이차전지 원료부터 소재·재활용까지 한번에…포스코 율촌 산단

광석 1천㎏서 순수리튬 25㎏ 뽑아내…폐배터리서 1t당 최대 2천만원 유가금속 회수

포스코그룹, 포스코필바라리튬솔루션 언론에 첫 공개

▷ -아래-는 연합뉴스와 전제계약된 기사로 그대로 게재합니다.

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포스코필바라리튬솔루션 원료 창고에 적재된 리튬광석 원료(스포듀민) 영상 [포스코그룹 제공. 재판매 및 DB 금지]

"전기차 산업이 캐즘(Chasm·일시적 수요정체)으로 잠깐 주춤하지만 궁극적으로 탄소중립 시대는 무조건 옵니다. 자동차 폐배터리 패권을 누가 갖느냐를 놓고 경쟁하면서 오늘도 글로벌 자동차 회사들이 포스코HY클린메탈을 방문하고 있습니다."

지난 25일 포스코퓨처엠[003670] 광양 양극재 공장에서 열린 이차전지 소재사업 설명회. 포스코HY클린메탈 송민석 사업운영실장은 이처럼 전기차 산업의 캐즘 이후 맞게 될 이차전지 원료·소재·재활용 산업의 미래를 밝게 내다봤다.

포스코의 이차전지 소재사업 경쟁력 확보는 오는 28일로 취임 100일을 맞은 장인화 회장의 취임 비전 중 하나다. 장 회장은 철강의 초격차 경쟁우위와 함께 이차전지 소재 풀밸류체인 완성을 쌍두마차로 내세웠다.

포스코는 이차전지 소재 대표 원료인 리튬·니켈 확보와 이를 활용한 양극재·음극재 생산, 폐배터리 재활용까지 국내를 포함한 글로벌 유일의 풀밸류체인을 구축하고 있다.

특히 전남 율촌산업단지에는 포스코퓨처엠의 광양 양극재 공장과 포스코필바라리튬솔루션의 이차전지용 수산화리튬 공장, 포스코HY클린메탈의 폐이차전지 리사이클 공장이 몰려 있다. 지난 25일 방문한 이들 공장은 걸어서 이동할 수 있을 정도로 가까이 붙어 있었다.

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포스코필바라리튬솔루션에서 생산한 수산화리튬 제품 창고 전경 [포스코그룹 제공. 재판매 및 DB 금지]

◇ 모래 더미 같은 광석에서 리튬 추출

이날 언론에 처음 공개된 포스코필바라리튬솔루션에서는 잔뜩 쌓아놓은 광석 더미가 눈에 띄었다. 맨눈으로는 얼핏 고운 모래처럼 보였다.

광석을 갈아서 이차전지 소재 원료인 리튬을 뽑아내는 것이 공정의 핵심인데, 광석 1천㎏에서 순수리튬 25㎏을 얻을 수 있다.

땅속에 오래 묻혀 있어서 산화된 광석을 섭씨 1천도에 구우면 부피가 1.3배로 불어나 리튬을 빼내는 데 유리한 조건이 된다.

불어난 채 뜨거워진 광석을 에어 방식의 쿨러로 식힌 뒤 군데군데 덩어리진 광석을 풀어주기 위해 대형 맷돌로 갈아준다. 이를 황산과 섞어서 섭씨 250도에 한 번 더 가열하면 물에 녹을 수 있는 상태의 리튬이 된다.

불순물을 ppb(parts per billion·10억분의 1) 단위까지 제거해 순수한 황산리튬 용액을 얻고, 이를 다시 전기화학적으로 분해하면 최종적으로 수산화리튬이 된다.

이 같은 공정을 진행하는 데 쓰이는 색색의 파이프라인과 대형 원통 탱크가 공장 전체에 복잡하게 놓여 있었다. 하늘색은 물이 지나가는 라인, 빨간색은 리튬 용액이 들어있는 라인이라고 했다.

율촌산단 방문 당일 경기 화성 리튬 일차전지 공장에서 대형 화재 참사가 발생했다.

수산화리튬의 화재 발생 가능성을 질문하자, 포스코필바라리튬솔루션 시험분석섹션 이현우 부장은 "수산화리튬에는 불이 붙을 수 있는 탄소가 없어서 이 자체만으로는 폭발하지 않고, 불이 붙지 않는다"고 말했다.

포스코필바라리튬솔루션은 올해 중 연간 4만3천t 규모의 수산화리튬 생산량을 갖출 예정이다. 이로써 포스코퓨처엠 광양 양극재 공장의 연간 리튬 수요량을 모두 충족할 수 있다.

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블랙매스에서 금속을 추출하고 불순물을 제거하는 포스코HY클린메탈의 침출공정 [포스코그룹 제공. 재판매 및 DB 금지]

◇ 2036년부터 리사이클링이 광석제련량 압도…"최고 유망 사업"

포스코는 오는 2036년부터는 폐배터리 리사이클링이 광석제련의 양과 비율을 넘어서게 될 것이라고 밝혔다.

