■ 한국 정부 기술연구진과 LG 연구진들도 ‘솔튼해’ 탐사해
■ 바이든 대통령과 개빈 뉴섬 주지사도 ‘특별한 지원’ 약속
■ ‘솔튼해’가 “리튬의 사우디아라비아”로…전 세계가 주목
■ 전기 차 투자 강화하는 GM은 LG와 배터리 생산 협력사
■ LG 화학 다년간 북미 남미 등 ‘리튬’ 확보에 총력 경주해
■ 제2의 골드러시(Gold Rush) 대열 GM-LG가 동반 탑승
■ 솔튼해 리튬 생산 프로젝트 ‘지옥의 부엌(Hell’s Kitchen)’
■ 2023년 부터는 배터리 급 탄산 리튬까지도 공급할 계획
지난해 9월 23일자 ‘팜 스프링스 디저트 선’(Palm Springs Desert Sun)지는 매우 흥미로운 기사를 보도했다. <외국의 투자자들, 제조업체들이 임페리얼 카운티 ‘리튬’ 생산에 눈독을 들이고 있다.> “Foreign investors, manufacturers eye Imperial County lithium production”라는 제목의 기사에서 “외국의 투자자들”이란 바로 한국의 LG기업, 삼성 등등이라고 했다. 특히 한국의 LG는 ‘솔튼해’(Salton Sea)에서 리튬을 채취하려는 CTR(Controlled Thermal Resources)의 투자회사인 미국 최대 자동차 회사인 GM과 합작 계약으로 한국 기업으로는 최초로 일약 ‘솔튼해 리튬’ 수혜 기업으로 떠올랐다. <성진 취재부 기자>
디저트 선은 기사에서 한국 등 아시아의 배터리 제조업체들과 남미의 리튬 광산회사들, 그리고 다른 투자자들은 전기 자동차와 자동차에 사용되는 리튬(Lithium)광물에 대한 전세계와 미국의 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 솔튼해(Salton Sea) 리튬 추출 산업을 적극적으로 개척하고 있다고 개발업자들과 지역사회 관계자들의 말을 인용해 전했다. 임페리얼 카운티의 라이언 켈리(Ryan Kelley) 수퍼바이저는 리튬 광물 채취에 정통한 한국 정부 연구소 대표단이 지난해 임페리얼 카운티를 방문했다고 말했다. 하지만 그는 이들 제조업체에 대해 언급할 수 없다고 말했다. 솔튼해 근처에서 운용하는 ‘에너지소스미네랄’(Energy Source Mineral) 다음으로 두번째 리튬 회사인 CTR(Controlled Thermal Reso-urces)의 로드 콜웰(Rod Colwell)회장은 여러 배터리 제조 업체들과 접촉했다며 “한국 기업들의 관심이 높다.”(There is a lot of interest from the South Korean equipment manufacturers)고 말했다. 바로 이 CTR(Controlled Thermal Resou-rces)회사는 GM의 투자를 받고 있으며 LG가 합작 투자를 하고 있다.
최초 상업적 규모의 염수 공장 건설
본보가 수집한 정보에 따르면 LG관계자들이 CTR 측과 만난 것으로 나타났다. CTR 관계자는 “이 회사가 계획한 리튬 추출 및 처리 현장 옆에 배터리 공장 또는 공장을 건설하고, 리튬 및 기타 귀중한 광물을 미국 전역의 다른 지역에 있는 공장으로 운송 등을 포함한 다양한 옵션들이 논의되고 있다”고 말했다. 현재 캘리포니아주 남단 솔튼해(Salton Sea) 지역에서 리튬 생산 연구에 처음부터 나선 ‘에너지 소스 미네랄’(Energy Source Minerals)의 에릭 스포머(Eric Spomer)회장은 “우리는 다른 나라들과 다른 주들로부터 수십 건의 문의를 받고 있다.”라고 말했다. ‘에너지 소스 미네랄’은 현재 솔튼해 지역의 리튬 공장을 건설하는 미국내 최초의 상업적 규모의 염수를 건설하는 것을 연구하고 있는 회사이다. 에릭 스포머 회장은 리튬이 풍부한 아르헨티나, 칠레, 볼리비아에서 관계자들이 정기적으로 방문해 소금물에서 리튬을 추출하는 신기술에 주목하고 있다고 말했다.
