포스코는 폐배터리를 활용한 리사이클링(재활용) 사업과 호주 등 니켈 광산 투자를 통해 배터리용 니켈 공급을 자체적으로 확보한다는 계획이다.

이와 함께 현재 전량 중국에 의존하고 있는 음극재 원료인 흑연의 수급 다변화를 위해 아프리카 탄자니아 흑연광산을 보유한 호주 광산업체 블랙록마이닝 지분 15%를 지난달 인수 완료했다.

한편 2030년까지 포스코는 이차전지소재의 원료인 리튬, 니켈, 흑연 등의 자체 공급체계를 만들고, 포스코케미칼은 이를 원료로 양극재 40만 톤, 음극재 26만 톤 생산체제를 구축할 계획이다. 이를 통해 포스코그룹은 전 세계에서 유일하게 원료에서부터 이차전지소재까지 생산하는 소재 밸류체인을 완성한다는 계획이다.

포스코그룹이 이차전지소재 사업의 밸류체인 완성에 박차를 가한다.

포스코그룹은 양극재와 음극재 등의 이차전지소재사업과 함께 리튬, 니켈 및 흑연 등의 이차전지 핵심원료 사업을 확대하는 것을 중심으로 ▲아르헨티나 리튬 염호 평가매장량 증가, ▲친환경 니켈 제련 사업 추진, ▲흑연 광산 지분 투자 등을 연계해 이차전지소재 사업의 밸류체인을 구축키로 했다.

최정우 포스코 회장은 “우리는 전 세계에서 유일하게 리튬, 니켈, 흑연 등 원료부터 양극재와 음극재까지 이차전지소재 일괄공급체제를 갖추고 있다.”며 “차별화된 경쟁우위에 기반하여 이차전지소재를 세계 최고 수준의 사업으로 육성하는데 모든 역량을 집중하자”고 강조했다.

이차전지산업의 밸류체인은 전기차 등에 사용되는 배터리를 생산하는 회사, 배터리에 필요한 양극재, 음극재, 전구체 등을 생산하는 이차전지소재 회사, 이에 필요한 리튬, 니켈, 흑연 등의 원료를 가공, 공급하는 이차전지소재 원료공급사 등으로 분류할 수 있다.

이차전지 양극재의 핵심 소재인 리튬은 전기를 생성, 충전할 수 있는 역할을 하고, 니켈은 이차전지의 운행거리를 늘리는데 중요한 역할을 하고 있다. 또한 흑연은 전기 생성을 위해 양극재에서 방출된 리튬이온을 저장하고 다시 방출하는데 탁월한 기능을 하면서도 안정적인 소재여서 음극재의 원료로 쓰이고 있다.

지난달 30일 포스코는 보유하고 있는 아르헨티나 ‘옴브레 무에르토(Hombre Muerto)’염호의 최종 매장량 평가 결과, 리튬 매장량이 인수 당시 추산한 220만톤 보다 6배 늘어난 1,350만톤인 것으로 확인했다. 이는 전기차 약 3억7천만대를 생산할 수 있는 수준이다.

리튬 농도 역시 평균 921mg/L의 고농도로 확인되어 현재 전 세계 염호 중 리튬 매장량 및 농도 모두 세계 최고 수준인 것으로 확인했다. 리튬 농도는 염수 1 리터에 녹아있는 리튬의 함량을 나타내는 지표로서, 농도가 높을수록 적은 염수에서 많은 리튬을 추출할 수 있다. 리튬 매장량 검증은 업계 최고 수준의 글로벌 염수리튬 전문 컨설팅 업체인 미국의 몽고메리社(Montgomery & Associates)가 국제 공인 규정에 따라 수행했다.

