흑연은 2차전지 배터리의 음극재에 사용되는 핵심소재로 화학 공정에서 내열성 장비의 재료로 쓰이거나 전기로에서 철 스크랩을 녹이기 위한 전극봉 제조에도 사용된다. 통상 흑연은 생산방식에 따라 천연흑연과 인조흑연으로 나뉜다. 인조흑연은 코크스, 피치 등 석유화학과 제철 산업에서 부산물로 발생하는 물질에 섭씨 2500도 이상 고온으로 열처리를 해 제조한다. 반면에 천연흑연은 자연에서 생성돼 채굴되며 토상흑연과 인상흑연으로 나뉜다. 배터리의 음극재를 만들기 위해서는 인조흑연, 천연흑연이 모두 필요하다.

전기차 배터리 필수광물인 흑연 수요 증가 전망

세계적으로 친환경에너지 전환 가속화와 전기차 수요의 폭발적인 증가로 2차전지 배터리의 핵심원료인 흑연의 수요도 지속적으로 증가할 전망이다. 흑연은 2차전지의 양극에서 나온 리튬이온을 저장했다 방출하면서 전류를 흐르게 하는 역할을 하는데 전기차 배터리 1개당 흑연 함유량은 20~30% 정도로 배터리에 쓰이는 단일 광물로는 가장 많다. 국제에너지기구(IEA)가 발표한 ‘탄소중립에 대한 지속가능 개발 시나리오(Sustainable Development Scenario)와 정책 시나리오(Stated Policies Scenario)에 따르면 2020년 대비 2040년 흑연의 수요는 최소 8배에서 최고 25배까지 증가할 것으로 예측했다.

흑연 수급에 대중국 의존도 높아 공급망 다변화 필요

현재 국제시장에서의 흑연은 대부분 중국에서 생산된다. 미국 지질조사국의 2023년 광물상품 요약(Mineral Commodity Summaries_2023) 보고서에 따르면 2021년 기준 20개국의 글로벌 흑연 생산량 113만 톤 중 73%인 82만 톤을 중국이 생산했다. 산업부에 따르면 우리나라는 이차전지 음극재용 인조흑연과 천연흑연을 2022년 기준 2억4100만 달러가량 수입했으며 이중 93.7%가 중국에서 수입됐다.

흑연 공급망의 일부 국가에 대한 높은 의존도는 공급망 불안정을 높일 수 있다. 이에 우리나라는 전기차 배터리 등 친환경 분야에서 경쟁력을 유지하기 위해서 흑연의 안정적인 공급처를 확보하는 것이 중요하다. 미국 지질조사국에 따르면 전 세계 흑연 매장량은 총 3억3000톤으로 추정되며 튀르키예는 총매장량의 27%를 차지했으며 다음으로 브라질(22%), 중국(16%) 순으로 집계됐다.

한국수출입은행의 아프리카 지역 핵심광물 부존 현황 및 시사점 보고서에 따르면 튀르키예는 경제성이 낮은 토상흑연의 매장량이 높은 반면, 중국에서 생산되는 흑연의 76%는 인상흑연으로 전기차 배터리에 사용되는 인상흑연의 50% 이상을 생산하고 있다. 중국 다음으로는 브라질, 모잠비크, 탄자니아, 인도, 베트남 순으로 인상흑연 매장량이 높다.

<2021년 전 세계 천연흑연 생산량 및 매장량 현황>

(단위: 천 톤, %)

[자료: 미국 지질조사국 2023, KOTRA 다레살람 무역관 가공]

전 세계적으로 이차전지, 신재생에너지, 전기자동차 등 친환경∙첨단산업 분야의 핵심 광물의 수요가 급증하면서 관련 기업들은 안정적인 공급처 확보를 위해 자원 부국인 아프리카에 관심을 가지고 있다. 탄자니아도 니켈, 흑연 등 핵심광물이 풍부해 중국 의존도를 낮출 수 있는 대안으로 부상하고 있다. 탄자니아는 흑연 매장량 순위 6위국으로 현재 여러 개의 광산 개발 프로젝트를 진행하고 있다.

탄자니아 주요 흑연 프로젝트 현황

탄자니아는 흑연 생산에 상당한 잠재력을 보유한 국가다. 미국 지질조사국에 따르면 2022년 기준 탄자니아는 전 세계 매장량 3억3000만 톤 중 약 5%인 1800만 톤이 매장돼 있으며 매장량 기준으로 세계 6위 국가다. 시장조사기관인 BMI에 따르면 탄자니아 흑연 생산량은 향후 10년 동안 40배 이상 증가할 것으로 전망했다.