한편 한국의 LG 등을 포함, 주요 배터리 제조업체들과 연구원들은 솔튼해의 남쪽 끝에 있는 “리튬 밸리”에서 계획된 생산과 개발 현장을 면밀히 조사하고 있다는 것이다. 현재 밝혀진 바로는 세계에서 가장 리튬 저장량이 많은 지역이 솔튼해로 부상해, 전기차-배터리 원료 리튬을 연간 30만톤 생산될 것이고, 매장량은 280년간 자동차 배터리 업체 리튬 수요를 전량 충족하고도 남을 정도이라, 리튬을 전량 수입국인 미국이 10년이내 최대 리튬 수출국으로 변모해 뉴섬 캘리포니아 주지사도 ‘솔튼해’가 “리튬의 사우디아라비아”로 명명할 정도이며, “캘리포니아에 ‘제2의 골드 러시’가 온다”고 선언했다. 한편 수백만 대의 새로운 전기 자동차에 대한 중국의 수요에 의해 광물의 가격이 치솟고 있다. 더 많은 나라들은 오염을 일으키는 가스 자동차를 교체하고 재생 에너지를 확대하는 명령을 채택하고 있다. 주요 자동차 회사들은 전기 자동차 생산 일정을 앞당기고 있다. 제너럴 모터스(GM)는 오래전부터 미국서 전기차 배터리 리튬 수급 계획 세운 기업이다.
한국 배터리 제조업체들 솔튼해 집결
미국 1위 자동차 제조업체 GM이 캘리포니아주 남동쪽의 솔튼해(Salton Sea)에서 경제성이 뛰어난 전기차 배터리용 리튬 확보의 물꼬를 텄다. 2023년 말부터 연 1만 5000톤의 리튬(LCE)을 생산하게 될 전망이다. 이는 GM이 생산하는 전기자동차 배터리용 리튬의 15%를 충당하게 될 것으로 예상되고 있다. 이 같은 GM과 배터리 합작사를 만드는 LG화학(자회사 LG에너지 솔루션)도 당연히 리튬 수혜의 대상자로 관심의 대상이 되고 있다. GM은 이미 지난 2021년 7월 2일 캘리포니아 솔튼해로 불리는 호수에서 리튬을 확보하기 위해 리튬 추출회사에 투자하기로 했다고 발표했다. 이 같은 GM투자는 전세계 자동차 회사들이 내연 차에서 전기차로 대거 전환함에 따라 엄청난 양의 리튬이 필요한 가운데 최고의 호재로 꼽힌다. GM과 배터리 합작사를 만들고 미국 테네시에 추가 배터리 공장을 지을 LG화학(자회사 LG에너지 솔루션)의 수혜 효과도 주목된다.
정확히 말해 리튬이 드문 것은 아니지만 분석가들은 테슬라 같은 회사들이 호주나 중국 같은 곳 에서 매년 수만 톤의 리튬 염을 확보하려 하기 때문에 광업계가 다가올 수요에 제대로 대비하지 못하고 있다고 말하고 있을 정도이기 때문이다. GM은 지난 2021년 7월 일부 자사 전기차 배터리용 리튬 공급이 미국내에서 훨씬 더 가까운 곳에서 올 수도 있다고 발표했다. GM은 바로 캘리포니아 솔튼해에서 리튬염을 개발하기 위해 CTR (Controlled Thermal Resources)과 투자하고 협력할 것이며 이 프로젝트 이름은 ‘지옥의 부엌(Hell’s Kitchen)’이라고 발표했다. GM은 LG화학(자회사 LG에너지솔루션)과 얼티엄(Ultium) 배터리로 알려진 공통 배터리 플랫폼을 사용해 만들어진 일련의 새로운 배터리 전기차를 출시할 예정이다.
GM의 신형 얼티엄 배터리는 대형 파우치 형태의 셀을 배터리 팩 내부에 가로 혹은 세로로 배치할 수 있는 구조로 설계됐다. 각 차량의 디자인에 따라 배터리 공간과 레이아웃을 최적화 할 수 있는 장점이 있다. 얼티엄 배터리는 LG화학과 함께 오하이오주에 건설하는 23억 달러 규모의 합작 배터리 공장에 만들어질 예정이다. GM은 이미 신형 전기차 용 원자재를 가능한 한 많이 미국내에서 조달하고 싶다고 밝힌 바 있다. CTR의 ‘지옥의 부엌’ 프로젝트는 솔튼해의 지열로 뜨거워진 소금물에서 리튬 염을 추출한다. 뜨거운 소금물에서 나오는 열을 이용해 2023년에 탄산리튬 1만 5000톤과 49.9메가와트(MW)의 에너지를 생산한다.
