양극·음극 원료 및 소재에 대한공급망 이슈

양극·음극 원료 및 소재에 대한 공급망 이슈

<목차>

0. 요약

1. 배터리 밸류체인과 공급망

2. 글로벌 배터리 공급망: 핵심 광물

3. 글로벌 배터리 공급망: 광물 제련 및 소재 제조

4. 글로벌 배터리 공급망: 배터리 셀 제조

5. IRA 이후 배터리 공급망 현황

6. 흑연 및 음극재 공급망 이슈

7. 중국의 흑연 수출 통제로 부각된 공급망 이슈

8. 흑연 및 음극재 관련 국내 대응 현황

9. 미국 정부, 중국산 흑연 사용 금지 2년 유예

10. 공급망 이슈 대응을 위한 향후 과제

출처 및 참고자료

0. 요약

코발트를 제외하면 배터리용 핵심 광물이 특정 지역이나 국가에 매장된, 즉 지역 편중성으로 인해 문제가 되거나 이슈가 발생할 가능성은 낮다.
글로벌 배터리 공급망 이슈는 대부분 광물을 채굴한 이후 제련 또는 가공하는 과정에서 발생한다.
광물의 매장 측면에서는 편중 이슈가 없으나 채굴된 광물 대부분이 중국에서 제련·정련 등의 가공 과정을 거치게 되면서 이로 인해 공급망 이슈가 부각된다.
채굴된 배터리용 핵심 광물 중에서 중국의 비중이 가장 높은 원소재는 수산화리튬, 산화코발트, 구상흑연, 인조흑연 등이다.
미국의 FEoC(Foreign Entity of Concern; 해외우려기관)가 확정되면서 한국 기업들에게는 배터리 공급망에서 흑연과 음극재가 공급망 자립화의 최대 난관이 될 전망이다.
다행스럽게도 미국 재무부는 2024년 5월 3일(현지 시각) 발표한 IRA 전기차 세액공제 관련 최종 규정에서 중국산 흑연 사용 금지에 대한 2년 유예 조치를 포함했다.
다만 이는 한시적인 유예 조치이기 때문에 국내 배터리와 소재 기업들은 공급망 구축을 위해 발 빠르게 움직일 필요가 있다. 남은 기간 탈중국 공급망을 구축하지 않으면 다시 위기를 맞을 수 있기 때문이다.

1. 배터리 밸류체인과 공급망

배터리 밸류체인은 원자재를 확보하고 생산한 후 이를 제련하는 것에서부터 시작된다.
제련 과정을 거친 원자재 중 필요한 것들을 조합해 핵심소재를 제조하며, 다양한 핵심소재들을 바탕으로 배터리 셀을 제조하게 된다.
배터리 셀은 최종재에 바로 사용될 수도 있지만, 주로 배터리 팩 등으로 가공되어 전기차, ESS 등에 사용된다.
배터리가 포함된 최종재는 일정 기간 사용된 이후 폐기하게 되는데, 제품을 폐기하는 과정에서 폐배터리를 수거하고 이를 재활용하는 과정까지 배터리 밸류체인에 포함된다.
이러한 밸류체인을 구성하기 위해 필요한 원자재, 소재 등을 조달하고 적절한 형태와 방식으로 제조하는 일련의 과정을 통틀어 배터리 공급망으로 구분할 수 있다.

