국내 첫 광석 기반 수산화리튬 생산

연산 4.3만톤…전기차 100만대분

3분기 670억 적자…수익성 확보 과제

독자 기술 상용화…고객사 확대 추진

포스코필바라리튬솔루션 공장 내 원료 창고에 호주에서 들여온 스포듀민 정광이 쌓인다. 리튬 성분을 함유한 이 광석은 정제 과정을 거쳐 배터리용 수산화리튬으로 생산된다. [포스코그룹 제공]
포스코필바라리튬솔루션 공장 내 원료 창고에 호주에서 들여온 스포듀민 정광이 쌓인다. 리튬 성분을 함유한 이 광석은 정제 과정을 거쳐 배터리용 수산화리튬으로 생산된다. [포스코그룹 제공]

[헤럴드경제(광양)=정경수 기자] 포스코그룹이 호주산 리튬 광석을 국내에서 정제해 배터리용 수산화리튬을 생산하는 데 성공했다. 수입에 의존하던 핵심 소재의 국내 생산체제를 구축했지만, 중국산 제품과의 가격 경쟁에서는 여전히 어려움을 겪고 있다.

지난 3일 찾은 전남 광양 율촌산업단지의 포스코필바라리튬솔루션 공장에서도 가장 큰 고민은 높은 전기료와 원료비다. 기술 국산화에 성공한 만큼 이제는 가격 경쟁력을 높일 수 있는 정부의 정책적 지원이 뒤따라야할 시점이라는 게 업계의 평가다.

670억 적자…전기료·원료비 부담

김상민 포스코필바라리튬솔루션 기획원료그룹장은 “한국 제조업의 가장 큰 약점은 높은 전기요금”이라며 “중국은 지역과 산업단지별로 전기요금을 차등 적용해 원가 경쟁력에서 앞서고 있다”고 말했다.

높은 전기료는 포스코가 자체 개발한 리튬 정제 기술의 경제성에도 부담으로 작용한다. 전기를 이용해 리튬 이온을 분리하는 독자 공정은 부원료 사용을 줄이고 황산을 재활용할 수 있지만, 기존 화학적 방식보다 전력 소모가 많기 때문이다. 손홍록 포스코필바라리튬솔루션 기술품질부장은 “부원료 사용을 줄일 수 있다는 장점이 있지만, 전력 소모가 상대적으로 많다는 한계도 있다”고 설명했다.

여기에 원료 가격 부담까지 겹치면서 실적도 부진하다. 포스코필바라리튬솔루션은 올해 3분기 670억원의 영업손실을 기록했다. 수산화리튬 판매가격에 비해 광석 원료비가 높은 수준을 유지한 데다 재고자산 평가손실까지 반영된 영향이다.

다만 원료비 부담은 최근 들어 다소 완화되고 있다. 포스코필바라리튬솔루션의 수산화리튬 판매가격에서 원료인 리튬정광 비용이 차지하는 비중은 올해 상반기 83~87%에서 최근 70% 미만으로 낮아졌다. 원료 가격 하락으로 수익성은 개선되고 있지만, 아직 영업이익을 내기에는 부족한 수준이다.

포스코홀딩스는 내년 광석리튬 사업에서 상각전영업이익(EBITDA) 기준 흑자를 목표로 하고 있다. 완전한 수익성 회복까지는 시간이 더 필요한 셈이다.

김 그룹장은 “전 세계가 경쟁하는 핵심 산업인 만큼 전기료 부담을 완화하기 위한 국가 차원의 확실한 지원이 필요하다”고 강조했다.

전남 광양 율촌산업단지에 위치한 포스코필바라리튬솔루션 공장 전경. 호주산 리튬 광석을 원료로 연간 4만3000톤의 배터리용 수산화리튬을 생산할 수 있는 시설이다. [포스코그룹 제공]
전남 광양 율촌산업단지에 위치한 포스코필바라리튬솔루션 공장 전경. 호주산 리튬 광석을 원료로 연간 4만3000톤의 배터리용 수산화리튬을 생산할 수 있는 시설이다. [포스코그룹 제공]

수산화리튬 국내 첫 일관 생산체제 구축

이 같은 어려움에도 포스코가 확보한 리튬 생산기술의 의미는 작지 않다.

