포스코홀딩스 - 2차전지 소재(리튬,니켈,양극재,음극재)와 수소의 모든 것 ft.포스코케미칼

 

포스코홀딩스는 철강, 친환경 인프라, 친환경 미래소재 부문으로 구성돼 있고, 수익 기준으로는 철강사업이 가장 중요합니다. 2020년 기준으로 전체 영업이익의 51% 비중을 차지하며, 2021년에는 86%, 2022년에는 66%로 높아졌습니다. 또한, 다른 사업 부문은 이미 중복 상장된 핵심 자회사들(포스코케미칼,포스코인터내셔널)이 있습니다. 1968년 설립된 포항종합제철은 지난해 물적분할을 통해 지주회사인 포스코홀딩스가 되었는데, 세계 6위 철강사로, WSD의 ‘세계에서 가장 경쟁력 있는 철강사’ 순위에서 13년 연속 1위를 차지하고 있습니다.

 

 

POSCO홀딩스는 중장기 성장이 예상되는 에너지 전환용 금속 시장에서 리튬을 중심으로 선도적인 입지를 갖출 것으로 전망합니다. 이에 따라 철강사업의 성장성은 낮아질 수 있으나, 새로운 사업 분야에서의 성장이 기대될 것으로 판단됩니다. 2023년 현재, 전 세계적으로 에너지 전환에 대한 관심이 높아지면서, 향후 금속 수요는 에너지 전환이 이끌 것으로 예상됩니다. 특히 2050년까지 탄소 중립 달성을 위한 정책이 강화되고 있어, 리튬, 니켈, 구리와 같은 금속은 중요한 역할을 할 것으로 보입니다.

 

리튬은 이미 에너지 전환 비중에서 79%를 차지하고 있으며, 이 중 94%는 전기차 이차전지 수요입니다. 양극재 기술 변화에도 리튬 사용량은 유사할 것으로 예상되어, 수요 증가 가능성이 높습니다. 하지만 현재 가격 수준은 신규 진입자도 수익을 얻을 수 있는 수준으로 높아, 중장기적으로는 공급 증가에 따라 가격이 하향안정화될 것으로 보입니다.

 

니켈은 수요 중 에너지 전환 비중이 11%로, 이 중 96%가 전기차 이차전지 수요입니다. 전기차 수요가 늘어나면서 에너지 전환 비중도 상승할 전망이지만, 양극재 기술 변화에 따라 사용량이 변동 가능성이 있어 리튬보다는 수요 증가 가능성이 떨어집니다. 또한 현재 가격 수준은 신규 공급자 진입이 가능한 수준이므로, 중장기적으로는 가격이 보합 수준을 유지할 것으로 예상됩니다.

 

구리는 수요 중 에너지 전환 비중이 25%로, 이 중 75%는 파워그리드 수요, 14%는 전기차 수요입니다. 재생 에너지 발전 규모가 늘어날수록 파워그리드 수요도 상승할 것으로 예상되며, 전기차 침투율이 높아질수록 구리 수요도 늘어날 것입니다. 이에 따라 10년 뒤에는 전체 수요에서 에너지 전환이 차지하는 비중이 높아질 것으로 예상됩니다. 현재 가격 수준에서는 신규 공급자 진입이 어렵기 때문에 중장기적으로는 가격이 상승할 가능성이 있습니다.

 

 

포스코홀딩스 그룹

 

 

 

 

광물자원에서 2차전지 양극재, 음극재 수직계열화

 

 

포스코홀딩스는 이차전지 소재 사업에서 리튬/니켈/흑연 등 광물자원부터 양극재/음극재 등 최종소재까지 전 공정을 아우르는 밸류체인을 구축하여 배터리 제조사에 안정적으로 소재를 공급하고 있습니다. 상공정은 대체적으로 POSCO홀딩스의 비상장 자회사를 통해 운영되며, 하공정은 포스코케미칼이 사업을 담당하고 있습니다.