2. 글로벌 배터리 공급망: 핵심 광물

배터리 공급망을 원자재 확보와 생산에서부터 살펴보면 핵심은 광물이다. 배터리에는 여러 가지 광물이 사용되지만, 특히 중요한 광물은 양극 소재의 원료인 리튬, 니켈, 코발트와 음극 소재의 원료인 흑연이다.
광물의 매장 측면에서 살펴보면 글로벌 공급망이 특정 국가나 지역에 편중되는 현상은 나타나지 않는다.
배터리용 광물 중 가장 중요한 리튬은 칠레, 호주, 아르헨티나, 중국, 미국 등에서 비교적 고르게 분포한다.
음극 소재의 핵심 광물인 흑연의 경우에도 터키, 브라질, 중국, 마다가스카르, 모잠비크 등 특정 국가에 편중되지 않고 전 세계에 매장되어 있다.
양극 소재에서 사용량이 많은 광물인 니켈도 인니, 호주, 브라질, 러시아, 뉴칼레도니아 등에 비교적 다양하게 분포한다.
또 다른 양극 소재용 광물인 코발트의 경우 호주와 인도네시아를 비롯해 몇몇 국가에 매장되어 있지만, 절반가량 콩고에 매장되어 있어 유일하게 이슈가 되는 광물이다.
결론적으로 코발트를 제외하면 배터리용 핵심 광물이 특정 지역이나 국가에 매장되어 문제되거나 이슈가 발생할 가능성은 낮다.

3. 글로벌 배터리 공급망: 광물 제련 및 소재 제조

글로벌 배터리 공급망의 이슈는 광물을 채굴한 이후 제련하는 과정에서 발생한다.
광물의 매장 측면에서는 편중 이슈가 없으나 채굴된 광물 대부분이 중국에서 제련·정련 등의 가공 과정을 거치게 되며, 이로 인해 공급망 이슈가 부각된다.
채굴된 배터리용 핵심 광물 중에서 중국의 비중이 가장 높은 원소재는 수산화리튬, 산화코발트, 구상흑연, 인조흑연 등이다.
전 세계 생산량 중 수산화리튬은 75%, 수산화코발트 85%, 인조흑연 93%가 중국에서 가공되고 있으며, 구상흑연은 99%가 중국에서 가공되므로 전적으로 중국에 의존하고 있다.

제련 과정까지 끝난 핵심 원료를 조합해 소재를 제조하게 되는데, 리튬이온배터리 셀을 제조하기 위해 필요한 4대 핵심 소재는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질이다.
리튬이온배터리의 4대 핵심 소재는 주로 동북아시아 3개국인 한국, 중국, 일본에서 제조된다.
국가별 점유율을 살펴보면 4대 핵심 소재 모두 중국의 비중이 압도적으로 높은 상황이며, 양극재 61%, 음극재 78%, 분리막 58%, 전해질 75%에 이른다
한국 기업들도 성장하면서 점유율을 점차 확대 중인데, 양극재 28%, 음극재 7%, 분리막 20%, 전해질 11%를 차지하고 있다.
한국 기업들의 소재 시장 점유율이 낮은 이유는 중국의 배터리 셀 제조 기업들은 대부분 중국산 소재를 사용하기 때문이다.

4. 글로벌 배터리 공급망: 배터리 셀 제조

배터리 셀 제조 기준으로 살펴보면 글로벌 시장에서 중국의 비중이 약 60%, 한국 기업들은 약 24%를 점유하고 있다.
글로벌 시장에서 중국의 비중이 높기 때문에 배터리 셀 시장도 중국 시장과 중국 외 시장을 구분해서 살펴볼 필요가 있다.
중국 기업들의 높은 세계 시장 점유율은 중국 시장을 사실상 독점하고 있는 것에서 기인하며, 중국 외 시장에서는 한국 기업들의 점유율이 오히려 더 높다.
글로벌 시장에서 중국 외 국가의 점유율을 비교해 보면 중국 27%, 한국 54%, 일본 17%로 한국 기업들의 점유율이 가장 앞서고 있다.

5. IRA 이후 배터리 공급망 현황

미국의 「인플레이션 감축 법안(Inflation Reduction Act, 이하 IRA)」 상 최대 7,500달러의 전기차 구매 보조금을 받으려면 다음의 배터리 광물 및 부품 조건을 만족해야 한다.

