폐배터리 리사이클링 공정은 건식과 습식으로 구분되는 후처리 공정에 들어가기 전, 전처리 공정을 거친다. 전처리 공정은 습식 공정 때문에 진행하는 것으로, 최근에는 건식과 습식을 동시에 적용하는 추세이기 때문에 전처리 공정이 필수적으로 들어간다.

전처리 공정은 우선, 폐배터리를 재사용 가능한 것과 아닌 등급으로 구분한다. 아직 정확한 분류에 대한 등급 기준은 마련되어 있지 않으나, 초기 용량 대비 70~80% 수준 감소한 배터리는 재사용 등급으로 분류한다. 그 중에서도 상태가 A 급인 배터리가 재사용 된다고 보면 된다. 그 이하 등급의 배터리는 리사이클링으로 분류되어 분해 공정에 들어간다. 분해 공정은 하우징, 케이블 등 전자부품 내 Fe, Cu, Al, Plastic 등의 재료를 회수하는 것이다. 재료 회수 후, 배터리를 방전 시킨다. 기존 방전 방식은 소형 배터리 기준으로 대부분 배터리를 NaCl 등 염수에 직접 담그는 방식을 사용한다. 이 방식 그대로 대용량 방전을 위해서는 염수에 담긴 방전판으로 전극을 연결하여 한꺼번에 방전시킨다.

 다만, 중대형 배터리의 경우, 염수 방식은 한계가 있다. 이에 철니크롬선 등 저항기를 사용하는 방식으로 진행하고 있다. LFP의 경우, 양극활물질 반응성이 낮아 미리 방전할 필요가 없으나, 삼원계는 반응성이 높아 미리 방전을 꼭 해야 한다. 전극은 방전 후, 바로 분쇄로 들어가면 회수가 어려워진다. 이에 전극 금속 형태로 회수하기 위해서는 진공 상태 500~600°C에서 열분해를 해야 한다. 

또한 열분해 되는 동안, 전극뿐 아니라 플라스틱과 전해액 내 유기 용매가 분해되면서 전해질에서 불소 벤젠 등이 형성,응축을 통해 수집이 가능해진다. 열분해를 거친 후, 분쇄 공정을 거친다. 말 그대로 파쇄하는 것이지만, 극저온 파쇄 또는 전기유압 파쇄를 할 경우, 재활용 효율을 높일 수 있다. 다만, 투자비 및 운영비가 증가하며, 고가의 장비가 필요하다. 또한 이산화탄소, 질소와 같은 불활성 가스로 채워진 진공 상태에서 파쇄하면, 전해질 및 플라스틱과 같은 유기 휘발성 물질 제거가 가능해진다. 이에 배터리에 불이 붙거나, 산소가 치환되어 폭발하는 것을 방지할 수 있다. 분쇄 후, '블랙 파우더'라 불리는 미분으로부터 음극 및 양극활물질에서 재생된 철, 구리, 알루미늄 합금을 분리한다.

신인 여돌 음반 판매량 40 만장: K-POP 소비자의 절대적 증가 

2021 년 11 월 에스파의 데뷔 앨범 이후 여자아이돌의 데뷔작 판매량이 급등했다. 에스파 이후 데뷔한 4 개 신인 여자 그룹은 평균 40 만장을 팔았는데, 이게 평균이다보니 감흥이 크지 않을 수 있지만, 현재 음반 당 100 만장 이상씩 판매 중인 스트레이키즈, TXT 등의 데뷔작 판매량은 10~20 만장에 불과했다.

기본적으로 여자 아이돌의 음반 판매량 비중이 남자아이돌 대비로 낮은 이유는 아이돌 시장의 주력 소비자가 여성이기 때문이다. 국내의 경우 데이터가 없지만 일본데이터를 보면 그 차이를 체감할 수 있다. 지난해 일본 아티스트들의 경우 일부 투어를 진행했는데, 모객력 상위 아티스트는 대부분 남성그룹이었으며 이들의 평균 여성 관객 비중은 78%, 여성그룹의 평균 여성 관객 비중은 50%였다. 즉, 여성 아티스트조차도 반절은 여성이 소비한다는 뜻이다. 이런 맥락에서 데뷔 시점의 여자아이돌 음반 판매량 폭등은 전반적인 아이돌 음반 소비 인구의 증가의 결과다.

