KITECH 생산기술 전문지

최근 차세대 모빌리티(전기자동차, 드론 등) 산업의 급격한 성장으로 인해, 배터리의 핵심 원자재인 리튬 수요가 기하급수적으로 증가하고 있다. 리튬의 사용량은 2010년 23,500톤 사용된 것에 비해 2021년에는 283% 증가한 93,000톤이 사용되었으며 향후 더 증가할 전망이다. 이차전지 시장에서 리튬이온전지가 2020년에 납축전지의 순위를 역전하며 2019년 198GWh와 비교하여 2030년에는 3,392GWh 규모로 증가할 것으로 전망된다. 대표적인 예로 TESLA는 지속 가능한 에너지 생태계 구축을 목표로 전기자동차부터 배터리 시스템까지 영역을 확장 중이며 네바다, 뉴욕주, 상하이 등에 기가 팩토리를 건설하였고, 베를린과 텍사스에도 공장을 신설할 예정이다. 더불어 국내 기업인 LG 에너지솔루션은 세계 시장 1위를 유지하면서 전기자동차 배터리 시장을 주도하고 있다. LG 에너지솔루션은 한국, 중국, 폴란드 등에 공장을 운영 중으로 미국 거점 건설을 통해 북미 최대의 공급 업체로 부상할 것으로 전망된다. 리튬 이차전지의 수요 확대와 활용 범위의 확대가 계속됨에 따라서 시장의 규모도 지속해서 확대될 것으로 예상한다.

기존 리튬의 주요 공급원은 광산 혹은 염호로 지표면 내의 매장량은 매우 한정적이며 생산 시 막대한 양의 지하수 사용 및 화학 물질(H2SO4)의 사용으로 심각한 환경 오염의 문제가 발생하고 있다. 또한, 염호는 남미 삼각지대(볼리비아, 칠레, 아르헨티나)에 분포하며 광산은 호주, 중국, 미국에 주로 분포하는 등 특정 국가에 자원 매장량이 편중되어 있다. 한국은 전 세계 배터리 제조의 25% 이상을 점유하고 있지만, 제조에 사용되는 리튬을 전량 수입에 의존하고 있어 특정 국가 수출 제한 등의 조치나 수급이 불안정한 위험이 존재한다. 이러한 문제의 해결책으로 차세대 리튬 추출 기술의 연구를 통해 환경 오염을 줄이고 리튬 수입 의존도를 줄이는 등 여러 공급망의 다변화가 필요하다.
본 논문에서는 희소금속인 리튬 공급망의 현황을 소개하고, 최근 산업 및 연구 분야에서 개발 중인 리튬 공급망 확보를 위한 연구개발 동향을 소개하고자 한다.