현재는 아래 과정을 통해 국내 배터리 3社의 대부분 제품이 광물 및 부품 요건을 충족 중이다(2024년 4월 기준, IRA 세액공제 대상인 36개 전기차 모델 중 30종이 한국 배터리 제조사 제품 탑재 중).
핵심 광물*의 40% 이상을 美 FTA 체결국인 호주나 칠레 등에서 채굴, 이후 중국에서 가공, 이후 한국으로 수입해 양극재·음극재 제조에 활용 중이다.
* IRA 핵심 광물: 리튬, 니켈, 코발트, 망간, 흑연 등
부품, 즉 배터리 셀은 북미에 진출한 배터리 공장에서 완제품을 제조하고 있다.
그러나 2025년부터 해외우려단체(Foreign Entity of Concern, 이하 FEoC)* 요건이 시행됨에 따라 보조금 요건 충족을 위해서는 FEoC 해당 기업들을 공급망에서 완전히 배제해야 하는 상황이다.
* FEoC가 생산한 광물·소재나 부품을 1%라도 사용하면 광물 및 부품 조건을 충족해도 7,500달러의 보조금을 모두 받을 수 없다(부품은 2024년, 광물은 2025년 시행).
FEoC 요건은 중국에 위치하거나 공산당의 통제를 받거나 중국 기업 지분율이 높은 합작기업에 해당되며, 중국 기업의 지분율 허용 조건은 25%이다.
2025년부터 FEoC가 시행되는 동시에 美 FTA 체결국産 광물의 의무 사용 비율도 증가함*에 따라 우리 기업들은 다음의 전략을 추진 중이다.
* 2024년 50% → 2025년 60% → 2026년 70% → 2027년 80%

이를 위해 국내 기업들은 위 전략과 관련된 국내외 투자를 적극 확대 중이다.
우선 핵심 광물을 위해서는 배터리 3사와, 포스코나 에코프로 등 소재 기업들은 IRA 요건을 충족할 수 있는 핵심 광물을 해외에서 적극적으로 확보 중이다.
아울러 해외에서 확보한 광물을 국내에서 가공하고 이를 통해 양극재 등 소재로 제조하기 위해 2030년까지 13조 원 이상 대규모 국내 투자를 계획 중이다. 한국은 미국과 FTA 체결국임과 동시에 미국의 탈중국 공급망 구축 전략의 핵심 국가이다.
한국 기업들은 핵심 광물 가공을 위해 총 3조 원 이상을 투자해 국내에 전구체 32만 톤, 니켈 41만 톤, 리튬 5만 톤 생산 설비 구축을 추진 중이다.
또한 소재 제조를 위해서도 총 10조 원 이상을 투자해 국내에 양극재 60만 톤, 음극재 1만 톤 이상 규모의 생산 설비 확대를 계획 중이다.
다만 이 과정에서 일부 국내 기업들이 중국 기업과의 합작투자도 고려 중이며, 일부는 진행 중이다. FEoC 상세 요건이 확정됨에 따라 이를 회피하기 위해서는 중국 기업의 지분율을 조정하는 등 별도의 대책 마련이 필요한 상황이다.

6. 흑연 및 음극재 공급망 이슈

FEoC가 확정되면서 배터리 공급망에서 흑연과 음극재가 공급망 자립화의 최대 난관이 될 전망이다.
앞서 기술한 바와 같이 천연흑연과 인조흑연 모두 중국이 글로벌 공급망의 대부분을 장악 중이다.

* 통상 인조흑연과 천연흑연을 섞어서 사용하며, 인조흑연의 비중이 50~80%임

중국 중심의 공급망을 단기간 내 대체하는 것은 매우 어려운데, 흑연 공급망이 중국에 집중된 이유는 다음과 같다.
다른 광물들의 경우 원광 자체는 중국 외 지역에 분포하는 것과 달리, 흑연은 생산량 자체도 중국이 압도적인 1위이다(글로벌 생산량 중 중국 비중 65%).
중국은 흑연 채굴 시 안전 및 환경 기준이 낮아 쉽게 채굴 가능하며, 경제성 측면에서 유리하다.
또한 흑연의 가공 과정에서 인건비나 전기요금 등의 비중이 높아 가공비 측면에서 중국의 경제성 확보가 가능하다.