아울러 포스코는 고용량 배터리 양극재의 필수 원료인 고순도니켈의 생산도 추진키로 했다. 철강 생산 공정에서 활용해온 쇳물 생산과 불순물 제거 기술 역량을 기반으로 친환경 고순도 니켈 제련 공정을 개발하는데 투자를 확대해 나간다는 것이다. 또한 폐배터리로부터 니켈 및 리튬, 코발트 등을 추출하는 재활용사업에도 진출해 친환경 배터리 자원순환에도 앞장설 계획이다.

이와 함께 포스코는 현재 전량 중국에 의존하고 있는 음극재 원료인 흑연의 수급 다변화를 위해 아프리카, 호주 등의 흑연 광산을 확보한다. 중장기적으로 중국산 원료 의존도를 50% 이하로 낮출 방침이다.

또한 차세대 이차전지로 조명받고 있는 전고체전지의 소재 개발에도 나설 계획이다. 기존의 이차전지는 전지의 양극과 음극 사이에 액체 성분의 전해질을 통해 전기가 생성, 충전 된다. 전고체전지는 전지 양극과 음극 사이에 있는 액체 전해질을 고체로 대체한 차세대 배터리로 에너지 밀도가 높아 전기차의 주행 거리를 획기적으로 높이고, 충전 시간을 절약할 수 있다.

특히, 포스코그룹의 이차전지소재 사업을 맡고 있는 포스코케미칼은 지난달 그룹사 증자규모로는 사상 최대인 1조원 규모의 유상증자를 단행한 바 있다. 전 세계에서 유일하게 양극재, 음극재는 물론 이들의 핵심 원료인 리튬과 니켈, 흑연을 공급할 수 있는 포스코그룹은 소재 밸류체인을 완성하고 2030년까지 리튬 22만톤, 니켈 10만톤을 자체 공급해, 2030년까지 양극재 40만톤, 음극재 26만톤 생산체제를 구축해 이차전지소재 부문에서 글로벌 시장 점유율 20%, 매출액 연 23조원을 달성할 계획이다.

▲아르헨티나 리튬 데모플랜트 전경 (PosLX공장 및 리튬 염수저장시설)

▲ 포스코가 아르헨티나 리튬 염호에서 탐사를 진행하고 있다

포스코케미칼은 음극재 생산에도 힘을 쏟고 있는데, 지난 ‘19년 말, 세종시에 음극재 2공장을 1차 준공했다. 현재 연산 4만4천 톤의 음극재 생산체제에 더불어 증설을 추진하면서 2차전지 소재 수요에 더욱 능동적으로 대응해 나가고 있다. 양극재, 음극재 및 이들의 원료인 리튬까지 포함해 2차전지 소재사업을 신성장동력으로 준비해 나가고 있는 포스코그룹의 사업추진 현황을 뉴스룸이 정리했다.

l 포스코그룹에게 2차전지 소재사업이란?

포스코그룹에게 2차전지 소재사업은 확고한 ‘신성장 동력’. ‘18년 11월, 포스코그룹은 2030년까지 그룹의 철강, 글로벌인프라(비철강), 신성장 부문의 비즈니스 매출 비중을 40 : 40 : 20로 설정하면서, 신성장 부문의 2차전지 소재사업을 2030년까지 세계 시장점유율 20%, 매출액 17조원 규모로 키워 그룹 전체 성장을 견인할 계획임을 밝힌 바 있다.

2차전지는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 네 가지 소재로 구성된다. 포스코그룹은 이 중 양극재와 음극재, 그리고 양극재의 원료인 리튬을 생산하고 있다. 철강기업 포스코와 그룹사들이 2차전지 소재사업에 뛰어든 이유는 무엇일까?

우선 산업환경이 변화하고 있다. 전기자동차를 중심으로 한 친환경 모빌리티 및 전력저장장치 산업의 가파른 성장으로 2차전지 소재 수요는 지속적으로 증가추세다.

