- 증가하는 전기차 배터리와 배터리 원재료 수요 -

- 캐나다, 풍부한 지하자원과 친환경 기술로 독자적 입지 구축 노력 -

전 세계적으로 탄소중립 사회 실현을 위한 신재생 에너지 개발과 친환경차 도입이 가속화되고 있다. BNEF(Bloomberg New Energy Finance)에 따르면, 2040년에는 전기차가 세계 신차 판매의 50% 이상을 차지할 것이라고 예상되며, 이에 따라 전기차를 구성하는 핵심부품인 배터리와 배터리 원료의 주성분인 니켈과 코발트 등의 수요도 함께 증가할 것으로 전망된다. 전기차 배터리 경쟁이 본격화되는 가운데 캐나다 또한 국가적 역량을 결집해 전기차 배터리 공급망을 강화할 전략을 세우고 있으며 친환경 산업 생태계 구축을 위해 폐배터리 재활용 방안 등에 대한 연구도 심도 있게 이뤄지고 있다.

캐나다, 풍부한 원자재 매장량을 기반으로 미래 먹거리 산업인 전기차 배터리 개발에 박차

안전하고 오래 가며 가벼운 전기차 배터리 개발은 차세대 먹거리 산업분야일 뿐만 아니라 전기차 사업의 핵심으로 여겨진다. 전기차 원가에 40%에 달하는 전기차 배터리를 내재화하는 것이 대외 의존도를 낮추고 향후 산업 및 국가 경쟁력을 강화할 수 있기 때문이다. 각국의 전기차 배터리 개발 투자 지원이 활발한 가운데 미국 에너지국(DOE: Department of Energy)은 고성능 배터리 기술 개발 및 상용화를 위한 전기자동차 배터리 개발 컨소시엄인 USABC(US Advanced Battery Consortium)에 750만 달러를 투자했으며, 유럽은 2017년 유럽연합 배터리연합(European Battery Alliance)을 출범하며 배터리 자급자족 시스템을 구축하기 위해 60억 유로가량을 투자하는 등 적극적인 투자에 나서고 있다.

치열한 배터리 환경 경쟁 속에서 캐나다 또한 독자적인 위치를 구축하기 위해 노력하고 있다. 특히 현재 전기차에 사용되는 리튬이온 배터리의 경우 리튬과 함께 니켈·코발트·망간(NCM)을 원재료로 한 양극재가 가격, 안정성, 에너지 밀도, 성능 면에서 두각을 나타내고 있다. 특히 니켈 비율이 80% 이상인 하이니켈 양극재의 경우 높은 에너지 밀도를 구현하며 전기차에 탑재 시 주행거리가 늘어난다. 더불어 높은 단가의 코발트 함유량을 줄여 원가 절감과 함께 가격 경쟁에서도 유효하다. 이러한 양극재 개발을 위한 원자재가 캐나다 내 풍부하게 매장돼 있는 점은 주목할 만하다.

전기차 배터리 시장 선점을 위한 캐나다의 전략

① 풍부한 지하자원

2019년 기준 캐나다의 광업 분야는 캐나다 GDP에 약 5%를 차지하며 1090억 캐나다 달러 규모를 경제에 기여하고 있다. 직·간접적으로 약 71만9000여 명의 일자리를 제공하고 있는 캐나다의 주요 산업 중 하나이다. 미국 지질 조사국(USGS, United States Geological Survey)에 따르면, 2020년 기준 전 세계 9400만 톤의 니켈이 매장돼 있으며 캐나다 내에는 약 280만 톤이 매장돼 있는 것으로 확인된다. 참고로 이는 기타 국가를 제외한 세계 6위 수준이자 전 세계 니켈 매장량의 3%에 해당한다.

2020년 전 세계 니켈 매장 주요 국가

자료: United States Geological Survey

전기차 배터리의 필수 원재료 중 하나인 리튬의 경우 2020년 기준 전 세계 2100만 톤가량이 매장돼 있으며 캐나다에는 약 3% 수준인 53만 톤이 매장돼 있다. 이는 기타 국가를 제외한 세계 5위 수준이다.

2020년 전 세계 리튬 매장 주요 국가

자료: United States Geological Survey

글로벌 컨설팅 기업 KPMG에 따르면, 전기차 수요 증가에 따라 전기차 배터리 원자재 수요도 함께 대폭 증가할 것으로 예상된다. 특히2028년까지 니켈의 수요는 2017년 대비 1,237%, 코발트 256%, 리튬 575%, 흑연 530% 등 수준으로 증가할 것으로 내다보았다. 또한 세계은행(World Bank)은 2050년에는 흑연, 리튬, 코발트 등의 미네랄 자원 수요가 500% 가까이 급증할 것이라고 예상했다. 이처럼 전기차 시장의 확대와 함께 배터리 관련 원자재 수요 상승이 예견되는 가운데 풍부한 광물 자원을 지닌 캐나다에 새로운 기회로 떠오르고 있다.

