[단독]포스코 장인화號, 배터리 소재 후퇴 없다…美서 리튬 사업 추진

[보죠,배터리]
캘리포니아 솔턴 호 인근서
지열발전 결합 리튬 추출 사업

포스코홀딩스 리튬 생산공정을 건설한 아르헨티나 옴브레 무에르토 염호. 오재훈 포스코아르헨티나 DP생산기술실장이 2022년 12월 현지에서 염호 내 폰드(인공호수)에 대해 설명하고 있다. 사진=정동훈 기자

포스코그룹이 미국 캘리포니아에서 리튬 추출 사업을 추진한다. 장인화 포스코홀딩스 회장 취임 이후 첫 배터리 원료 투자다. 전기차 수요 둔화로 배터리 소재 개발에 소극적이라는 우려가 나오는 상황에서 과감히 투자에 나선 것이다. 미국서 생산되는 리튬은 현지 공급망 안정에도 도움이 될 것이라는 평가가 나온다.

장인화 1호 배터리 원료 투자되나

29일 업계에 따르면 포스코홀딩스는 미국 캘리포니아주 임페리얼 카운티에 위치한 솔턴호(Salton Sea) 인근서 리튬 추출 사업을 추진한다. 포스코홀딩스는 이곳의 지열발전을 활용해 친환경적인 공법으로 리튬을 추출하겠다는 계획이다.

솔턴호는 염분이 많고 면적이 974㎢에 달해 현지에선 호수(Lake)가 아닌 바다(Sea)로 불린다. 미국 에너지부가 밝힌 로런스 버클리 국립연구소의 분석 결과에 따르면 솔턴호 아래 매장된 리튬양은 1800만t이다. 리튬 매장량이 풍부한 칠레(1100만t)보다도 리튬 매장량이 많다. 전기차 3억대 이상에 탑재할 배터리를 생산할 수 있는 규모다. 현재 리튬 가격(탄산리튬 기준)이 t당 1만5000달러(약 2065만원) 수준인 것을 감안할 때 1800만t의 리튬은 약 2700억달러(약 372조원) 이상의 가치다. 현지에서는 미국 완성차 기업 제너럴모터스(GM)와 워런 버핏의 버크셔해서웨이 산하 에너지 기업 버크셔에너지와 같은 글로벌 기업들이 리튬 탐사·개발 활동을 하고 있다.

포스코그룹 역시 미국 개발 사업에 눈독을 들여왔다. 생산과 수요를 모두 뒷받침할 기회로 봤기 때문이다. 솔턴호 인근에는 솔턴 뷰츠(Salton Buttes)라는 활화산이 있다. 지하에 마그마 층이 활발히 움직이고 있는데 그 위로 지하수가 흐른다. 이 지하수에 마그마에 녹아있던 리튬 등이 흘러나와 ‘지열 염수’가 형성된다. 지열 염수란 많은 광물과 금속이 혼재하는 초고온 염수를 말한다. 이 지열 염수의 리튬 함유량은 200~300ppm으로 기존 상업용 염호의 염수 농도(800~1000ppm)보다는 낮다.

지열 염수는 높은 온도로 인해 지상으로 나올 때 수분이 수증기로 바뀌면서 공기 중으로 날아가고 리튬 농도는 올라간다. 이 지열 염수는 250도 이상의 고온이다. 리튬 추출뿐만 아니라 지열발전을 통해 친환경 전력 생산까지 돕는다. 이 전력은 다시 리튬 추출에 쓰여 친환경적인 공정이 가능하다. 포스코홀딩스는 이곳에서 지열발전소를 운영하는 현지 기업과 협력해 리튬을 추출하겠다는 청사진을 그리고 있다.

포스코그룹이 택한 美 지열 염수 리튬…왜?

특히 포스코홀딩스는 지열 염수에서 리튬을 뽑아내는 비전통적인 방식의 기술 개발에 주력하고 있다. 그동안 배터리 핵심 소재인 리튬은 주로 광석 등에서 추출됐다. 농도가 높고 사업화에 용이하다는 특징이 있지만 더 이상 확보하기가 쉽지 않은 상황이 됐다.

이에 따라 점토, 유전 염수 등으로 개발 범위를 확대하고 있다. 비전통 리튬은 품위(유용원소 함유량)가 낮아 고난도의 추출 기술이 요구된다. 배터리 핵심 원료로서의 리튬 가치가 올라가고 추출 기술 역시 고도화하면서 비전통 방식 개발의 상용화 시점 역시 빨라지고 있다.

저농도의 리튬을 추출할 수 있는 차세대 기술은 ‘직접리튬추출(DLE)’이다. 이 기술은 리튬의 화학적 특성을 이용해 리튬 원소를 흡착하거나 이온 분리 방식으로 필터링해 리튬 원소만 빼내는 방식이다. 전통적인 리튬 추출 방식에 비해 작은 규모의 공장으로도 불순물이 많은 물에서 리튬을 뽑아낼 수 있다. 과거에 수개월 이상 걸리던 리튬 농축 과정을 몇 시간 수준으로 단축할 수도 있다. 포스코홀딩스도 아르헨티나 염수리튬, 호주 광석리튬 사업 등을 통해 리튬 추출기술과 사업역량을 축적했고 DLE 기술 역량도 쌓았다.

장인화 포스코홀딩스 회장. 사진제공=포스코홀딩스

솔턴호 리튬사업으로 포스코홀딩스의 북미시장 공급망 확대도 탄력을 받을 전망이다. 포스코는 이 외에 미국 오리건주와 네바다주 경계에 있는 점토 리튬을 호주 광물 탐사·개발 전문회사인 진달리 리소스와 개발하고 있다. 캐나다에서는 앨버타주투자청과 협력해 유전염수 리튬 확보에 나섰다. 유전염수는 석유가 매장된 지층 주변에 존재하는 물이다.

장기적으로 배터리 소재 사업을 확대하겠다는 의지를 드러낸 것이라는 해석도 나온다. 장인화 포스코홀딩스 회장은 취임 후 첫 일성으로 "배터리 소재 사업은 포스코그룹의 신사업 중 가장 잘한 사업"이라며 "투자 같은 경우, 적기에 적절한 규모로 해야 하지만 결코 소극적으로 하진 않겠다"고 강조한 바 있다. 해당 사업 추진이 현실화하면 장 회장의 첫 배터리 원료 투자가 된다. 포스코홀딩스는 최근 1분기 콘퍼런스콜에서 배터리 소재 투자 계획을 종전보다 순연하겠다고 밝힌 바 있다. 하지만 이 같은 생산량 감축은 전기차 수요 위축에 따른 일부 조정일 뿐 후퇴는 아니라는 게 회사 측의 입장이다.

포스코홀딩스는 솔턴호 사업과 관련해 "(현지 기업과)기술 협력을 검토하고 있으나, 사업화와 관련한 구체적 사항은 결정된 바 없다"고 밝혔다.

정동훈 기자 hoon2@asiae.co.kr