주요 리서치 기관에 따르면 글로벌 전기차 시장은 순수전기차(BEV+PHEV) 기준, 2020년 300만대에서 2025년에는 900만대로 급격하게 성장하고, 이에 따라 대표적 2차전지인 LiB(Lithium Ion Battery, 리튬이온배터리)시장규모도 ‘20년 329GWh(Gigawatt-Hour, 100만 KW를 시간당 사용하는 양의 단위)에서 2025년에 610GWh로 연평균 22%이상 성장할 것으로 전망된다.

*BEV(Battery Electric Vehicle, 100% 배터리에 의지하는 전기차)
*PHEV(Plug-In Hybrid, 배터리와 내연기관 동력의 혼합형 전기차)

전기차 시장의 견인으로 2차전지 시장 또한 ‘30년에는 현재 대비 약 3.2배 성장이 기대되며, 이에 따라 양극재, 음극재 및 리튬시장 역시 지속 성장이 전망된다. 이러한 외부환경 변화는 포스코그룹의 역량을 발휘할 수 있는 좋은 기회다. 가장 먼저 포스코그룹은 글로벌 완성차사에 철강제품을 공급하고 있기 때문에 자동차산업에 대한 이해도가 높다.

또한 포스코의 경우 철광석, 석탄, 니켈, 크롬, 망간 등 제철 공정에 필요한 수많은 원료와 부원료를 다뤄 본 경험이 있다. 자원이 부족한 우리나라의 한계를 극복하기 위해 오랜 기간 해외자원개발과 투자를 해온 풍부한 경험은 성공적인 2차전지 소재 원료 확보와 직결된다.

마지막으로 포스코 철강제품 생산 밸류체인에서 발생하는 다양한 공정기술 및 부산물(by-product) 등을 활용, 소재 사업을 확장해나갈 수 있다. 포스코 제철소에서 코크스 제조 시 발생하는 콜타르를 포스코케미칼 자회사 피엠씨텍(PMCTECH)에서 침상코크스로 만들어 이후 음극재 원료가 되는 인조흑연을 생산하는 것이 대표적인 사례다.

l 포스코그룹 2차전지 소재사업 추진 구조

그렇다면 포스코그룹은 현재 어떻게 2차전지 소재사업을 추진하고 있을까. 포스코그룹 2차전지 소재사업 추진 구조를 도식으로 정리하면 아래와 같다.

포스코는 양극재 및 음극재 원료인 리튬과 콜타르를 공급하며, 포스코케미칼에서 이를 원료로 NCM*(니켈, 코발트, 망간), LMO*(리튬, 망간, 산화물)등의 양극재 및 천연흑연 음극재를 생산해 배터리 제작社에 공급한다. 올해부터는 그룹사인 피엠씨텍에서 생산하는 침상코크스를 활용한 인조흑연 음극재 사업도 추진할 계획이다.

l 포스코그룹 2차전지 소재사업 추진 현황

(1) 포스코 – 2차전지 소재의 ‘리튬’ 원료 확보와 생산
포스코는 고유 리튬추출기술인 PosLX(POSCO Lithium eXtraction)기술을 보유하고 있다. PosLX기술은 광석 및 염수를 원료로 사용하여 배터리급 고순도 리튬을 만드는 기술이다. 포스코는 2017년 탄산리튬, 2018년 수산화리튬을 각각 국내 최초로 생산하기 시작했다. 해외 원료확보에 대한 노력도 멈추지 않았는데, 2018년에는 호주 필바라 미네랄스(Pilbara Minerals)사로부터 연간 4만톤의 리튬을 생산할 수 있는 리튬정광 장기구매 계약을 맺고, 아르헨티나 갤럭시사와 옴브레 무에르토(Hombre Muerto) 염호의 광권에 대한 인수계약도 체결해 원료 수급 문제를 해결했다.

광양에 건설하는 광석리튬 공장(‘22년 내)과 아르헨티나에 건설하는 염수리튬 공장(‘23년 내)이 모두 완공되면 포스코는 수년 내 연산 6만5천톤 규모의 수산화리튬을 생산하는 체계를 갖춰 포스코케미칼 양극재 공장에 안정적으로 소재를 공급할 전망이다.