7. 중국의 흑연 수출 통제로 부각된 공급망 이슈

중국 정부는 2023년 10월 20일 “흑연 관련 물품에 대한 임시 수출 통제 조치의 개선 및 조정에 관한 공고 (이하 흑연 수출 통제)”를 발표했으며, 12월 1일부터 적용한 바 있다.
중국의 수출 통제 대상은 배터리용 흑연 제품으로 기준은 아래와 같다.

중국 정부는 이에 대해 본 조치는 ‘수출 금지’가 아니라 ‘수출 허가’이며, 특정 국가를 겨냥한 것은 아니므로 관련 규정에 적합한 품목은 수출 허가를 받게 될 것이라고 밝히고 있다.
즉 수출 승인 절차를 현재보다 까다롭게 적용하겠다는 것으로 해석 가능하며, 중국 정부가 언제든지 흑연 공급망을 통제할 수 있다는 경고를 시장에 전달한 것으로 볼 수 있다.
이에 따라 국내 배터리 밸류체인 內 기업들은 흑연, 나아가 음극재 전체에 대해 탈중국 공급망 확보와 국내 기업들만으로도 대응 가능한 공급망 구축의 필요성이 더욱 커졌다.

8. 흑연 및 음극재 관련 국내 대응 현황

2030년 국내 배터리 3사는 글로벌 수요의 40% 수준을 확보할 것으로 기대된다.
따라서 향후 흑연 및 음극재 공급망에 대한 중국 의존 비중을 줄이고 국내 기업들만으로도 대응 가능한 공급망을 구축할 필요가 있다.
포스코퓨처엠은 국내에 8만2천 톤 규모의 천연 및 인조흑연 음극재 생산라인을 갖추고 있으며, 향후 생산량을 확충할 계획이다. 아울러 550톤 규모의 실리콘 음극재 생산 설비도 구축했으며, 향후 증설을 계획하고 있다.
특히 인조흑연의 경우 그동안 국내 생산이 전무하였으나, 정부 R&D 등을 통해 확보한 기술을 바탕으로 본격적으로 생산할 예정이다.
정부 R&D의 소부장 협력 모델로 인조흑연 음극재 R&D에 2019년부터 2022년까지 총 97억 원을 지원한 바 있다.
그밖에도 배터리 3사와 포스코퓨처엠을 중심으로 아프리카, 호주, 미국 등 중국 外 국가와의 협력을 통해 흑연을 확보를 위해 노력 중이다.

다만 흑연의 경우에는 리튬·니켈 등 다른 광물보다는 脫중국 및 공급망 전환에 보다 많은 시간이 소요될 것으로 예상된다.
국내 소재社와 배터리社 등과 협력 중인 非중국 기업 대부분은 아직 즉각 활용 가능한 배터리용 흑연을 대량 생산하고 있지 않기 때문이다.

9. 미국 정부, 중국산 흑연 사용 금지 2년 유예

미국 재무부는 2024년 5월 3일(현지 시각) 관보를 통해 발표한 IRA 전기차 세액공제 관련 최종 규정에서 중국산 흑연 사용 금지에 대한 유예 조치를 포함했다.
당초 미국 정부는 차량당 7,500달러에 이르는 전기차 보조금을 받기 위해서는 핵심 광물의 경우 FEoC 규정에 따라 내년부터 중국에서 조달받지 않아야 한다고 규정했다.
즉 미국 현지에서 전기차를 생산하고 배터리를 조립하더라도 중국산 광물을 사용하지 않도록 하여 중국을 자국 내 전기차 배터리 공급망에서 배제하겠다는 의도를 나타낸 바 있다.
하지만 일부 기업들이 흑연의 경우 당장은 중국 외 지역에서 조달하는 것이 어렵다는 점을 호소하자 미국 정부가 제도 시행을 미루기로 한 것이다.
미국 재무부와 에너지부는 최종 규정에서 흑연을 ‘원산지 추적이 불가능한 광물’로 분류해 FEoC 국가, 즉 중국에서 조달해도 2026년 말까지는 보조금을 받을 수 있도록 했다.
이는 국내 배터리와 완성차 기업들에게 당장은 희소식이 될 수 있다. 흑연 때문에 한국 배터리가 보조금 혜택을 받지 못하면 싼 가격을 앞세운 중국 배터리가 시장을 휩쓸 우려가 크기 때문이다.
다만 이는 한시적인 유예 조치이기 때문에 국내 배터리와 소재 기업들은 공급망 구축을 위해 발 빠르게 움직여야 한다. 남은 기간에 탈중국 공급망을 구축하지 않으면 다시 위기를 맞을 수 있기 때문이다.

