1. 연구의 필요성 및 목적 ■ 연구의 필요성 ○ 전 지구적인 청정에너지로의 에너지전환으로 인해 핵심광물 수요가 급증할 전망 - 2021년 6월 IEA는 신재생에너지, 전기차 등 청정에너지 기술의 보급 확산으로 세계 핵심광물에 대한 수요가 2040년까지 4배(SDS 시나리오) 증가할 것으로 전망 - 에너지전환에 필요한 핵심광물은 생산뿐만 아니라 가공(processing)에 있어 지역편중도가 매우 높아 공급의 불안정성이 존재 ○ 탄소중립 실현을 위해서는 에너지전환 광물과 소재를 안정적으로 확보하기 위한 정책 및 전략 수립이 필요하며, 정책의 실효성을 제고하기 위해서는 정량적 기초자료인 중장기 수요 전망이 필수적임. - 핵심광물에 대한 수요전망은 비축, 재활용, 해외자원개발 등 현행 정책목표 제고를 위한 정량적인 기초자료임. - 핵심광물 및 소재는 생산 및 가공(processing), 연관 산업의 공급구조 등에서 석유･가스와는 다른 자원안보적 특성을 가지고 있어 이에 대한 분석이 필요함. ■ 연구의 목적 ○ 에너지전환 관련 핵심광물의 국내 중장기 수요를 전망하고, 이를 토대로 탄소중립 달성을 위한 자원안보 확보 방안을 제시 - 핵심광물 중장기 수요 전망 모형 구축을 통해 시나리오 분석을 실시 - 이를 통해 정책목표 달성을 위한 핵심광물 자원안보 확보 방안을 제시 2. 연구내용 및 주요 분석 결과 ■ 국내 전기차와 풍력발전 확대로 2040년 핵심광물 수요가 2021년 대비 4~19배 증가 ○ 본 연구에서는 동적 물질흐름분석 방법론을 이용하여 핵심광물 수요전망 모형을 구축 - 국내 전기차(승용차만 한정)와 풍력발전 확대에 따라 전기차 배터리용 양극재와 전기차 모터, 풍력 터빈에 필요한 2040년 핵심광물, 즉 리튬, 니켈, 망간, 코발트, 그리고 희토류(네오디뮴, 디오프로슘, 터븀, 프라세오디뮴) 수요를 전망 ○ 2040년 국내 전기차(승용차만 한정) 보급(판매)대수가 2021년 대비 11배 증가함에 따라 핵심광물 수요도 크게 증가 - 전기차 배터리용 양극재에 필요한 2040년 핵심광물 수요는 2021년보다 리튬은 15배, 니켈은 12배, 망간은 19배, 코발트는 4배 증가 - 전기차 모터에 필요한 2040년 핵심광물 수요는 2021년보다 네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 터븀 모두 10배 증가하는 것으로 추정 ○ 2040년 국내 풍력발전 신규설치용량이 2022년 대비 8배 증가함에 따라, 풍력 터빈에 필요한 2040년 핵심광물 수요는 2022년보다 네오디뮴은 2.6배, 프라세오디뮴은 3.1배, 디스프로슘은 21.6배, 터븀은 2.7배 증가하는 것으로 추정 ■ 핵심광물 수요 전망결과는 기술 및 정책변수에 따라 큰 변화를 보임. ○ 본 연구에서는 핵심광물 수요가 전기차 보급전망치, 배터리 양극재 기술개발, 풍력발전 터빈 기술개발, 재자원화율 등에 크게 영향을 받는다는 점을 고려하여, 기술 및 정책변수에 따른 핵심광물 수요의 민감도 분석을 실시 ■ 리튬/니켈/망간/코발트는 재자원화가 2030년경을 전후로 주요 공급원으로 역할이 전망되는 반면, 희토류의 재자원화는 2040년까지는 미미할 전망 ○ 국내 전기차(승용차만 한정) 폐배터리의 재자원화율을 100%로 가정 시 2040년 재자원화를 통한 2차 공급량은 2040년 전기차 배터리용 양극재에 필요한 리튬 수요량의 22%, 니켈 수요량의 28%, 망간 수요량의 9%, 코발트 수요량의 36%를 차지하는 것으로 추정 - 광물마다 차이를 보이지만 2030년경을 전후로 수요량의 10%를 재자원화를 통한 2차 공급량이 담당하는 것으로 나타나 재자원화가 2030년경을 전후로 핵심광물의 주요 공급원으로 역할을 하는 것으로 나타남. ○ 국내 전기차 폐모터나 풍력발전 폐터빈의 재자원화를 통한 희토류의 2차 공급량은 미미한 수준일 것으로 예상됨. - 국내 전기차 폐모터의 재자원화를 통한 희토류의 2차 공급량은 2040년 국내 전기차 모터에 필요한 희토류 수요량의 7% 수준으로 2040년까지 재자원화를 통한 2차 공급량은 미미한 수준을 나타냄. - 풍력발전에서도 폐터빈의 재자원화를 통한 희토류의 2차 공급량은 2040년 희토류 