(2) 포스코케미칼 – 양극재, 음극재 대량생산 체제 구축中
포스코는 지난해 4월 포스코켐텍의 음극재, 포스코ESM의 양극재 사업을 일원화 하고, 마케팅-생산- R&D 체계를 통합해 운영 효율과 고객 대응력을 제고하는 차원에서 ‘포스코케미칼’을 출범했다. 구조 재편 이후 포스코케미칼은 생산설비 투자에 박차를 가하고 있다.

양극재의 경우 구미공장 9천톤, 전기차 제품 전용 광양공장 3만톤, 여기에 중국 절강포화(세계 최대 코발트 생산업체인 중국 화유코발트사와의 합작사로 중국 저장성에 위치) 5천톤 공장까지 합치면 그룹 차원에서 양극재 4만4천톤 생산체제를 갖추고 있다. 광양공장은 향후 시장 상황에 따라 연 9만톤까지 생산능력을 늘려 나갈 계획이다. 이는 3세대 전기차(1회충전 주행거리 약 500km) 약 75만대에 공급할 수 있는 양이다. 광양공장에서 생산된 양극재는 국내를 비롯해 유럽, 중국, 미국 등에 위치한 다수의 전기차 배터리 생산라인에 공급된다.

▲ 포스코케미칼이 광양 율촌산단에 축구장 20개 크기인 165,203㎡ 면적으로 조성하고 있는 양극재 광양공장과 부지 전경

특히 지난 14일 준공한 광양 양극재 공장은 포스코그룹의 최첨단 스마트팩토리 기술을 적용해 원료, 전구체, 반제품, 제품을 실시간으로 자동 이송하는 시스템을 도입하고, 자동화 창고와 제품설계, 공정관리, 출하관리가 일원화된 통합관제센터를 운영하는 등 ‘높은 생산성과 안정적 품질관리로 경쟁력을 확보했다’는 평이다.

전기차 성능개선은 2차전지 성능개선에 비례한다. 전기차는 주행거리 증대를 위해 니켈 비중이 높은 고용량 양극재에 대한 니즈가 늘어나고 있는데, 포스코케미칼은 현재 니켈 비중 65% 양극재 제품을 주력으로 양산하고 있으며, 니켈 비중 90% 이상 제품도 개발하고 있다.

음극재의 경우 작년 세종 제2공장 1단계 생산설비 준공으로 연산 4만4천톤 글로벌 Top플레이어 수준의 천연흑연 음극재 생산체제를 구축했다. 또한 음극재 제품포트폴리오 다양화를 위해 천연흑연 外 포항에 인조흑연 공장도 구축할 예정이다. 포스코케미칼은 양극재, 음극재를 모두 공급하는 2차전지 소재 Total Supplier로서 전기차시장에서 그 입지를 확고히 해나가고 있다.

(3) RIST, 포스텍과 함께 R&D 협력체계 구축
포스코는 그룹 차원에서 2차전지 소재 R&D 경쟁력 강화를 위해, RIST, 포스텍과 긴밀한 협력을 진행하고 있다. 특히, 지난해 6월에 설립된 포스코그룹 2차전지 소재연구센터에서는 전기자동차 성능향상을 위한 차세대 양극재, 음극재 제품개발과 전지 원가경쟁력을 높일 수 있는 신공정 기술을 개발하고 있다. 또한, 연구센터에서는 2차전지 성능평가 인프라를 통해 자체 생산한 양극재, 음극재를 전지로 만들어서 고객들이 원하는 다양한 평가를 수행할 수 있게 되었다.