<탄자니아에서 개발 중인 흑연 광산 현황>

[자료: KOTRA 다레살람 무역관]

탄자니아는 아직 생산 단계에는 도달하지는 못했으나 우수한 생산용량을 보유한 7개의 흑연 개발 프로젝트가 진행 중이다.

① 린디 점보 흑연 프로젝트(Lindi Jumbo Graphite Project)

위치는 탄자니아 남동부 린디(Lindi)주에 있으며 세계 최고 수준의 편상 흑연 매장지로 유명한 모잠비크 벨트 내에 자리잡고 있다. 현재 건설 최종단계에 있으며 호주의 자원개발 회사인 워크어바웃(Walkabout)이 개발 중으로 2024년 1분기에 첫 생산이 예정돼 있다. 흑연의 매장량은 100만 톤으로 추정되며 연간 4만 톤의 프리미엄 천연흑연을 공급할 예정이다.

② 부뉴 흑연 프로젝트(Bunyu Graphite Project)

부뉴(Bunyu) 흑연 광산은 탄자니아 남동부의 음트와라(Mtwara)주에 위치하는데 음트와라 항구와 140km 떨어져 있다. 호주의 자원개발회사인Volt Resources Limited 가 개발 중이며 부뉴 광산은 세계에서 가장 큰 흑연 매장지 중 하나로 자원량(Resources)**은 4억6100만 톤으로 4.9%TGC* 흑연이 2260만 톤 포함돼 있으며, 검증된 매장량(Proven Reserve)은 4.4%TGC 흑연이 1억2700만 톤이다.

 * 흑연은 지하의 플레이크 같은 퇴적물에서 발생하는 금속의 경량을 고려해 총흑연탄소(Total Graphite Carbon, TGC)라는 용어로 표현하며, 일반적으로 10%TGC 인 경우 높은 등급으로 여겨짐

** 자원량(Resources)이란 자연상태 존재하는 양을 의미하며 매장량(Reserves)은 자원량 중 채광, 선광, 경제성, 환경 등의 요소를 반영해 경제적 가치가 확인된 광물의 양만을 의미

현재까지 프로젝트 면적의 6% 미만만 탐사돼 향후 잠재력이 큰 광산으로 2단계 개발계획을 추진하고 있다. 1단계에서는 연간 2만3600톤의 편상 흑연(6.26%TGC)을 생산하고 2단계에서는 연간 생산량을 17만 톤으로 늘릴 계획이다. 볼트 리소스는 홍콩의 그라펙스(Graphex Group) 및 중국의 칭다오 베이싱(Qindao Baixing Graphite Company Ltd.)과 부뉴 미세 천연 흑연 구매권한(Off-Take) 체결했다.

③ 나추 흑연 프로젝트(Nachu Graphite Project)

탄자니아 남동부의 루앙과(Ruangwa)근처에 위치한 나추(Nachu) 흑연 광산은 호주의 마그니스(Magnis Energy Technologies)의 탄자니아 자회사인 우라넥스(Uranex Tanzania Limited)를 통해 개발되고 있다. 현재 개발 공사 중이며 2025년부터 연간 23만5000톤 생산할 예정이다. 한편, 2023년 2월 미국 자동차 회사인 테슬라(Tesla)는 마그니스와 흑연기반 양극재(Anode Activated Materials, AAM) 공급계약을 체결했다. 이에 따라 테슬라는 우라넥스로부터 2025년 2월부터 최소 3년간 고정가격으로 1만7500~3만5000톤에 달하는 AAM을 공급받을 예정이다.

④ 킬라오 흑연 프로젝트(Chilao Graphite Project)

탄자니아 남동부 음트와라 주에 위치한 킬라오(Chilao) 흑연 광산 프로젝트는 호주의 에볼루션(Evolution Energy Mineral)과 탄자니아 정부의 합작회사인 쿠두(Kudu Graphite Limited)가 개발 중으로 현재 프로젝트를 위한 자금조달단계다. 킬라오 광산의 자원량은 약 2000만 톤으로 9.9%TGC 흑연이 199만 톤 포함돼 있는 것으로 추정된다. 이 프로젝트는 연간 약 6만 톤의 흑연을 생산할 것으로 예상된다. 에볼루션은 2023년 4월 중국의 배터리 음극재 제조회사인 비티알(BTR)과 투자 및 구매계약(off-take)을 체결했으며, 천연 흑연 양극 처리기술 협력에 대한 MOU를 체결했다.

