전기차 배터리 원료 흑연, '탈 중국화' 성공할까
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전기차 배터리 원료 흑연, '탈 중국화' 성공할까
  • 오영주 기자
  • 승인 2022.02.18 07:34
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中, 전세계 흑연 생산량 약 62%...美 등 주요국 대중 수입 의존도 높아
美 내년도 첫 흑연 공장 설립 예정, 韓 인조흑연 테스트베드 구축 실시

[시사주간=오영주 기자] 전기자동차를 비롯한 2차 전지 등 배터리 수요가 폭증하면서 흑연에 대한 전세계의 관심이 집중되고 있다. 

흑연은 전기자동차용 배터리로 가장 널리 사용되는 리튬이온배터리의 음극 소재다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 에너지 저장을 위해 필요한 광물 전체 수요를 100이라고 가정할 때, 흑연이 차지하는 비중은 무려 53.8%에 이른다. 실제로 전기자동차 배터리 1개당 흑연 함유량은 20~30%에 이르며, 대체품이 없다. 


◇ 수요는 높아지는데 공급은 부족….가격 상승 및 표적 관세 ‘골치’

리튬이온배터리에 사용되는 흑연 수요 전망. 자료=Bloomberg

블룸버그 통신에 의하면, 리튬이온배터리의 수요가 증가함에 따라 2030년 흑연 수요량은 현재의 약 10.5배에 이를 것으로 전망된다. 하지만 전세계 흑연 생산의 거의 대부분을 중국이 차지하고 있어 공급망이 다각화 되지 않은 상태다. 

각국의 흑연 생산량 (단위: 톤). 자료 출처 = 미국 지질조사국 2021

중국은 현재 기준 세계 최고의 흑연 생산국으로 전 세계 흑연 생산량의 약 62%(2020년 기준)를 차지한다. 미국 등 주요국은 흑연 70~80%를 중국에서 수입하고 있다. 중국 이외의 국가에서 흑연이 채굴되거나 제조되는 경우에도 일반적으로 처리 및 정제를 위해 중국으로 보내지는 상황이다.

수요에 비해 흑연 공급이 부족해지면 원자재 가격은 상승하게 된다. 2021년 12월 31일에 발표된 최신 가격 보고서에서 따르면, 천연 흑연의 가격은 톤당 약 650달러다. 2021년 5월에서 2021년 12월 사이에 25% 증가했다.

또한 BMI에 따르면, 등급 흑연의 중국 내 가격은 약 t당 4천500위안(약 83만5천원)으로 연초 이후 약 40% 올라 2018년 이후 최고가에 접근했다. 가격 상승 현상은 현재 수요를 미뤄 볼 때 2022년 초까지 지속될 것으로 전망된다.

사진=코트라

관세 부분도 문제다. 미국 전기차 업체 테슬라는 최근 자국 정부에 중국산 흑연에 대한 관세를 면제해달라고 요청했다. 흑연을 충분히 공급할 수 있는 나라는 중국뿐인데, 중국산 제품에 부과하는 표적 관세 때문에 생산비 부담이 크다는 것이다. 미국에서 배터리 생산 공장을 운영하고 있는 SK이노베이션 역시 중국산 흑연에 대한 표적 관세를 배제해야 한다고 주장했다.

◇ 미국, 중국 의존도 벗어날까? 미시간에 첫 흑연 공장 설립 추진

이러한 상황을 극복하기 위해 글로벌 업체는 중국 의존도를 낮추기 위한 개선 작업을 진행하고 있다. 먼저 테슬라는 호주 광산 업체 시라리소스와 흑연 공급 계약을 체결했고, 홍콩 에너지기업 그래피스는 미국의 첫 전기차 배터리용 흑연 공장 설립을 위해 미국 에메럴드에너지솔루션과 양해각서(MOU)를 교환했다. 그래피스는 이 흑연 공장의 원재료를 중국이 아닌 다른 국가에서 조달하겠다고 밝혔다.

그래피스는 에메럴드에너지솔루션과 합작사를 통해 미시간에 흑연 처리 시설을 건설할 계획이며 가동 시점은 2023년 2분기라고 밝혔다. 그래피스가 중국 이외 지역으로부터 흑연 수입 역할을 맡고, 에메럴드는 음극재용 흑연으로 가공해 배터리셀 완제품 업체에 공급하게 된다. 양측은 첫해 연간 1만톤 규모 흑연재를 생산하고, 이후 연간 2만톤 생산 규모로 늘릴 방침이다.

◇ 한국, 인조 흑연 국산화 위해 270억 원 투입한다

우리나라의 경우도 수입에 의존해야만 하는 상황을 극복하기 위해 인조흑연에 주목하고 박차를 가하고 있다. 인조흑연은 코크스를 결합제와 혼합해 소성 및 가열하여 제조한 흑연으로, 천연 흑연에 비해 결정성이 높아 내부 구조가 균일하고 충방전 수명이 상대적으로 길다. 인조 흑연은 기능면에서 천연 흑연보다 우수하기 때문에 시장 점유율도 천연 흑연보다 다소 높은 상황이다.

현재 우리나라는 인조흑연의 1조 원 규모 국내시장을 전량 수입에 의존하고 있다. 이에 경북도는 지난 11일 인조흑연 국산화 및 양산화를 위해 오는 2025년까지 총 270억 원을 투입해 반도체·이차전지 부품용 인조흑연 테스트베드 구축사업을 추진한다.

이와 관련, 지난 2018년 이공분야 대학중점연구소 지원사업에 선정된 금오공대 신소재연구소는 탄소 연구 전문업체인 ㈜카보랩, 금성테크㈜와 업무협약을 체결하고 소재부품 분야에 대한 기술이전과 공동연구를 진행했다. 그 결과 인조흑연블록 제조용 압출장비(1000톤급)를 국내 최초로 자체 제작해 공동 사업화를 추진 중이다.

금오공대 노재승 신소재연구소장은  "경상북도, 구미시 등 지자체의 적극적인 지원으로 지역 산업단지를 기반으로 하는 인조흑연 국산화 벨류체인 구축에 한걸음 더 다가서고 있다"며 "앞으로도 산학연 협력과 전문 인력 양성을 통해 인조흑연 국산화 시장을 이끌 수 있도록 최선을 다하겠다"라고 말했다. SW

oyj@economicpost.co.kr




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