배터리 양극재 전구체 원재료로 쓰이는 황산니켈은 Class1 고순도 니켈로만 생산할 수 있다. 니켈 광산의 종류는 러시아, 호주, 캐나다 같은 대륙에 분포한 황화광과 인도네시아, 필리핀 같은 해안지역에 분포한 산화광 두가지다. Class1 니켈은 일반적으로 황화광의 건식제련을 통해 생산된다. 기존에 산화광으로는 NPI(니켈선철)과 페로니켈 같은 저순도 제품의 생산만이 가능했다.

2021년 기준, 글로벌 니켈 생산량의 약 25%만이 황화광에서 이루어지고 있고, 이 마저도 고갈이 진행되며 품위가 지속적으로 떨어지고 있다. 또한 새로운 글로벌 니켈 프로젝트는 대부분 인도네시아 산화광 지역에 몰려있다. 이에 따라 배터리 향 수요가 빠르게 증가하는 Class1니켈을 산화광으로도 생산하기 위해 다양한 제련방법들이 등장하고 있다.

2025년까지, 경암형 시설이 빠른 시장 대응에 유리 

2022~2025년 수산화리튬의 수급부족 환경에서, 리튬 기업들에게 우선적으로 필요한 전략은 ‘빠른 시장대응’ 일 것이다. 수산화리튬의 생산방법 중 경암형 방식과 염수형 방식의 장단점은 명확하다. 경암형 방식은 초기 투자비가 낮고 빠른 생산이 가능해 시장대응에 유리한 반면, 선광 비용 등 생산원가가 높다. 염수형 방식은 초기 투자비가 높고 염수 증발, 변환 등의 과정이 오래 걸리지만, 규모의 경제효과로 생산원가가 낮다. 따라서 안정적으로 가동 중인 경암형 수산화리튬 플랜트를 갖춘 중국 기업들의 시장지배력이 앞으로 2~3년은 지속될 것으로 보인다.

그러나 2025년부터 신규 프로젝트들의 리튬 생산이 시작되면, 글로벌 리튬의 생산지도도 다시 그려지기 시작할 것이다.

먼저 탄산리튬의 경우, 표2를 보면 수산화리튬 변환용도를 제외하더라도 공급이 충분할 것으로 보인다.

반면, 표 3를 보면 수산화리튬의 공급 부족이 눈에 띈다. 2023~2024년까지 수산화리튬 공급망에서 중국 캐파가 압도적일 뿐만 아니라, ‘염수형 변환공정’의 낮은 회수율을 고려하면, 수산화리튬의 글로벌 캐파가 부족한 상황이다. 글로벌 신규 프로젝트들은 대부분 2025년부터 생산을 목표로 하고 있다. 일부 배터리 기업들이 신규 프로젝트를 추진 중인 기업들과 공급계약을 발표했지만, 실제 공급까지 타당성 평가/시험가동/램프업/품질검사 등 수많은 단계를 거쳐야 하기 때문에 불확실성이 크다.

글로벌 리튬 생산 방식은 경암형, 염수형 크게 두 가지가 있다. 경암형은 리튬 광산에서 채굴하여 가공하는 방법이고, 염수형은 염호에서 증발 과정을 거쳐 생산하는 방법이다.현재 생산 비중은 반반 정도로 비슷하지만, 실제 매장량은 염수형이 60% 이상이며 앞으로의 캐파 증설도 염수형에서 활발하게 이루어질 예정이다.

탄산리튬은 두 가지 방식 모두에서 제련 생산이 가능하다. 반면, 수산화리튬은 경암형 스포듀민 정광에서만 바로 제련이 가능하고, 염수형 방식에서는 염수에서 만든 탄산리튬을 변환시켜야 생산할 수 있다. 그런데 이 염수형 탄산리튬→수산화리튬 변환 공정이 까다롭다는 문제가 있다. Battery-grade 수산화리튬은 99%가 넘는 높은 순도여야 한다. 따라서, 변환의 feedstock으로 들어가는 물질도 주로 99%이상의 고순도 technical-grade 탄산리튬이어야 하고, 각 기업마다 feedstock으로 쓰는 염수 농축도에 따라 저마다의 설비와 공정 디테일을 운영하고 있다. 또한 변환촉매제로 쓰이는 수산화칼슘의 낮은 용해도 때문에 수율이 낮으며 리튬 손실도 많은 편이다.