한편, 포스텍은 작년 5월 포스코케미칼과 ‘산학일체연구센터’를 공동으로 구축해 △2차전지 소재 △탄소 소재 △화학 소재 등 세가지 분야의 공동연구를 통해 산학협력을 강화하고, 산학 파견 및 장학생 제도 등을 통해 전문인력을 양성하고 있다. 포스코케미칼과 포스텍은 2024년 5월까지 1단계 협력을 통해, 고성능 양극재, 음극재 및 프리미엄급 신규 활성탄 소재 개발 등에 함께 노력할 계획이다.

포스코 그룹 성장의 큰 축을 담당할 2차전지 소재산업. 약 10년 간 꾸준히 추진해온 2차전지 소재산업이 포스코그룹의 다음 50년을 책임지는 견인차 역할을 하기를 기대해본다.

*참고기사: 2차전지, 들어는 봤는데 아직 잘 모르겠다면?

포스코 최정우 회장이 그룹 신성장동력의 핵심인 리튬 사업 현장을 방문했다.

최정우 회장은 10월 19일 아르헨티나 북서부에 위치한 ‘옴브레 무에르토(Hombre Muerto)’ 염호의 리튬 추출 데모플랜트 건설 현장을 방문하고 안전을 당부하며 직원들을 격려했다.

최 회장은 “성공적인 탐사결과를 축하한다. 이곳 지구 반대편 안데스 산맥 4,000m 고지에서 다음 50년을 준비하는 중요한 시점을 맞이했다”며 아르헨티나 리튬 사업의 중요성을 강조하고, “고지대 환경은 산소가 희박하고, 초속 20m/s 이상의 거센 모래바람이 부는 극한의 조건이다. 안전을 최우선으로 생각하고 직원간 안전을 확인해 주는 것이 중요하다. 또한 신뢰에 기초한 파트너십을 잊지 말고 지역사회를 비롯한 모든 이해관계자들과 지속적으로 소통해야 한다”면서 안전의식과 기업시민정신을 재차 당부했다.

포스코는 현재 진행 중인 아르헨티나 염호의 정밀 탐사 결과, 리튬 매장량과 염수 생산 능력이 인수 계약 당시 산정했던 것보다 훨씬 많은 것으로 확인했다. 당초 연간 2만5,000톤의 수산화리튬을 약 20년간 생산할 것으로 예상했는데, 이보다 30년 늘어나 50년 이상 지속 생산 가능하게 된 것이다.

포스코는 2020년 하반기까지 탐사작업을 계속할 계획으로 추가적인 매장량 확인이 기대되며, 상업화 단계에서도 안정적으로 생산능력을 확대할 것으로 예상된다.

지난해 8월 포스코는 호주의 갤럭시리소시스社로부터 면적 17,500ha의 아르헨티나 염호를 미화 2억8,000만 달러, 약 3,300억원에 인수하는 계약을 체결하고, 올해 2월 광권인수를 최종 마무리했다. 이후 광권 추가확보를 통해 인근의 추가 광권을 획득해 포스코가 보유한 광권 면적은 여의도 면적의 약 27배에 해당하는 22,800ha로 확장되었다.

2018년 호주 필바라미네랄스(Pilbara Minerals)社로부터 연간 4만 톤의 리튬을 생산할 수 있는 리튬 정광을 장기 구매키로 한데 더해 아르헨티나 염호를 통해 리튬 원료를 추가 확보함으로써 원료수급 문제를 완전히 해소할 수 있게 됐다.

또한 수년 내에 연산 6만5,000톤 규모의 리튬 생산체계를 갖출 수 있게 되어 국내 배터리 고객사들에게 안정적으로 소재를 공급하는 등 포스코그룹의 신성장사업이 본격적으로 성장할 수 있는 확고한 토대를 마련했다.

한편 포스코는 아르헨티나 리튬 추출 데모플랜트를 2020년 상반기 준공하고, 향후 생산능력을 연간 2만5,000톤까지 확대한다는 방침이다.

▲ 포스코 최정우 회장이 아르헨티나 리튬 추출 데모플랜트 건설현장을 방문해 직원들을 격려했다.