포스코필바라리튬솔루션은 포스코홀딩스가 82%, 호주 PLS그룹이 18% 지분을 보유한 합작법인이다. 2021년 설립돼 호주산 리튬정광을 국내에서 정제하고 배터리급 수산화리튬을 생산하는 사업을 맡고 있다.

기존 국내 업체들은 주로 해외에서 들여온 리튬 화합물을 재가공하는 데 그쳤다. 반면 포스코필바라리튬솔루션은 광석에서 수산화리튬을 직접 추출하는 일관 생산체제를 구축했다. 김 그룹장은 “대한민국 최초의 광석 원료 기반 전기차용 배터리급 수산화리튬을 생산한다”며 기술 국산화의 의미를 강조했다.

지난 2023년 제1공장을 준공한 데 이어 2024년 제2공장까지 완공했다. 총연산 4만3000톤 규모로, 전기차 약 100만대에 필요한 수산화리튬을 생산할 수 있다.

원료 공급망도 확보했다. 포스코그룹은 호주 필바라 측과의 협력을 통해 20년 또는 광산 수명 종료 시까지 리튬정광을 안정적으로 공급받을 기반을 마련했다. 원료는 호주에서 조달하되 정제 공정은 국내에서 수행해 중국 중심의 공급망 의존도를 낮추는 구조다.

포스코필바라리튬솔루션 공장에 설치된 하소 공정 설비(킬른). 리튬 광석을 약 1000도의 고온에서 가열해 이후 공정에서 리튬 성분을 쉽게 추출할 수 있도록 한다. [포스코그룹 제공]
포스코필바라리튬솔루션 공장에 설치된 하소 공정 설비(킬른). 리튬 광석을 약 1000도의 고온에서 가열해 이후 공정에서 리튬 성분을 쉽게 추출할 수 있도록 한다. [포스코그룹 제공]

전기로 리튬 분리…독자 정제기술 상용화

광양 공장에서는 호주에서 들여온 리튬 광석이 배터리 원료인 수산화리튬으로 바뀌는 과정을 확인할 수 있었다. 먼저 광석을 약 1000도에서 구워 황산이 잘 스며들도록 한 뒤, 리튬 성분을 추출하고 불순물을 제거한다.

핵심은 이렇게 얻은 황산리튬 용액을 수산화리튬으로 바꾸는 기술이다. 포스코는 이 과정에 필요한 독자 기술을 개발해 상용화하는 데 성공했다. 제1공장에는 자체 개발한 ‘전기투석’ 기술을 적용했다. 특수한 막에 전기를 흘려 리튬을 분리하고, 공정에서 발생한 황산은 다시 사용해 부산물 발생을 줄이는 방식이다.

반면 제2공장은 중국 등에서 널리 사용하는 화학적 생산 방식을 적용했다. 수산화나트륨을 넣어 수산화리튬을 만들고, 이때 발생하는 부산물인 황산나트륨은 동남아시아 등에 판매한다.

포스코필바라리튬솔루션이 전남 율촌산업단지에서 준공한 광석 기반 수산화리튬 제2공장 전경. [포스코홀딩스 제공]
포스코필바라리튬솔루션이 전남 율촌산업단지에서 준공한 광석 기반 수산화리튬 제2공장 전경. [포스코홀딩스 제공]

두 방식으로 생산한 수산화리튬의 품질은 동일하다. 완성된 제품은 흰색 분말 형태로 500㎏ 단위의 대형 포대에 담겨 출하된다. 포스코그룹은 두 가지 생산기술을 향후 해외 리튬 사업 확대에도 활용할 계획이다.

수익성 개선을 위한 외부 고객사 확보에도 나서고 있다. 포스코필바라리튬솔루션은 2024년 SK온과 국내 생산 수산화리튬을 지난해부터 3년간 최대 1만5000톤 공급하는 장기계약을 체결했다. 올해 8월에는 중국 양극재 기업 롱바이그룹과 배터리급 리튬 공급을 위한 업무협약을 맺었다. 올해 4분기까지 제품 품질인증을 마치고 향후 양산 공급을 추진한다는 계획이다.


kwater@heraldcorp.com