즉, 염수형 방식으로 수산화리튬을 생산하는 기업은 ‘검증된’ 기술력이 중요하다. 이에많은 글로벌 기업들이 신규 프로젝트들이 진행 중이더라도, 결과적으로 나올 수율과 품질은 확신할 수 없는 것이다. 변환공정의 까다로움과 오랜 생산기간 때문에, 염수에서중간 물질을 ‘직접추출(DLE)’하는 방법도 국내 POSCO홀딩스를 포함한 여러 기업이 개발하는 중이다.

실제로, 높은 기술성숙도로 안정적 생산 중인 수산화리튬 시설은 대부분 생산하는 경암형 방식(Albemarle의 중국 플랜트, 강봉리튬, 천제리튬 등 약 18만톤)이다. 현재 운영이 확인되는 염수형 탄산리튬→수산화리튬 변환 시설은, ①Albemarle의 Kings Mountain 0.5만톤, ②SQM의 Salar de Carmen 1.35만톤, ③ Livent의 Bessemer City 2.5만톤뿐이다. ④Allkem의 Nahara 1만톤은 2022년 가동 시작 예정이다

화석연료 중에서도 특히 더 큰 호시황을 누릴 석유제품 

화석연료 중에서도 특히 더 큰 호시황을 누리는 체인은 석유제품이 되겠다. 2030년 이후부터는 글로벌 EV 침투율 확대로 운송용 연료 수요가 감소하겠지만, 적어도 그 전까지는 더디게라도 수요는 증가한다. 그러나 한편으로는 향후 10년 내 수요가 정점에 달하는 산업인 만큼 글로벌 정유업체들의 CDU 증설은 더 이상 공격적으로 이루어지지 않고 있다. 특히 수익성이 낮아진 노후설비는 ‘탄소감축’이라는 아젠다 안에서 추가비용 부담으로 오히려 설비를 폐쇄하거나 또는 예정하고 있다.

2021 년에 신규로 유입된 정제설비는 +85 만 b/d 에 불과했으나, 영구폐쇄되었거나 바이오디젤 등 다른 용도로 전환된 설비가 -160 만 b/d 내외에 달해 글로벌 순증설규모는 오히려 -75 만 b/d 감소하였다. 1990 년대 이후 약 30 년 만에 처음으로 글로벌 정제설비 규모가 줄어든 것이다.

2022년에도 신규 정제설비가 약 +200만b/d 유입되긴 하나, 일본과 뉴질랜드 등을 중심으로 -70 만 b/d 가 폐쇄 또는 영구전환됨에 따라 순증설은 +130 만 b/d 에 그칠 것으로 파악된다. 그러나 지난 2 월 러시아의 우크라이나 침공에 따른 서방국가들의 제재로 러시아 및 유럽 일부 지역에서 예상치 못한 공급 감소가 나타나고 있어 글로벌 석유제품 공급량은 오히려 더 감소하거나 전년과 비슷하게 유지될 전망이다.

향후 발표되는 정부 정책과 규제, 기술 상업화 등에 따라 투자 매력도는 충분히 바뀔 수 있고, 중간중간 각 국가의 정권교체에 따라 기존 에너지 정책이 완전히 달라지거나 혹은 더 빠른 속도로 진행될 수도 있다. 이 같은 이유들로 에너지 전환 과정에서 끊임없는 노이즈 발생은 불가피하다. 다만, 에너지 포트폴리오는 단기에 전환되는 것이 아니라 수 십년에 걸쳐 서서히 이루어지기 때문에 특정 기준에 맞춰 각 타임라인별 우선순위를 구분할 필요가 있다.

2050년까지 발전, 운송, 건물 등에서 주요 이벤트가 예정되어 있다. 모든 이슈들이 각 에너지원들의 운명을 바꾸는 크고 작은 변곡점이 되겠지만, 에너지원별 투자 무게중심의 타임라인을 구분하는데 있어 앞서 언급한 핵심 트리거 1)주요 국가들의 ‘석탄발전 중단’, 2)글로벌 EV 침투율 확대로 인한 ‘전기차 충전 전력수요 증가’를 주요 기준점으로 활용하였다.