 

포스코홀딩스는 2030년까지 리튬 30만톤, 니켈 22만톤, 양극재 60.5만톤, 음극재 32만톤의 생산능력을 갖추는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 전기차 약 800만대를 생산할 수 있는 양과 동일합니다. 글로벌 전기차 생산량이 작년에는 1,000만대를 넘었으며, 2030년에는 약 4,000만대까지 증가할 것으로 예상되므로, POSCO홀딩스는 2030년까지 20% 수준의 시장 점유율을 목표로 하고 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

 

 

배터리 리사이클링 리륨 

 

 

포스코홀딩스의 첫 번째 상업 생산 예상 소재는 리사이클링 리튬입니다. 2023년 하반기부터 매출이 예상됩니다. 상공정은 폴란드의 PLSC(Poland Legnica Sourcing Center)에서 담당하며, 이는 POSCO홀딩스의 100% 자회사입니다. PLSC는 이차전지 제조 과정에서 발생하는 공정스크랩을 분쇄하여 연간 8,000톤의 블랙 매스를 생산합니다. 하공정은 광양에 위치한 포스코HY클린메탈에서 담당하며, 중국의 화유코발트와 POSCO홀딩스가 65%, 화유코발트가 35%의 지분을 보유하는 JV입니다. PLSC에서 생산된 블랙 매스를 처리하여 탄산리튬 2,500톤, 니켈 2,500톤, 코발트 800톤 등을 생산할 예정입니다. 이는 올해 9월부터 매출이 발생할 것으로 예상됩니다. 생산된 리튬, 니켈, 코발트 등은 바로 옆에 위치한 포스코케미칼의 양극재 공장에 판매될 것입니다. POSCO홀딩스는 2030년에 리사이클링 리튬 연간 생산량 3만톤을 목표로 하고 있습니다.

 

포스코홀딩스 리사이클링

 

 

광석리튬 및 염수리튬 

 

 

2024년부터 상업 생산이 예상되는 다음 소재는 광석 리튬입니다. 이 작업은 포스코필바라리튬솔루션이 광양에 위치한 호주의 필바라 미네랄스와의 합작으로 이루어집니다. 포스코홀딩스는 이 합작에서 82%의 지분을 보유하고 있으며, 필바라 미네랄스는 18%의 지분을 보유합니다. 또한, 필바라 미네랄스는 지분을 30%까지 늘릴 수 있는 콜옵션을 보유하고 있습니다.

 

리튬 정광은 필바라 미네랄스에서 구매되며, 포스코홀딩스는 필바라 미네랄스의 지분 2.67%를 보유하고 있어 연간 31.5만톤의 리튬 정광을 구매할 수 있는 권리를 확보하였습니다. 이는 연간 4.3만톤의 수산화리튬 생산량으로 변환됩니다. 포스코필바라리튬솔루션은 2023년 하반기(1공장 8월, 2공장 10월)에 연간 생산능력이 4.3만톤인 수산화리튬 변환공장을 완공할 예정입니다. 이를 고려하면, 2024년 하반기까지는 광석 리튬 관련 매출이 발생할 것으로 예상됩니다. 생산된 수산화리튬은 즉시 옆에 위치한 포스코케미칼의 양극재 공장에 판매됩니다. 포스코홀딩스는 2030년까지 연간 생산량 15만톤의 광석 리튬을 목표로 하고 있습니다.

 

염수 리튬은 2025년부터 매출이 발생할 것으로 전망됩니다. 이에 대한 책임은 100% 자회사인 포스코아르헨티나가 맡게 됩니다. 2018년, 포스코홀딩스는 호주 갤럭시 리소시스로부터 아르헨티나의 옴브레 무에르토(Hombre-Muerto) 염호의 광권을 2.8억 달러에 매입하였습니다. 갤럭시 리소시스는 2012년부터 일부 광권을 획득하고 개발하고 있었으며, POSCO홀딩스가 해당 광권의 절반을 구매하였습니다.