▲ 아르헨티나 리튬 데모플랜트 건설 현장

포스코는 이미 그룹사 차원에서 2차전지 핵심 소재를 미래 신성장 사업으로 육성해왔다. 일반인에게는 다소 생소하게 느껴지는 2차전지. 포스코뉴스룸과 미래 먹거리로 불리는 2차전지에 대해 알아보자.

2차전지는 뭘까? 그럼 1차전지도 있을까?

▲이차전지인 리튬이온전지의 제조공정상 구성요소 및 산출물. 푸른색으로 표시된 영역은 포스코가 미래 신성장 사업으로 추진 중인 사업이다.

답은 YES. 1차전지도 있다. 1차전지는 쉽게 말해 시계, 리모컨 등에 사용되는 배터리다. 한 번 사용하고 나면 재사용이 불가능한 배터리를 1차전지라고 하는데 건전지, 알칼리전지가 대표적인 1차전지라고 할 수 있다.

2차전지는 1차전지와 달리 방전 후에도 다시 충전해 반복 사용이 가능한 배터리를 말한다. 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지로 양극, 음극, 전해질, 분리막, 용기로 구성된다. 양극재와 음극재 사이의 전해질을 통해 리튬 이온이 이동하는 전기적 흐름에 의해 전기가 발생한다.

충전은 양극에서 분리막을 지나 음극으로 이동하며, 방전은 음극에서 양극으로 이동하는 것이다. 미래 이동 수단으로 꼽히는 친환경 전기차에 필수적인 리튬이온 배터리가 대표적인 2차전지로 꼽힌다.

양극재와 음극재는 무엇일까?

▲리튬이온 전지 개념도

양극재는 배터리의 (+)극, 즉 양극을 만드는 소재로 포스코그룹에서는 포스코ESM이 양극재를 생산하고 있다. 포스코ESM에서는 최근 니켈 80% 이상 고용량 Gradient-NCM 활물질도 세계 최초로 양산하는 등 후발주자임에도 불구 기술력에서 세계 유수의 이차전지 활물질 회사와 어깨를 같이 하고 있다.

음극재는 양극에서 나온 리튬을 저장했다가 방출하면서 전기를 발생시키는 역할을 하는 소재로 현재 포스코켐텍이 국내 유일의 음극재 양산 업체다. 포스코켐텍은 지난 11월 음극재 1공장을 종합준공하고 2019년 하반기까지 1단계인 4개의 생산라인을 완공해 연산 2만톤 생산능력을 확보하고 향후 시장 상황에 따라 2021년까지 총 10개의 생산라인을 순차적으로 증설해 연산 5만톤 규모로 확장할 계획이다.

리튬이온 배터리의 장점은?
앞서 설명한 1차전지의 경우, 한 번만 사용하고 버리게 되는데 이때 새 배터리를 만들기 위해 더 많은 자원이 소비된다. 방전 후에는 화학물질로 인해 환경오염을 일으킬 수 있다는 단점이 존재한다. 반면 2차 전지는 충전을 통해 500~2000번까지 반복해 사용할 수 있어 경제적이고 친환경적이다.

대표적인 2차전지로 꼽히는 리튬이온 배터리 역시 수명이 길다는 장점이 있다. 또 동일 용량의 다른 배터리보다 무게와 부피 소형화가 가능하며 카드뮴, 납, 수은 등 환경 규제 물질을 포함하지 않는다. 충전 가능 용량이 줄어드는 메모리 효과가 없고, 보통 배터리보다 높은 출력 구현이 가능하다는 이점도 있다.

글로벌 2차전지 시장에서의 포스코는?

▲양극재를 생산하는 포스코ESM 구미 공장의 소성 공정 라인.

리튬은 전기차 및 에너지 저장 장치(ESS)의 필수 소재다. 리튬 수요량은 지난 2017년 25만 톤에서 2025년까지 71만 톤으로 약 3배가량 급증할 전망이다.