GM-LG 얼티엄 배터리 전기차 생산
GM이 리튬 추출을 위해 투자하고 협력한다는 CTR은 이미 지난 2019년 9월 6일 자사 홈페이지에서 “‘글로벌 자동차 회사’와 이 호수(솔튼해)의 뜨거운 소금물에서 리튬을 추출해 공급하는 방안을 논의 중”이라고 밝혔다. 물론 CTR은 ‘글로벌 자동차 회사’라고만 했을 뿐 2019년 당시 이 회사가 ‘GM’이라는 사실은 밝히지 않았다. 당시 로드 콜웰 CTR 최고경영자는 “CTR은 임페리얼 밸리 솔튼해에서 2023년까지 1만 5000t 급 탄산 리튬 공장과 49.9MW급 발전소를 상업적으로 운영하는 것을 목표로 ‘지옥의 부엌’ 리튬 추출 및 발전 프로젝트를 계속 진행하고 있다”고 밝혔다. 그는 당시 수개월 동안의 리티아휘석(리튬광석) 공급 과잉과 그에 따른 부정적 시장가격에 대한 언론의 냉소적 반응을 예상하며 몇 가지 해명까지 내놓을 정도였다.
하지만 2년도 안돼 GM의 투자와 협력을 이끌어 냈다. GM이 자국내에서 확보한, 그리고 암석이 아닌 소금물 호수의 소금 물을 가공해 전기차용 리튬 배터리를 확보하는 것이 왜 경제성 있는 것인지는 CTR사장의 설명을 들어보면 이해할 수 있다. 그는 지난 2019년 솔튼해 호수 개발 프로젝트에 부정적인 현지 여론을 의식해 “지옥의 부엌” 리튬 프로젝트에 대해 알아야 할 내용이라며 다음과 같은 내용의 별도 발표문을 내놓았는데 이 리튬 프로젝트의 경제성과 지속가능성 등을 잘 설명하고 있다. 경암(hard rock)에서 채굴되는 리티아휘석(주로 호주산)의 배터리급 리튬 제품은 배터리 시장에서 가장 비싼 가격대의 리튬 제품이다. 경암 원료는 약 4~6% 농도의 리튬을 함유하고 있다. 광산을 채굴한 후에는 보통 중국으로 운송돼 배터리급 리튬 화학 물질로 추가 가공된다.
원제품을 채굴하는 과정은 비교적 간단하지만 실제 배터리 처리 단계에서 어느 지점에서든 병목 현상이 발생할 수 있어 ‘공급 과잉’과 매우 유사한 시장상황을 발생시킬 수 있다. 많은 미디어에서 전기 이동 및 에너지 스토리지 부문의 성장 속도를 인식하지 못하고 있다. 간단하다. 전 세계의 시장 분석가들은 배터리급 리튬 제품에 대한 수요가 연간 약 20만 톤에서 2028년에는 적어도 120만~150만 톤으로 증가할 것이라는 데 동의하며, 이르면 2023년에 공급 부족이 발생할 것으로 예상하고 있다. 따라서 타이밍은 저비용 지속 가능한 솔루션 개발에 있어 매우 중요하다. 뜨거운 소금물에서 직접 리튬을 추출하는 것은 배터리급 리튬 제품을 얻을 수 있는 가장 저렴한 방법 중 하나다. 배터리급 리튬 제품은 소금물에서 직접(1시간 미만 소요) 생산되며, 재생 가능한 열은 다양한 형태의 리튬 생산과정의 에너지로 활용한다. 리튬이 녹아 있는 뜨거운 소금물에서 리튬을 추출하는 과정. 암석에 있는 것과 달리 1시간만에 추출할 수 있어 경제적이다.
