중국 배터리 생산에 사용되는 비중이 늘고 있는 인(P) 자원

인(원소기호 P)은 중국에서 화학비료 생산에 많이 쓰이는 원료 중 하나이다. 데이터 분석 플랫폼 바이인포에 따르면, 2021년 중국의 인광석 생산량은 8500만 톤에 달하며, 이중 71%에 달하는 인광석이 비료 생산에 쓰였다. 인은 리튬인산철 배터리 생산에도 사용되고 있다. 2021년 기준 중국에서 생산된 인광석 중 1.3%만 배터리 생산에 사용됐지만 최근 중국 내 전기차 수요가 높아지면서 배터리 생산에 사용되는 인 자원의 비중이 커지고 있다.

중국 인 자원 생산 현황

중국은 전 세계 인(P) 자원 매장량 2위 국가이다. 미국 지질조사국에 따르면 2021년 전 세계 인광석 매장량은 685억 톤이다. 그중 중국 매장량은 전 세계 매장량의 4.7%인 32억 톤이다. 매장량이 가장 많은 국가는 모로코로, 전 세계 매장량의 73%에 달하는 500억 톤이 매장돼 있다. 하지만 생산량으로 보면 중국이 전 세계 생산량 1위를 차지하고 있다. 2021년 중국의 인광석 생산량은 8500만 톤으로, 전 세계 생산량 2위 생산국가인 모로코의 생산량 3800만 톤의 두 배 이상을 생산하고 있다.

<국가별 인광석 생산량>

(단위: 천 톤)

[자료: Statista]

중국 내 인광석 주요 생산기업으로는 구이저우인화(贵州磷化), 윈톈화(云天化), 씽파그룹(兴发集团) 등이 있다. 1위 기업인 구이저우인화의 경우 2019년 웡푸그룹(瓮福集团)과 합병해 1700만 톤의 인광석 생산능력을 보유하고 있다. 현재 중국에서 소비되는 인광석은 중국 내 생산에 의존하고 있다. 해외 생산 인광석의 경우 중국산 인광석보다 비싸 거의 수입이 이루어지지 않고 있다. 중국 내 인 비료 공장은 후베이성 및 서남지역에 주로 위치하고 있어 인광석을 수입할 경우 운송비가 소요되므로 중국 내에서 생산하는 인광석을 선호한다.

<중국 주요 인광석 생산기업>

[자료: 줘촹컨설팅(卓创资讯)]

중국 리튬인산철 배터리 생산 현황

최근 중국 내 전기차 수요가 커지면서 중국에서 생산되는 인광석 중 배터리 생산에 사용되는 인광석의 비중도 확대되고 있다. 인 자원이 사용되는 배터리는 리튬인산철 배터리로, 양극재에 인산철이 사용되는 배터리이다. 리튬인산철 배터리는 테슬라, 포드와 같은 주요 자동차 메이커 브랜드도 사용하는 배터리이다. 현재 자동차 이차전지시장의 주류는 리튬인산철 배터리와 삼원계 배터리로, 니켈, 코발트, 망간 혹은 알루미늄으로 양극을 구성한 배터리이다. 리튬인산철 배터리는 삼원계 배터리와 비교하여 밀집도가 낮지만 저렴하고 안정적이라는 장점이 있다. 때문에 중국에서는 리튬인산철 배터리가 주도적인 위치를 차지하는 것으로 나타났다. 이에 따라 전기차의 수요가 증가할수록 중국 내 리튬인산철 배터리의 수요도 함께 증가할 것으로 예측된다. ‘중국 자동차 동력배터리산업혁신연맹’에 따르면 2021년 중국의 배터리 생산량은 219.7GWh로 전년 동기 대비 163.4% 증가했다. 이중 리튬인산철 배터리 생산량은 125.3GWh로 전년 동기 대비 262.9%라는 큰 성장세를 보였다. 생산 비중도 57%를 차지하고 있어 향후 리튬인산철 배터리의 생산 비중이 더 확대될 것으로 보인다. 중국 내 전기차 전문가들은 2030년까지 리튬인산철 배터리가 시장의 주류가 될 것이라 예측하고 있다.

<2021년 종류별 자동차배터리 생산량 및 탑재량>

(단위: MWh, %)

[자료: 중국 자동차 동력배터리 산업 혁신 연맹]

2021년 중국 내 전기차 생산량은 352만 대로 2022년에는 생산량이 550만 대에 달할 것으로 예측하고 있다. 그리고 2030년에는 1500만 대까지 증가할 것으로 전망된다. 2030년까지 중국에서 생산되는 전기차 중 리튬인산철 배터리가 주로 탑재된다면 중국 내 배터리 생산에 사용되는 인광석 수요도 더욱 증가할 것이다.