10. 공급망 이슈 대응을 위한 향후 과제

요소수 사태와 같은 공급망 이슈가 주기적으로 반복되는 것은 공급망 정책이 일시적인 대응에 그치기 때문이며, 이슈가 불거지기 전에는 경제 논리에 좌우되기 때문이다.
배터리 분야에서 공급망 이슈, 특히 중국 의존도가 높아 발생하는 문제들에 대응하기 위해서는 다음과 같은 대응이 필요하다.
흑연은 중국 외 국가인 호주, 탄자니아, 모잠비크 등으로부터의 조달 및 공급선 확대를 더욱 서두를 필요가 있다. 아울러 당장은 중국산 흑연에 대한 의존도가 높은 만큼 수출 통제 조치 이슈에 대응하기 위해 흑연 재고 물량을 충분히 확보할 필요가 있다.
아울러 국내 소재 기업들은 국내 생산 및 가공 시설을 적기에 확충할 필요가 있다. 중국산 제품에 비해 원가 경쟁력 열위 상황에 있는 것이 문제라면 정부는 지원 정책을 마련하고 업계는 공급망 자력화를 위해 머리를 맞대고 상생할 수 있는 방법을 모색해야 한다.
또한 소재의 경우 최종 제품만 국내에서 생산할 것이 아니라 제련·가공 단계까지 완전한 탈중국·국산화를 달성할 필요가 있다. 따라서 리튬, 니켈의 경우와 마찬가지로 음극재도 구형화 등의 가공 공정과 제조설비 구축에 이르기까지 국내 기업들이 홀로서기를 해야 한다.

그래야 진정한 탈중국 공급망 구축이 가능하고, 완전히 국내 기업들만으로 배터리 풀 밸류체인을 구축할 수 있다.
이를 위해 정부와 지자체도 지원을 아끼지 않아야 한다.
이차전지 특화단지를 중심으로 국내 공급망을 정비하고 경쟁력 확보가 가능하도록 중앙정부·지자체· 기업들이 협력해 이차전지 특화단지 육성계획을 보다 구체화할 필요가 있다.
또한 국내 투자와 관련한 자금, 세제, 인력 등을 전방위로 지원해 국내 기업들이 중국 기업들과 비교해 산업의 구조적인 문제에 기인해 경쟁력이 떨어지는 문제점을 극복할 수 있도록 자금, 세제, 인력 등에 대한 전방위적 지원이 절실히 필요하다.

출처 및 참고자료

1. 산업통상자원부의 IRA 및 FEoC 대응 관련 언론 보도자료, www.motie.go.kr.

2. 미국 백악관, 재무부, 에너지부의 IRA 및 FEoC 관련 공식 발표 자료, www.whitehouse.gov; home.treasury.gov; www.energy.gov.

3. 미국 지질조사국의 국가별 광물 매장량 및 생산량 공개 자료, www.usgs.gov.

4. 한국배터리산업협회의 IRA 및 FEoC 관련 보도자료, www.k-bia.or.kr.

5. 포스코퓨처엠 홈페이지, www.poscofuturem.com.

저자 : 이정두 이차전지 PD / KEIT 염승종 선임 / KEIT 박재범 수석연구원 / 포스코경영연구원

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