이처럼 리튬은 성장성이 높은 사업이다. 포스코는 지난 8년간의 노력으로 리튬 상업화 초기 단계까지 왔다. 2010년 포스코는 리튬 직접 추출 기술을 세계 최초 개발했다. 2013년부터 2015년까지 칠레 및 아르헨티나 염호에서 리튬 시험 생산에 성공했으며 2016년에는 광양제철소 내 연산 2,500톤 데모 플렌트를 건설하고 지난해 2월부터 탄산리튬을 생산하고 있다.

포스코는 올해 고성능 전기차용 배터리에 주로 사용되며, 공정관리가 까다로운 수산화리튬까지 생산에 성공했다. 국내 업체가 전량 수입에 의존하고 있는 고품위 수산화리튬을 국산화해 공급함에 따라 국내 리튬 2차전지 산업의 경쟁력이 높아질 것으로 기대된다.

┃2차 전지의 핵심은 리튬

(출처 : 플리커)

리튬은 금속 중 가장 가벼운 알칼리 금속에 속하며, 원자 번호는 3이다. 다시 말해 지구상에 존재하는 물질 중 세 번째로 가벼운 물질이라는 뜻이다.

최근 리튬이 미래 산업의 쌀, 또는 ‘하얀 석유’라고도 불리게 된 것은 2차전지가 미래 신성장 산업으로 떠올랐기 때문이다. 휴대전화, 노트북 등 휴대용 전자기기에 이어 전기 자동차, 로봇 산업에 필요한 2차 전지를 만들기 위해 리튬은 필수적인 소재로 주목받고 있다.

리튬을 활용한 2차 전지는 보통 전지보다 적은 무게로 더 높은 전압의 전기를 만들어 낸다. 일반 전지의 전압은 약 1.3~2 볼트가량인데, 리튬이 포함된 전지의 전압은 3볼트 이상이다. 또한 타 금속 이온에 비해 작고 가벼워 단위당 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.

┃포스코가 선택한 미래 먹거리

▲포스코가 광권을 아르헨티나 북서부에 위치한 ‘옴브레 무에르토(Hombre Muerto)’ 염호 전경.

포스코는 당초 염호에서 리튬을 추출하는 기술을 기반으로 리튬 사업을 추진했으나, 염호 확보가 지연되면서 폐이차전지로부터 리튬을 생산하는 기술과 광석인 리튬정광으로 리튬을 추출하는 기술을 함께 개발하는 성과를 이뤘다.

올해 10월에 리튬 광석으로 제조가 가능한 설비를 준공해 폐이차전지뿐만 아니라 광석을 이용해서도 리튬 생산도 가능해졌다. 2021년부터는 광산권을 인수한 아르헨티나 염호로부터 리튬을 생산할 예정이다.

포스코는 전 세계에서 유일하게 폐이차전지와 리튬 광석, 염호까지 활용 가능한 리튬 생산체제를 확보하게 돼 연간 5만5,000톤 규모의 리튬을 생산할 것으로 전망된다. 리튬 5만5,000톤은 전기차 약 110~120만대 분의 베터리를 제조할 수 있는 분량이다.

포스코는 지난달 5일 최정우 회장 취임 100일 맞아 ‘100대 개혁과제’를 발표하고 그룹 내 양·음극재 사업 통합, ‘이차전지 소재 종합연구센터’ 설립해 고객 맞춤형 제품개발로 시장을 선도하고 있다. 오는 2030년까지 세계 시장점유율 20%, 매출액 17조 원 규모의 사업으로 키워 그룹 성장을 견인할 예정이다.

아울러 제철 과정에서 발생하는 부산물을 활용해 음극재 및 전극봉의 원료가 되는 침상코크스 생산공장을 포스코켐텍에 신설해 고부가 탄소 소재 사업으로 영역을 확대해 나갈 계획이다.