인 공급 및 소비전망

인(P) 자원에 대한 수요가 증가하는 만큼 공급은 빠르게 증가하지 못할 것으로 예상된다. 인광석을 주로 생산하는 후베이성, 구이저우성, 쓰촨성 정부는 최근 재생 불가능 자원에 대해 보호하는 정책을 펼치고 환경 보호 규제를 강화하고 있기 때문이다. 중국 통계국의 수치에 따르면, 인광석 생산은 2018년 9632만 톤, 2019년 9332만 톤, 8893만 톤, 2020년 1억289만 톤으로 1억 톤 내외의 생산량을 유지했다. 정부 규제 등으로 인해 인광석 공급이 크게 증가할 수 없어 2025년에서 2030년 사이 중국 인광석 생산량은 매년 평균 1억 톤 이하로 유지될 것으로 전망한다.

수요 측면에서 현재 중국 인광석 70% 이상이 사용되는 화학비료 분야는 2018~2021년 평균 생산량이 5500만 톤 정도로 변화가 크지 않았다. 하지만 전기차 수요가 빠르게 증가하면서 배터리 생산에 사용되는 인광석의 비중이 늘어남에 따라 수요와 공급의 균형에 변화를 가져올 것으로 예측된다.

리튬인산철 배터리의 2023~2030년의 배터리 생산량이 전기차의 판매량 증가 속도와 비슷하게 움직인다고 가정했을 때, 2030년 중국의 리튬인산철 배터리 생산량은 885.2GWh에 달할 것으로 예상된다. 이를 생산하기 위해 필요한 인광석은 951만6000톤으로, 리튬인산철 배터리 생산에 쓰이는 인 자원의 비중이 전체 인광석 생산의 9.5%에 달할 것으로 예상된다. 화학비료나 다른 분야의 인광석 자원에 대한 수요가 일정하다면 중국 내 인광석 생산량만으로는 중국 내 수요량을 만족시킬 수 없을 것으로 보인다.

<중국 내 전기차 생산 소요 인광석 수요량 예측>

*주: 1GWh의 리튬인산철 배터리를 생산하려면 2500톤 정도의 리튬인산철 양극재 필요

**주: 1톤의 리튬인산철을 생산하기 위해서는 약 4.3톤의 인광석 필요

[자료: 중국통계국, 중국 자동차 동력전지산업 혁신연맹]

중국 매장량도 문제다. 중국의 기초 매장량이 제한적일 뿐만 아니라 인광석의 품위*도 낮아지고 있어 불균형이 심화될 것으로 예상된다. 미국 지질조사국의 조사에 의하면 중국의 인광석 매장량은 2002년 약 40억5000톤에서 2022년 32억 톤으로 감소했다. 게다가 현재 중국에 매장된 인광석은 대부분 인(P) 함유량이 낮다. 전 세계 인광석 평균 품위가 20%인 것과 비교해 중국의 인광석 평균 품위는 19.4%로 평균보다 낮다. 때문에 수요에 대응하기 위해 더 많은 인광석을 생산해야 한다.

*주: 채굴하는 원석에 함유된 사용 가능한 금속의 함량 비율

시사점

저렴한 가격과 안정성 때문에 중국 시장에서는 전기차용 리튬인산철 배터리의 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 중국 내 인광석 자원도 주목받고 있다. 현지 전기차 제조기업 관계자는 "2030년 중국 전체 자동차 판매량 중 신에너지자동차의 비중이 70% 이상을 차지하게 될 것"이라고 말했다. 중국 내 매장량과 예상되는 채굴량을 고려하면, 채굴 가능 기간은 향후 30년 정도로 예상된다. 하지만 중국의 전기차 수요 증가로 리튬인산철 배터리 생산량이 확대되고, 인광석 사용량이 증가하게 된다면 수요 공급 균형에 영향을 줄 수 있다. 향후 중국 내 인광석 공급이 충분하지 못할 경우 대외 자원에 의존하게 될 것이다.

한국의 배터리 생산업체는 삼원계 배터리를 주로 생산하고 있다. 하지만 최근 테슬라, 포드와 같은 세계적인 완성차 업체에서 리튬인산철 배터리 도입을 결정했고, 중저가 시장 공략을 위해 한국의 이차전지 제조사들도 리튬인산철 배터리 생산량을 확대하는 계획을 발표했다. 2021년 한국에 수입된 인광석(HS Code 251010)의 40.1%는 중국, 35.5%는 모로코에서 수입됐다. 중국의 채굴가능 기간이 앞으로 30년 정도 남은 것으로 추정되는 만큼 인광석 수입국을 다양화 하는 것이 필요하다. 또한, 앞으로 중장기적 관점에서 이차전지산업을 주도하기 위해서는 안정성이 높은 전고체 배터리나 가격이 낮고 자원이 풍부한 나트륨이온 배터리와 같은 차세대 기술의 개발과 상용화가 중요해질 것이다.

자료: 차이징왕(财经网), Statista, 중국통계국, 중국 자동차 동력전지산업 혁신연맹, 줘창컨설팅(卓创资讯), TriBig, 항저우무역관 자료 종합