2028년에 120만~150만 톤 증가
캘리포니아 솔튼해의 고광물화된 지열 소금물 자원은 북미에서 가장 크고 가장 강력하다. 사실상 지구상에서 가장 크고 가장 많이 연구된 지열 에너지 자원으로 최근 확인됐다. CTR은 전 세계적으로 수요가 공급을 앞지를 것으로 예상되는 만큼 2023년부터 배터리 급 탄산 리튬을 공급할 계획이다. 현재 논의 중인 한 글로벌 자동차 제조업체에 따르면 CTR이 1단계로 생산할 LCE(탄산 리튬 상당) 1만 5000톤은 연간 수요의 약 15%를 차지한다고 한다. 그들은 이 비율에 매우 만족하고 있고 그 결과, CTR이 강하고 장기적인 관계를 구축하기 위해 계속 노력하고 있다. 이처럼 GM은 LG화학(자회사 LG에너지솔루션)과 미국에 ‘얼티엄 셀즈’ 배터리 공장을 세우고 협력 관계를 공고히 하고 있는 업체다. GM은 현재 건설 중인 오하이오, 테네시 공장 외에 미국 내 얼티엄 셀 공장 2곳의 신설을 추진할 예정이라고 최근 발표했다.
최근 GM은 오는 2025년까지 전기차 및 자율주행차에 대한 글로벌 투자를 350억 달러(약 39조 5430억원)로 늘리겠다면서 이 같은 계획을 함께 밝혔다. 이는 지난해 11월 발표한 투자 계획보다 약 80억 달러 더 늘어난 규모다. GM은 투자 확대를 통해 4년 뒤인 2025년까지 총 100만대의 전기차를 전 세계 시장을 대상으로 출시하고 2035년까지 탄소 배출 제로를 달성하겠다는 목표를 설정했다. 여기에는 미국과 캐나다를 포함한 북미시장 전용 전기 픽업 트럭까지 포함된다. 벤치마크 미네랄 인텔리전스는 오는 2028년까지 전기차 용 배터리 생산 규모가 최대 2000 GWh가 될 것으로 예상했다. 블룸버그 NEF는 오는 2040년까지 5600만대의 승용차 판매를 예상했다. RK이쿼티의 로드니 후퍼는 배터리급 리튬의 잠재적 공급 부족이 2023 년부터 시작될 것이라는 예상을 내놓았다.
이미 GM은 LG에너지솔루션과 전기차 배터리 합작사인 얼티엄 셀즈를 설립해 제 1공장을 오하 이오주에 짓고 있고, 지난 4월엔 테네시주에 제 2공장을 짓겠다고 공지한 바 있다. 오하이오주와 설립될 예정인 테네시주 배터리 공장 생산규모는 각각 35GWh다. LG에너지솔루션은 2025년까지 미국에 5조 원을 투자해 70GWh 이상의 배터리 생산능력을 확보하는 ‘그린필드 프로젝트’도 발표했다. 이를 합치면 LG에너지솔루션의 미국 내 배터리 생산 규모가 140GWh에 이를 전망이다. LG에너지솔루션은 대규모 투자를 위한 자금 확충을 위해 기업공개(IPO)를 진행중이다.
최근 미국 CBS방송의 간판격 최장수 탐사보도로 권위를 인정받고 있는 ‘60 Minutes’에서 샌디에고 바로 동쪽에 있는 캘리포니아 최대 호수 솔튼해(Salton Sea) 지역에서 전기차-배터리 원료인 리튬(Lithium) 매장량이 세계 매장량을 넘길 정도이며, 현재 개발회사들이 2025년부터 상용화 할 것”이라며, “이 지역은 ‘리튬 밸리(Lithium Valley)’라고 불리며, 마치 ‘1849년 골드러시(Gold Rush)’를 연상시키고 있다”고 보도하면서 증권계와 관련 업계들이 흥분에 빠졌다. 현재 미국은 ‘화이트 골드’(White Gold)로 불리는 리튬을 중국을 포함해, 호주, 칠레에서 거의 전량을 수입하고 있는 실정이다. 솔튼해 지역에서의 리튬 생산이 실용화 된다면, 미국은 “자동차 왕국”의 명성을 되찾게 되며 중국을 넘어서 계속 경제대국으로 존재하게 된다.