⑤ 에판코 흑연 프로젝트(Epanko Graphite Project)

에판코(Epanko) 흑연 광산은 탄자니아 남동부 모로고로 주에 위치하고 있다. 에판코 흑연 프로젝트는 현재 사업 타당성 검토 중으로 호주의 에코그라프(EcoGraf Limited) 와 탄자니아 정부의 합작회사인 두마 탄자 그라파이트(Duma Tanza Graphite Limited)이 개발 중이다. 연간 6만 톤의 흑연이 생산될 것으로 예상되며 독일의 티센크루프(ThyssentKrupp), 일본의 소지츠(Sojitz Corporation)와 에판코 흑연 판매계약을 체결한 바 있다.

⑥ 바가모요 흑연 프로젝트(Bagamoyo Graphite Project)

바가모요(Bagomoyo) 광산은 탄자니아 중부의 바가모요에 위치하고 있다. 이 프로젝트는 탄자니아 광산회사인 쿠시니(Kusini Gateaway Industrial Park Limited)가 개발 중이다. 영국의 마룰라(Marula Mining)는 쿠시니와 이 프로젝트에 대한 투자 계약을 체결하고 지분 73%를 소유했으며, 현재 1단계 탐사를 진행하고 있다.

⑦ 마헨게 흑연 프로젝트(Mahenge Graphite Project)

탄자니아 중부 모로고로주에 위치한 마헨게 광산은 호주의 광물 개발회사인 블랙록마이닝(Black Rock Mining)과 탄자니아 정부의 합작회사인 파루(Faru Graphite Corporatio)가 개발하고 있다. 마헨게 광산은 현재 개발 중인 탄자니아 흑연 광산 중 매장량이 가장 큰 광산으로 8.5%TGC 흑연이 7000만 톤 매장된 것으로 추정된다. 이 광산은 26년간 연간 최대 34만 톤 생산할 것으로 전망되며 2025년까지 상업 생산 개시를 목표하고 있다. 포스코는 2023년 5월 블랙록마이닝과 1000만 달러를 투자해 25년 동안 총 75만 톤 규모의 천연흑연을 공급받는 MOU를 체결했다. 이에 이어 2023년 9월 포스코는 블랙록마이닝 증자에 참여하고 천연 흑연 구매권한(Off-take) 수량을 연간 6만 톤까지 확대하는 MOU를 체결하기도 했다.

시사점

흑연은 배터리 4대 요소인 양극, 음극, 전해액, 분리막 중 음극에 들어가는 핵심 소재다. 흑연이 중요한 이유는 흑연의 양과 질이 배터리 용량 증가에 직접적인 영향을 주기 때문이다. 현재 우리나라는 흑연은 전량 수입에 의존하고 있으며 대중 수입의존도가 매우 높다. 

중국 정부는 지난 20일 흑연 일부 품목에 대한 수출통제를 12월부터 실시한다고 발표했다. 한국의 수입 의존도가 90%가 넘는 이차전지 음극재용 고순도 천연 흑연도 통관 시 이중용도(군용) 여부를 검사 받아야 한다. 향후 중국이 흑연 수출통제를 강화할 경우 흑연 수급에 어려움이 발생할 수도 있어 특정 국가에 편중된 공급망을 다변화할 필요성이 대두되고 있다.

이러한 상황에서 상당한 흑연 매장량을 보유한 탄자니아와 긴밀한 협력이 중요할 것으로 보인다. 특히 탄자니아는 아프리카 다른 국가들과 비교해 사회∙정치적 안정성이 높으며 정부 차원에서 각종 인프라 구축사업이 활발하게 진행되고 있어 광업 부문 성장 잠재력이 높은 편이다. 탄자니아는 관련 기술 미비로 광물을 수익성 있게 가공하는 역량이 부족해 기술이전을 전제로 한 가공 및 제조 부문의 투자도 진출 방안이 될 수 있다.

자료: 국제에너지기구(IEA), 미국지질조사국(USGS), 한국수출입은행, 한국무역협회, 광물자원개발회사 각 사 홈페이지