[르포]호주산 리튬, 광양서 양극재로 다시 태어난다

천장 설비에서 하얀 가루가 쉴 새 없이 쏟아져 산더미처럼 쌓이고 있었다. 언뜻 평범한 모래처럼 보이지만, 전기차 배터리 양극재의 핵심 원료인 수산화리튬으로 가공될 호주산 리튬정광(스포듀민)이다.

전남 광양 율촌산업단지에는 리튬 추출부터 양극재 생산, 폐배터리 재활용까지 이어지는 포스코그룹의 이차전지 소재 생산시설이 모여 있다.

포스코필바라리튬솔루션은 이차전지 소재 공급망의 출발점이다. 포스코홀딩스(82%)와 호주 필바라미네랄스(18%)가 설립한 합작법인으로 포스코그룹은 장기 원료 구매계약을 통해 리튬 광석을 안정적으로 확보하고 있다.

호주에서 산화리튬 함량을 약 6%로 높인 스포듀민은 선박에 실려 광양 하포부두로 들어온다. 이후 포스코필바라리튬솔루션 공장으로 운송돼 6단계를 거쳐 수산화리튬으로 탈바꿈한다. 연간 수산화리튬 생산능력은 4만3000톤이며 전기차 약 100만대분에 해당한다.

포스코퓨처엠 광양 양극재 공장은 포스코필바라리튬솔루션이 생산한 고순도 수산화리튬으로 양극재를 만든다. 연간 생산능력은 단일 공장 기준 세계 최대 규모인 9만톤으로, 70kWh 배터리를 탑재한 전기차 약 85만대분에 해당한다.

이 공장은 포스코필바라리튬솔루션 외에도 그룹의 아르헨티나 염수리튬, 폐배터리에서 핵심 광물을 회수하는 포스코HY클린메탈 등으로부터 원료를 공급받는다. 그룹 안에서 원료를 조달해 글로벌 무역규제와 공급망 변화에 대응하는 체제를 구축했다.

출입 절차는 앞서 본 공장보다 까다로웠다. 안전모와 고글, 방진 마스크를 쓰고 헤어캡, 덧신까지 착용한 뒤에야 생산시설에 들어갈 수 있었다. 이차전지 소재는 미세한 이물질도 품질에 영향을 줄 수 있어 엄격한 관리가 요구된다.

정재용 포스코퓨처엠 광양 양극재공장장은 "이차전지 소재는 수십 개 항목의 품질 기준을 통과해야 납품할 수 있다"며 "자동화 분석실에서는 로봇이 샘플링한 제품을 다시 분석하고, 방사선 분석실에서는 10마이크로미터 크기의 입자 내부 결정 특성까지 확인한다"고 설명했다.

공장 내부로 들어서자 길게 뻗은 양극재 생산라인이 나란히 늘어서 있었다. 눈에 띄는 것은 양극재 원료에 열을 가하는 소성로였다. 밀폐형 설비 안에서는 전구체와 리튬을 혼합한 검은 분말이 사각형 용기에 담겨 컨베이어 벨트를 따라 천천히 이동하고 있었다.

소성을 마친 제품은 품질 분석실로 옮겨진다. 샘플 캡슐은 공기 압력으로 움직이는 무인 이송 시스템을 타고 초당 5m의 속도로 분석실까지 이동한다. 포스코퓨처엠은 양극재 공장의 불량률을 업계 최저 수준으로 관리하고 있다. 생산 과정에서 발생한 일부 부적합 제품은 HY클린메탈에 부산물로 판매한다.

포스코HY클린메탈은 배터리 재활용을 맡는다. 전기차 폐배터리와 배터리 제조 과정에서 발생한 스크랩을 가공해 얻은 '블랙매스'에서 니켈·코발트·리튬 등 핵심 광물을 회수한다. 회수된 광물은 다시 전구체와 양극재 생산에 필요한 원료로 공급된다.

1공장은 연간 블랙매스 1만2000톤을 처리해 탄산리튬 2500톤, 황산니켈 1만2000톤, 황산코발트 3800톤, 황산망간 2000톤을 생산할 수 있다. 포스코HY클린메탈은 폐배터리 배출이 본격화하는 시점에 맞춰 국내 물량을 먼저 확보하고 유럽·북미 등 해외 거점과의 연계를 강화해 배터리 소재 재활용 사업을 확대할 계획이다.