전기차 산업이 성숙함에 따라 쏟아져나오는 폐배터리량이 지속적으로 증가하는 데 따른 것이다.

에너지전문 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 2060년에는 배터리용 니켈 원소재 공급원 중 리사이클링이 81%를, 광석 제련이 19%를 차지할 전망이다.

포스코그룹은 이런 미래 전망에 대비해 포스코필바라리튬솔루션에서 생산한 수산화리튬을 포스코퓨처엠에 공급하고, 포스코퓨처엠이 제작한 양극재를 배터리사를 통해 자동차사로 공급한다는 계획이다.

이후 배터리의 수명이 다하거나 배터리 제작 과정에서 공정스크랩이 발생하면 포스코HY클린메탈이 원료 금속을 회수해 또다시 양극재를 만드는 데 활용하는 식의 '친환경 자원 순환체계'(Closed loop)를 완성한다는 구상이다.

수산화리튬의 중국 의존도를 낮추고, 미국 인플레이션 감축법(IRA)·유럽연합(EU) 핵심원자재법 등에 대응해 '공급망 독립'을 이룬다는 다목적 포석도 깔렸다.

이날 포스코HY클린메탈 공장 내 침출·결정화 등 전 공정을 둘러본 뒤에는 500㎏씩 포장돼 포대에 담긴 탄산리튬을 확인할 수 있었다.

포스코HY클린메탈은 폐배터리에서 탄산리튬(흰색), 황산코발트(붉은색), 황산니켈(청록색), 황산망간(흰색) 등 색색의 유가금속을 회수한다.

버려진 폐배터리에서 현재 시황 기준 1t당 100만∼2천만원에 달하는 '돈 되는' 금속을 얻어내는 것이다.

송민석 사업운영실장은 "폐배터리를 재활용하는 HY클린메탈을 통해 자원 순환의 마지막 자물쇠를 채우는 상징적인 의미가 있다"며 "유럽의 ESG(환경·사회·지배구조) 정책에서도 재활용 물질을 일정 비율 의무적으로 사용하는 부분이 있을 만큼 앞으로 굉장히 유망한 산업"이라고 말했다.

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포스코퓨처엠이 생산한 양극재 [포스코그룹 제공. 재판매 및 DB 금지]

한편, 포스코퓨처엠[003670]이 미국 제너럴모터스(GM)와 함께 캐나다에 건설 중인 배터리 양극재 합작 공장은 그 완공 일정이 연기되었다.

당초 이 공장은 지난 7월30일 완공될 예정이었다.

포스코퓨처엠은 당시 26일 "현지 여건으로 완공 일정을 조정 중에 있다"며 이같이 공시했다.

앞서 포스코퓨처엠은 북미 양극재 합작사인 '얼티엄캠' 설립을 위해 1단계로 연산 3만t 규모의 하이니켈 양극재 합작 공장을 베캉쿠아에 건립한다고 밝힌 바 있다. 이는 전기차 약 22만대에 공급할 수 있는 규모다.

캐나다 퀘벡주 에너지전환 대표단이 지난 10월8일 포스코퓨처엠 포항 양극재 공장을 찾았다고 포스코퓨처엠이 10일 밝혔다.

대표단은 포스코퓨처엠이 양극재 공장을 건설중인 퀘벡주의 베껑꾸흐를 포함한 3개시와 트루아리비에르 퀘벡대학교가 공동으로 참여하고 있는 퀘벡주정부 산하 단체다.

대표단은 포스코퓨처엠과 GM의 양극재 합작사인 '얼티엄캠'의 양극재 공장이 준공을 앞두고 있는 가운데 포스코퓨처엠 현장을 찾아 △공정 견학 △퀘벡 현지 인력 직무훈련 위한 벤치마킹 △퀘벡 내 프로젝트 지원 및 협력 강화 방안 등을 논의했다.

포스코퓨처엠은 앞 서 공시를 통해 해외 사업을 진행하면서 여러 가지 현지 사정상 공기가 늦어졌다고 밝혔지만, 배터리 업계 일각에서는 전기차 캐즘(Chasm·일시적 수요 정체)이 포스코퓨처엠의 캐나다 양극재 합작 사업에도 영향을 미친 것 아니냐는 분석도 나오고 있는 실정이다.

사실상 포스코퓨처엠·에코프로비엠·L&F 등 관련업계는 전기차 수요 둔화로 출하량이 감소했으며 영업익 대폭 줄거나 적자전환으로 파악되었다. 이 번 3분기는 실적이 바닥을 쳤다.

고부가·차세대 양극재 개발 등으로 사활을 모색하고 있는 것도 실정의 한 단면이다.

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