증가하는 전기차 배터리 원자재 수요

자료: KPMG

② 활발한 폐배터리 활용 방안 연구

전기차 시장의 팽창과 함께 전기차 배터리 시장도 급성장하며 내용연수가 경과한 배터리의 처리 방안도 유망 신사업 분야로 떠오르고 있다. 리튬이온 배터리의 경우 약 500회 이상 충전할 경우 배터리 성능 저하 문제가 발생하는 것으로 알려져 있다. 전문가들은 전기차 생산 및 판매뿐만 아니라 배터리 재활용 방안 등 사후 처리 시스템까지 갖추어져 있어야 진정한 친환경 자동차를 실현할 수 있다며 배출과 회수가 선순환하는 생태계 확립이 중요하다고 강조하고 있다.

현재의 전기차 배터리는 지속 가능성과 재활용 측면보다는 원가 절감을 목표로 제작되고 있으며 국제적인 배터리 재활용 기준도 부재한 상황이다. 따라서 선제적인 기술 개발을 통해 향후 기술 경쟁력을 확보하는 것이 중요하다. 경제전문지 포천(Fortune)에 따르면, 2019년 전 세계 리튬이온 배터리 재활용 시장 규모는 13억1000만 달러에 달했으며 이는 2027년까지 110억7000만 달러 규모로 약 745.0%가량 성장할 것이라고 전망했다.

전 세계 리튬이온 배터리 재활용 시장 규모 전망

자료: Fortune, Statista

이러한 배터리 재활용 사업과 같은 친환경 사업의 경우 특히 캐나다 기업들의 선전이 돋보인다. 지난 2021년 5월, 제너럴모터스(GM)과 LG화학의 합작사인 Ultium Cells는 온타리오 소재의 북미 최대 리사이클링 업체 Li-Cycle를 통해 배터리 폐기물을 처리할 것이라고 밝혔다. Ultium Cells은 단계적으로 약 23억 달러를 투자해 시간당 35GWh 이상의 고용량 배터리 생산을 목표로 하고 있는데, 이는 북미에서 최대 규모의 전기차 배터리 생산 공장이 될 전망이다. 본격적인 생산은 2022년부터 예정돼 있다. Li-Cycle은 Ultium Cells의 배터리 셀 제조과정에서 발생하는 폐기물을 최대 100%까지 재활용할 예정이며 코발트, 니켈, 리튬, 흑연, 망간, 알루미늄 등의 원자재 약 95%를 새로운 배터리 생산 혹은 인접 산업에 사용할 것이라고 밝혔다.

더불어 지난 2021년 3월, 현대 자동차 캐나다 법인은 퀘벡 몬트리올 소재의 리튬이온 배터리 재활용 기술 개발 업체인 Lithion Recycling과 파트너십을 체결했다. 두 기업은 2022년까지 배터리 재활용 공장을 설립해 본격적으로 생산에 돌입할 예정이며 이를 통해 현대 자동차의 하이브리드, 플러그인 하이브리드, 전기차 등에 사용되는 고압 전지 배터리를 회수하고 재활용할 계획이다. 플라스틱과 금속의 기계적 분리 단계를 거쳐 음극에 포함된 금속을 정화하기 위해 습식제련을 이용하는 환경친화적인 방식으로 Lithion Recycling은 배터리 원자재의 약 95% 수준을 재활용한다.

Li-Cycle(좌)과 Lithion Recycling(우) 기업 로고

자료: 각 기업 웹사이트

한계점 극복을 위한 캐나다-미국의 전략적 협력

지난 2021년 2월, 캐나다 저스틴 트뤼도 총리와 미국의 조 바이든 대통령은 배터리 공급 사슬 내에서 협력적 관계를 구축하겠다고 밝혔다. 두 정상은 캐나다와 미국이 배터리 개발과 생산 전면에서 글로벌 리더로서 성장하기 위해 협력을 도모하기로 약속했다. 또한 지난 3월 18일, 미국 상무부는 테슬라 등 주요 전기차 기업과 리벤트 등 광물 채굴 업체 등 총 30여개 기업과 비공개 화상 회의를 가졌다. 해당 회의에서는 전기차 공급 사슬 구축을 위한 미국과 캐나다의 협력이 특히 강조됐는데, 이는 캐나다의 전기차 배터리용 광물 생산을 확대해 대중 의존도를 낮출 의도로 풀이된다. 자원 분야 외에도 캐나다의 발달된 연구 인프라 방면에서 두 국가의 협력 또한 두드러진다. 테슬라는 2016년부터 캐나다 노바스코샤 소재의 달하우스 대학교(Dalhousie University)의 배터리 연구소와 연구 협업을 진행하고 있으며 지난 6월 해당 연구소에 310만 달러 규모의 직접 투자를 발표했다.

