포스코, 2021년부터 연간 5만5천톤 리튬 상업생산

포스코가 2021년부터 연간 5만5000톤 규모의 리튬 상업 생산에 들어간다. 광산과 염호 등 다양한 리튬원료 확보를 위해 각고의 노력을 기울인 결과다.

포스코는 2010년부터 2차 전지의 핵심 소재인 리튬을 생산하기 위해 기술개발에 착수했다. 이에 따라 2017년 2월 포스코의 독자적인 기술을 활용한 리튬공장을 광양에 건설했다.

또한 올해 2월 호주 필바라 미네랄스(Pilbara minerals)와 리튬정광 구매 계약을 체결했다. 지난 8월에는 아르헨티나 염호광권까지 인수함으로써 마침내 안정적인 리튬 공급원을 확보했다.

◇ 필간구라 광산 리튬정광 장기계약 체결

필바라는 2005년에 설립돼 호주증시에 상장된 광산개발업체로 서호주에 위치한 필간구라(Pilgangoora) 광산 지분을 100% 보유하고 있다.

포스코는 필바라와 회사 지분 4.75%(7950만 호주달러)와 이에 상응하는 규모의 전환사채를 인수했다. 포스코 단독사업 추진 시 8만톤 이상, 상호합작시 연간 최대 24만톤(탄산리튬 3만톤 생산 가능 분) 이상의 리튬정광을 장기구매하는 계약을 체결했다.

포스코는 원료 공급사인 필바라와 함께 2020년에 연산 3만톤 이상 규모의 탄산·수산화리튬 생산공장을 율촌산업단지에 준공할 계획이다. 포스코가 합작기업 지분의 70% 및 운영권을 가지며 필바라가 지분 30%를 소유한다.

또한 이 리튬을 활용해 양극재를 만드는 포스코ESM·포스코-화유코발트·양극재 생산법인· 국내 주요 이차전지 업체 등에 공급할 예정이다. 

◇ 2021년 아르헨티나서 리튬 상업 생산

포스코는 다양한 리튬원료 확보를 위해서 리튬정광 외 염호확보에도 노력을 기울였다. 그 결과 지난 8월 아르헨티나 북서부에 위치한 ‘옴브레 무에르토(Hombre Muerto)’의 1만7500ha 규모 염호 광권을 갤럭시리소스(Galaxy Resources)로부터 인수했다.

이 염호는 20년간 매년 2만5000톤의 리튬을 생산할 수 있는 염수를 보유하고 있다. 포스코는 지난 28일부로 광권 인수를 최종 마무리했다.

따라서 빠른 시일내 아르헨티나 염호에 리튬 공장 건설 인허가를 완료하고, 독자 개발한 리튬직접추출기술을 적용해 2021년부터 리튬을 생산할 계획이다.

◇ 각고의 노력으로 리튬 관련 독자 개발까지 성공

리튬은 전기차 및 에너지저장장치(ESS)의 필수소재로 수요량은 2017년 25만톤에서 2025년까지 71만톤으로 약 3배 가량 급증할 전망이다. 이처럼 리튬은 성장성이 높은 사업이며 포스코의 핵심적인 신성장동력으로 지난 8년간의 노력으로 리튬 상업화 초기단계까지 왔다.

포스코는 2010년 리튬직접추출 기술을 세계 최초로 개발했다. 2013~2015년 칠레 및 아르헨티나 염호에서 리튬 시험 생산에 성공했다. 2016년에 광양제철소내 연산 2500톤 데모플렌트를 건설하고 지난해 2월부터 탄산리튬을 생산하고 있다.

노트북과 휴대폰 배터리 등의 이차전지 소재로 쓰이는 탄산리튬에 이어 2018년에는 고성능 전기차용 배터리에 주로 사용되며 공정관리가 까다로운 수산화리튬까지 생산에 성공했다.

국내 업체가 전량 수입에 의존하고 있는 고품위 수산화리튬을 국산화해 공급함에 따라 국내 리튬이차전지 산업의 경쟁력이 높아질 것으로 기대된다.

포스코는 두 제품을 병행 생산하는 연산 2500톤(탄산리튬 1000톤, 수산화리튬 1500톤) 규모의 체제를 갖추게 됐다. 올해부터 국내외 배터리제조사 등 고객사에 인증절차를 거친후 본격적으로 양산할 계획이다.

포스코는 당초 염호에서 리튬을 추출하는 기술을 기반으로 리튬사업을 추진했다. 그러나 염호 확보가 지연되면서 폐이차전지로부터 리튬을 생산하는 기술과 광석인 리튬정광으로 리튬을 추출하는 기술도 함께 개발하는 성과를 이뤘다.

지금까지 포스코는 폐이차전지를 활용해 탄산∙수산화리튬을 생산하고 있었다. 올해 10월에 리튬광석으로 제조가 가능한 설비를 준공, 현재는 폐이차전지뿐만 아니라 광석을 이용해서도 리튬 생산이 가능하다.

또한 2021년부터는 광권을 인수한 아르헨티나 염호로부터 리튬을 생산할 예정이다. 이에 따라 포스코는 전세계에서 유일하게 폐이차전지·리튬광석·염호까지 모두 활용 가능한 리튬 생산체제를 구축, 연간 5만5000톤 규모의 리튬을 생산할 예정이다. 리튬 5만5000톤은 전기차 약 110~120만대분의 배터리를 제조할 수 있는 분량이다.

포스코 관계자는 "독자적으로 개발한 PosLX기술은 염수로부터 리튬을 직접 추출해 염수를 자연건조해 리튬을 생산하는 기존방식보다 기후의 영향을 적게 받는다"며 "수율도 종전 50% 미만에서 80%로 끌어올림으로써 경제성도 뛰어나다"고 말했다.

이어 "염수 뿐만아니라 폐이차전지·리튬광석으로부터도 리튬을 추출할 수 있다"며 "불순물 함량도 경쟁사 제품대비 1/3 수준으로 낮다"고 덧붙였다.