수요량의 2%대 수준으로 전기차 모터와 같이 재자원화를 통한 2차 공급량은 미미한 수준을 나타냄. - 이는 전망기간 동안 폐모터 발생량이 많지 않고, 재자원화율이 21%로 낮기 때문임. - 선행연구에서도 풍력 폐터빈의 재자원화를 통한 희토류 회수는 2050년 이후에 희토류 공급의 주요 수단으로 보고 있음. ■ 재자원화를 통한 2차 공급량은 재사용에 따라 변화 ○ 전기차 폐배터리가 ESS 등 다른 용도로 재사용될 수 있다는 점을 고려하여, 전기차 폐배터리가 재사용되었을 때 재자원화를 통한 2차 공급량이 얼마나 정량적으로 변하는지를 분석 - 전기차(승용차만 한정) 폐배터리를 ESS 등 다른 용도로 재사용되는 것을 고려했을 때는 2040년 재자원화를 통한 2차 공급량은 재사용 미고려시보다 리튬은 16%p., 니켈은 19%p., 망간은 5%p., 코발트는 21%p. 낮은 수치를 나타내는 것으로 추정 ○ 전기차 폐배터리를 ESS에 재사용함으로써 ESS의 핵심광물 수요를 낮추는 역할을 할 것임. - 배터리 핵심광물 수요를 ESS까지 포함시킨다면 전기차 폐배터리를 ESS에 재사용하면 공급해야 할 핵심광물의 1차 공급량은 감소할 것임. 3. 정책제언 ■ 국내 양극재 제조기업의 국내 설비용량 확대계획에 따른 핵심광물 수요가 급증할 것으로 예상되며, 이에 따른 비축 확대 등 정책 대응방안을 마련할 필요가 있음. ○ 양극재 제조기업의 국내 설비용량 확대계획에 따른 2025년 핵심광물 수요는 2021년보다 리튬은 3배, 니켈은 4배, 망간은 2배, 코발트는 2배 많은 규모로 전망 - 국내 주요 양극재 생산기업, 즉 LG화학, 엘앤에프, 에코프로비엠, 코스모신소재 그리고 포스코케미칼의 국내설비용량 확대계획(국외는 제외)에 따라 국내 양극재 생산설비용량은 2021년 26만 톤에서 2025년 88만 톤으로 약 3배 확대될 계획임. - 이는 72kWh 배터리를 탑재한 승용차용 BEV 약 9백만 대를 생산할 수 있는 규모로 추정되며, BEV 9백만 대는 BNEF(2022a) 기준 2025년 전 세계 승용차용 BEV 판매대수(약 16백만 대)의 약 1/2 이상에 해당 ■ 핵심광물의 안정적 공급확보 방안 수립 시, 국내 관련 산업의 공급망 구조를 고려 필요 ○ 국내 기업이 중간재 및 소재의 국내생산 확대 계획을 고려하면 향후 국내 공급망 구조도 현재와는 다른 양상을 보일 것으로 예상 - 배터리 양극재의 핵심광물인 리튬, 니켈, 망간 그리고 코발트는 2022년 현재 수요의 대부분을 수산화리튬 및 전구체 형태로 중국에서 수입하여 충당. ○ 투자계획이 실행된다면 국내 수산화리튬 생산량은 2022년 대비 5배로 증가할 것이므로 리튬의 공급안정성은 현재보다 높아질 것임. - 국내에서 수산화리튬 생산이 확대됨에 따라 수산화리튬 원료인 탄산리튬, 리튬 광석(스포듀민) 등의 수입물량 수요도 늘어날 것임. - 탄산리튬은 현재 수산화리튬과 달리 상대적으로 정치적 안정성이 양호한 칠레로부터 70% 이상(수입금액 기준)을 수입하고 있어 공급안정성 측면에서 탄산리튬의 공급(수입)이 늘어나는 것은 공급을 안정화하는 효과가 있다고 할 수 있음. - 그러나 2025년 국내 양극재 생산설비용량이 2021년 대비 3배 증가함에 따라 2025년 양극재 생산에 필요한 리튬 수요도 2021년보다 3배 늘어나면서 수산화리튬 수요도 크게 늘어날 것임. - 국내 수산화리튬 생산계획이 더 확대되지 않는 한 수산화리튬 수요의 대부분은 중국으로부터의 수입에 의존해야 할 것이므로 이에 대한 공급안정화 방안 마련은 여전히 필요함. ○ 니켈, 망간 그리고 코발트의 경우도 최근 국내 전구체 생산기업의 설비투자확대로 2025년 국내 전구체 자급률이 42%로 증가할 것으로 전망 - 계획이 실행된다면 국내 전구체 생산량이 늘어나면서 공급안정성은 현재보다 높아질 것임. - 전구체 수요를 충족하기 위한 전구체 수입량은 현재 공급망 유지시보다 약 38% 감소할 것으로 추정 - 다만 국내에서 전구체 생산이 확대됨에 따라 전구체 원료인 황산니켈, 황산코발트, 황산망간 등과 함께 이들을 제조하기 위한 니켈괴, 니켈 정광 등 원료 수요도 증가할 것임. - 전구체와 달리, 황산니켈, 니켈괴, 니켈 정광은 중국에 