현재 자동차 배터리 시장은 일본, 한국, 중국 등 아시아 국가가 80% 이상을 점유하고 있다. 그러나 코로나19가 촉발한 글로벌 공급망의 취약성과 미국의 대중국 견제 기조에 따라 미국의 자체적인 배터리 개발이 더욱 활발해질 전망이다. 미국은 캐나다를 통해 배터리 원자재를 안정적으로 공급받고, 캐나다는 미국의 자동차 OEM공 장을 통해 일자리 창출과 국가 경제 발전에 기여하는 선순환적 협력 구조가 될 것으로 보인다.

시사점 

블룸버그에 따르면, 리튬이온 배터리의 경우 2030년까지 1000억 달러 수준의 시장규모로 확대될 것으로 예상된다. 다만 리튬이온 배터리의 안전성 문제와 매장량의 유한함 등이 성장의 한계점으로 지적된다. 이를 극복하기 위해 ‘꿈의 배터리’라고 불리는 전고체 배터리의 연구 개발도 활발한데, 몬트리올에 소재한 퀘벡 전력공사인 하이드로 퀘벡(Hydro-Québec)은 자체 연구소(Centre of excellence in transportation electrification and energy storage)를 통해 자체적인 전고체를 포함한 배터리 기술개발 연구를 전개하고 있다. 하이드로 퀘벡은 지난 2020년 2월 글로벌 자동차 기업 BMW와 협력 관계를 체결하며 배터리 기술 상용화에 더욱 박차를 가하고 있다.

전고체 배터리를 연구하는 하이드로 퀘벡

자료: Hydro-Québec

캐나다 자동차 업계 관계자 A씨는 KOTRA 토론토 무역관과의 인터뷰를 통해 캐나다가 2050년까지 탄소중립사회 실현을 목표로 하는만큼 친환경 신재생 에너지 자동차의 도입과 환경에 대한 규제는 더욱 강화될 것이라고 전망했다. 특히 아직까지는 내연기관 자동차가 업계에서 경제적 측면에서 우위를 점하고 있지만 미래기술 선점의 관점에서 전기차와 같은 친환경 자동차 보급에 국가 차원의 지원이 더욱 활발해질 것이라고 덧붙였다. 더불어 자동차 산업 내 한국 기업들과 캐나다 기업 간의 협력 사례가 증가하며 양국의 경제적 유대가 강화되는 점이 우리 기업들의 진출에 긍정적 영향을 줄 것이라고 밝혔다. 참고로 지난 7월 1일, LG가 세계 3위 수준의 캐나다 자동차 부품 기업인 Magna과 협력해 LG마그나 이파워트레인 합작법인을 공식 출범했으며 향후 미래차 부품 사업을 함께 진행한다.

지난 2020년 12월, 캐나다는 탈탄소 미래기술 개발과와 클린테크 육성하기 위해 Net Zero Accelerator(NZA) 기금을 조성했으며 총 80억 캐나다 달러를 투자해 국가적으로 친환경 경제 전환을 추진하고 있다. 해당 기금의 경우 기존 산업의 탈탄소화, 클린테크 개발, 배터리 셀 제조 및 전기차 배터리 개발 등 크게 3가지 프로젝트를 중심으로 지원을 제공한다. 온실가스 감축을 위한 혁신적이고 우수한 기술을 가진 기업들을 발굴해 2050년까지 탄소중립사회를 이루겠다는 목표이다. 가속화되는 전기차 도입과 함께 자동차 산업의 대대적인 재편이 전 세계적으로 이뤄지고 있다. 캐나다는 발달된 광업과 축적된 환경친화 기술이라는 국가적 강점을 강화하는 전략으로 전기차 시장에서 독자적인 입지를 구축할 예정이다. 이러한 전략이 유효하게 작용해 전기차 배터리를 넘어 미래차 시장 내에서 지속 가능한 성장 동력을 창출할지 앞으로가 더욱 기대된다.

자료: United States Geological Survey, Fortune, Statista, Li-cycle 웹사이트, Lithion Recycling웹사이트, Hydro-Québec 웹사이트, KOTRA 토론토 무역관 자료 종합