GM 25년까지 100만대 전기차 생산
이처럼 “미국의 리튬 노다지”로 알려진 캘리포니아 솔튼해 리튬 광맥에 GM과의 협약으로 일약 수혜자로 떠오른LG에너지 솔루션은 이미 오래전부터 배터리 핵심소재 리튬 확보에 거시적 목표 를 두고 북미 지역 등 전 세계로 다각적으로 진출해 왔다. 지난 5월 19일 LG에너지솔루션은 북미 지역 내 리튬 광산을 운영 중인 호주 그린테크놀로지 메탈스(Green Technology Metals)와 리튬 정광 공급 및 지분 투자 계약(약 7.89%)을 체결했다고 밝혔다. 리튬 정광은 배터리 핵심 원료인 수산화리튬을 추출할 수 있는 핵심 광물이다. 당시 계약을 통해 LG에너지솔루션은 5년 동안 그린테크놀로지메탈스가 매년 생산하는 리튬 정광 총 생산량의 25%를 공급받을 예정이다.
또 지분 투자를 계기로 캐나다 브리티시컬럼비아주 소재 시모어 광산에서 채굴된 물량을 받는 등 중장기적으로 전략적 협력 관계를 구축하기로 했다. 그린테크놀로지메탈스는 1000만톤(t) 가량의 자원이 매장된 시모어광산을 비롯해 북미에 총 4곳 의 리튬 광산을 소유해 운영하고 있다. 당시 김명환 LG에너지솔루션 생산·구매 최고책임자(CPO) 사장은 “핵심 전략 시장인 북미 지역에서 경쟁 력 있는 핵심광물을 선제적으로 확보할 수 있게 됐다는 점에서 의미가 있다”고 말했다. 리튬은 배터리 생산 원가의 약 40%를 차지하는 양극재 생산에 쓰인다. ‘하얀 석유’라 불리며 전기차 시대를 맞아 수요가 급증하고 있다. 한국무역협회는 2040년 전세계 리튬 수요가 2020년 대비 42배 늘 것으로 예상했다. 반면 공급량의 증가 속도는 수요를 따라가기 역부족이다. 에너지 조사기관 블룸버그 뉴에지파이낸스(BNEF)는 2030년께 공급 부족이 나타날 수 있다고 점쳤다.
따라서 LG에너지솔루션은 리튬 확보에 사활을 걸고 있다. LG에너지솔루션은 그동안 독일 벌칸 에너지, 캐나다 아발론, 미국 컴퍼스미네랄. 칠레 SQM과 수산화·탄산리튬 공급 계약을 체결했다. 호주 라이온타운으로부터 5년 동안 리튬 정광 70만 t을 공급받기로 하고 중국 야화와 아프리카 모로코 지역에서 수산화 리튬 생산을 추진하고 있다. 국내 전지 소재 업체 중 북미산 리튬을 확보한 것은 LG화학이 처음이다. 북미산 리튬 정광을 사용하면 미국 IRA(Inflation Redu-ction Act(미국 정부의 인플레이션 감축법)에 따른 세제 혜택 기준을 충족시키면서 이차전지 핵심 광물의 지역 편중을 완화하는데 기여할 것으로 기대된다.
LG화학이 국내 전지 소재 업체 중 오래전부터 북미산 리튬정광을 확보하며 공급망 강화에 나섰다. 리튬정광은 리튬 광석을 가공해 농축한 고순도 광물로, 배터리 핵심 원료인 수산화 리튬을 추출할 수 있다. 그 결과 LG화학은 지난 5월 17일 미국 광산 업체 피드몬트 리튬과 총 20만톤 규모의 리튬 정광 구매 계약(Offtake)을 체결했다고 밝혔다. 피드몬트 리튬은 캐나다 광산에서 나오는 리튬정광을 올해 3분기 부터 연간 5만톤씩 4년간 LG화학에 공급할 계획이다. 이는 리튬 약 3만톤을 추출할 수 있는 양으로 고성능 전기차 약 50만대에 들어가는 규모다. 피드몬트 리튬이 지분투자를 통해 간접 보유한 캐나다 퀘벡 NAL 광산은, 올해 북미에서 유일하게 상업 생산이 가능한 리튬 광산이다. LG화학은 북미에서 채굴한 리튬을 북미 주요 고객에 공급하는 양극재 생산에 사용할 예정이다.