대한 수입의존도가 낮고, 수입선이 비교적 다변화되어 있음. - 따라서 전구체를 수입에 의존하는 것보다는 황산니켈, 니켈괴, 니켈 정광의 공급(수입)을 늘여 국내에서 전구체를 생산하는 것이 공급안정성 측면에서 우월하다고 할 수 있음. ■ 미국의 IRA 발효로 인해 산업경쟁력을 유지하기 위해서는 중국의존도가 높은 배터리 핵심광물자원 공급망의 전환이 필요하며, 수입선 다각화, 광물 및 소재 수요기업에 대한 지원제도 등 정책적 지원이 필요 ○ 우리나라는 배터리 핵심광물자원 및 부품 공급에 대한 중국 의존도가 높아, 미국 IRA는 국내 전기차 및 이차전지 산업에 직접적인 영향을 줄 것으로 예상됨. ○ 중국의존도가 높은 수산화리튬을 수입하는 대신 탄산리튬을 수입해 수산화리튬을 국내에서 생산하거나, 중국의존도가 높은 전구체를 수입하는 대신 국내에서 제조할 경우 핵심광물의 중국의존도를 낮출 수 있음. - 다만, 전구체의 경우 니켈은 수입선이 다변화 되어 있으나, 코발트의 경우 중국의존도가 높아 전국체 국내생산으로 인한 공급선 다변화 효과가 제한적일 수 있음. - 2025년까지의 설비투자 계획에서 나타나듯이 이차전지 관련 기업들 미국 IRA에 대응하기 위한 노력을 경주해오고 있으며, 이러한 대응이 성공하기 위해서는 탄산리튬 등 핵심광물 및 소재에 대한 안정적인 확보가 필수적임. - 탄산리튬의 경우도 칠레에서의 수입이 절대적이기 때문에 수입선 다각화가 필요함. - 또 해외자원개발 투자를 통해 안정적인 도입선을 확보할 필요도 있으며, 이를 위해 자원수요 기업의 해외자원개발에 대해 지원제도를 검토할 필요가 있음. ■ 핵심광물의 안정적 확보를 위한 재자원화 강화 ○ 에너지전환 산업의 높은 수입의존도를 고려할 때 공급망 차원에서의 원자재의 안정적인 확보를 위해 정책적으로 적극 육성할 필요가 있음. - 전기차 이차전지산업의 경우, 이차전지 소재와 부품의 중국의존도가 높은 국내 여건을 고려할 때 이차전지 재자원화는 원재료의 중국의존도를 낮춰 미국 IRA법에 효과적으로 대응할 수 있는 방안임. ○ 수익성 차원에서도 국내 재자원화산업을 적극 육성할 필요가 있음. - 일반적으로, 이차전지의 재자원화를 통해서 광산에서 직접 광물자원을 채굴하는 것보다 고농도의 원료를 얻을 수 있어 정제비용 절감을 통한 수익성을 창출할 수 있음. - 향후 전기차 수요의 급증과 이에 따른 폐이차전지 발생량 급증으로 재자원화 산업의 성장률은 가속화할 것임. ○ EU는 ｢배터리 법안(New Batteries Regulation｣에 따라 EU 시장에 출시되는 모든 배터리는 2024년 7월부터 탄소발자국을 공개해야 하며, 전기차 배터리에 대해 처리‧재자원화 정보를 담은 배터리 여권 시스템이 도입될 예정임. - 특히 전기차용 배터리의 경우 2030년부터 코발트‧리튬‧니켈의 재자원화 원료 사용이 일정 비율 의무화되며, 2035년부터는 해당 비율이 강화될 예정으로 단순 공급망 차원의 자원 확보가 아닌 재자원화 원료확보가 중요함. ■ 종합적인 자원안보 확보 전략 수립이 필요 ○ 미국, EU, 일본 등 주요 에너지전환 광물 소비국들은 자원안보 확보를 위한 전략을 마련하고 있음. - 미국은 바이든 대통령의 행정명령(14017)에 따라 대용량 배터리, 핵심광물, 반도체, 제약 등 4개 분야의 공급망에 대한 100일간의 검토결과를 발표하였으며, 향후 미국의 정책과 전략을 제시함. - EU는 2020년 9월 ‘핵심광물 복원 계획(Critical Raw Materials Resilience)’을 발표하고, 동 계획에서 제시한 10대 행동조치 중 하나로 지속가능한 원자재 수급을 보장하고자 ‘유럽 원자재 연합(European Raw Materials Alliance: ERMA)’을 출범함. - 일본은 2020년 ‘신국제자원전략’을 발표하고 비축일수를 조정하고, 수입의존도 및 자급자족률을 상향조정함. ○ 우리나라도 자원안보를 위해 자원개발 기본계획, 금속비축 종합계획 등 다양한 계획을 수립하고 있으나, 공급망 전반을 아우르는 종합적인 전략수립이 필요함. - 미국, EU, 일본 등 주요국들은 관련 산업생태계, 재자원화, 비축, 공급선 다변화 및 국제협력을 종합적인 관점에서 전략을 수립하고 있음.