LG 개발로 전세계적 리튬 확보
LG화학은 피드몬트 리튬과 7,500만 달러 규모의 지분투자 계약도 체결하며 지분 약 6%를 확보 했다. LG화학은 퀘벡 광산의 리튬정광 외에도 피드몬트 리튬이 미국에서 생산하는 수산화리튬 물량 연 1만톤에 대한 우선협상권을 얻는 등 원재료 공급 안정성을 한층 높이게 됐다. 2016년 설립된 피드몬트 리튬은 미국 노스캐롤라이나주에 본사를 둔 리튬 광산 업체다. 미국 뉴욕 증시에 상장돼 있으며 호주증권거래소에도 2차 상장돼 있다. 피드몬트 리튬은 미국 노스 캐롤 라이나와 테네시에서 리튬 광산 개발 및 리튬 생산 프로젝트를 진행 중이며, 캐나다 퀘벡, 가나 케이프코스트에서 개발 중인 리튬 광산 개발 업체에도 지분을 가지고 있다. 키스 필립스 피드몬트 CEO는 “북미에서 생산된 리튬 자원을 LG화학에 공급하게 돼 기쁘다”며 “LG화학은 미국 전기차 배터리 시장에 강한 의지를 보이는 만큼, 북미 지역에서 협력 확대를 기대한다”라고 말했다.
LG화학은 안정적인 원재료 수급과 원가 경쟁력 확보를 위해 피드몬트 리튬 등 다양한 글로벌 원자재 업체와 협력하고 있다. 호주 광산을 보유한 톈치리튬(천제리튬, Tianqi Lithium)에 전략적 지분 투자를 진행하기도 했다. LG화학은 앞으로도 IRA와 RMA(유럽 핵심원자재법, Critical Raw Materials Act) 기준을 충족하는 핵심 전지소재 확보를 위한 투자를 이어나갈 방침이다. 신학철 LG화학 부회장은 “핵심 시장인 미국에서 선제적으로 원재료를 확보하며 고객에게 IRA 기준을 충족한 제품을 제공하는 등 차별화된 가치를 전달할 것”이라며 “전기차 · 배터리 업체와의 공동 메탈 투자를 포함한 다양한 파트너십 구축을 추진하며 전지 소재 시장을 이끌어 나갈 것”이라고 밝혔다. 또한 LG에너지솔루션은 브라질산 리튬 첫 공급도 올해 수입 받을 예정이다. 로이터 통신에 따르면 시그마리튬의 아나 카브랄-가드너(Ana Cabral-Gardner) 최고경영자(CEO)는 지난 4월 20일 “LG에 보내질 첫 번째 리튬 선적을 준비하고 있다”고 밝혔다.
시그마리튬은 브라질 미나스제라이스주에 위치한 그로타 도 시릴로(Grota do Cirilo)광산 채굴권을 갖고 있다. 2012년부터 개발을 추진해 2019년 환경 허가를 받았다. 지난 3월 미나스제라이스주 환경 정책 위원회(COPAM)으로부터 공장 가동에 필요한 허가를 획득하고 이주 초 리튬 정광 생산을 시작했다. 리튬 정광은 리튬 광석을 가공해 농축한 고순도 광물로, 배터리 핵심 원료인 수산화 리튬을 추출할 수 있다. 시그마 리튬은 올 7월까지 연간 생산량을 27만 t으로 늘리고 2·3단계 증설을 추진한다. 2024년 중반까지 76만 6000t의 생산능력을 확보할 계획이다. 시그마 리튬은 작년 말 예상 대비 63% 많은 광물 매장량을 확인한 바 있다. 초기 생산물은 100% 수출된다. LG에너지솔루션은 시그마리튬의 고객사 중 하나다. LG에너지솔루션은 2021년 10월 시그마리튬과 장기 공급 계약을 체결했다. 올해 연간 6만 t을 시작으로 2024~2027년 10만 t을 공급받기로 했다. 가드너 CEO는 “LG에 판매하는 금속에는 고부가가치 제품으로 전환할 수 있는 광미(광산 개발 과정에서 나오는 광물 찌꺼기) 또는 폐기물이 포함된다”고 부연했다. LG에너지솔루션은 이를 받아 핵심 광물을 추출할 것으로 보인다. 시그마리튬이 리튬 선적에 나서며 LG에너지솔루션은 원재료 공급망을 한층 강화하게 됐다.