 

포스코아르헨티나는 2024년까지 아르헨티나에서 2.5만 톤의 수산화 리튬을 생산할 수 있는 공장을 완공할 계획입니다. 늦어도 2025년부터는 염수 리튬 관련 매출이 발생할 것으로 예상됩니다. 이 공장에서 생산된 수산화 리튬은 북미에 위치한 포스코케미칼의 양극재 공장에 판매될 것으로 예상됩니다. 또한 2025년에는 광양에 2.5만 톤의 수산화 리튬을 생산할 수 있는 공장을 완공할 예정입니다. 염수 리튬의 특성을 고려하면, 아르헨티나에서 생산된 탄산 리튬을 수입하여 수산화 리튬으로 변환하는 공장일 것으로 추정됩니다. 이 공장에서 생산된 수산화 리튬은 옆에 위치한 포스코케미칼 양극재 공장에 판매될 것으로 예상됩니다. 포스코홀딩스는 2030년까지 연간 생산량 12만 톤의 염수 리튬 생산을 목표로 하고 있습니다.

 

포스코홀딩스 PLSC

 

 

 

황산니켈

 

 

포스코홀딩스는 수산화리튬 뿐만 아니라 황산니켈도 생산할 계획이며, 늦어도 2025년부터 관련 매출이 발생할 것으로 예상됩니다. 황산니켈은 100% 자회사인 POSCO에서 생산합니다. 원재료는 두 가지 방식으로 조달하는데, 첫 번째 방식은 POSCO홀딩스가 지분 49%를 보유한 뉴칼레도니아 NMC에서 생산된 니켈 정광을 SNNC가 수입하여 순도 75%의 니켈 매트(Nickel Matte)로 변환한 뒤, POSCO가 황산니켈(니켈 함량 22.3%)로 정제하는 방식입니다. SNNC는 포스코홀딩스가 지분 49%를 보유하고 있으며, 광양에 위치하고 있습니다.

 

현재는 POSCO의 STS 생산에 필요한 주요 원재료인 순도 20%의 페로니켈(Ferro Nickel)을 생산하고 있지만, 탈철 공정을 추가하여 순도 75%의 니켈 매트를 생산할 계획입니다. 생산된 니켈 매트는 POSCO가 광양에 건설 중인 고순도 니켈 정제공장으로 판매되어, 습식정제를 통해 순도 99.9%의 니켈로 만들어진 뒤, 황산니켈이 생산됩니다. 정제공장은 2024년 완공될 예정이며, 연 2만톤 규모의 생산능력을 가지고 있어 황산니켈 9만여톤을 생산할 수 있습니다. 생산된 황산니켈은 광양에 있는 포스코케미칼 양극재 공장에 판매될 예정입니다.

 

 포스코홀딩스는 레이븐소프(Raventhorpe Nickel Operation)에서 구입한 니켈 MHP(Mixed Hydroxide Precipitate, 수산화침전물)를 활용하여 황산니켈을 생산하는 두 번째 방식도 갖추고 있습니다.  포스코홀딩스는 2021년 10월 레이븐소프 지분의 30%를 2.4억 달러에 인수하여 안정적인 니켈 MHP 공급을 확보하였습니다. 이 방식에서도 생산된 니켈 MHP는 POSCO가 광양에 신설할 정제공장에서 황산니켈(니켈 함량 22%)로 생산될 예정입니다. 연 1.5만톤 규모의 정제공장은 2023년 착공되어 2024년 완공될 예정이며, 이를 통해 황산니켈 약 6.7만톤을 생산할 수 있습니다. 생산된 황산니켈은 광양에 있는 포스코케미칼 양극재 공장에 판매될 것으로 예상됩니다.

 

 

포스코홀딩스 밸류체인

 

 

그린수소

 

 

 포스코홀딩스의 수소산업은 재생에너지 조건이 우수한 지역에서 녹색수소를 생산하고, 이를 한국으로 운송하여 철강 생산에 사용되는 환원재 및 에너지원으로 활용하여 탄소배출량을 줄이는 것을 목표로 하고 있습니다. 목표 수소 생산능력은 2026년까지 연 7만톤, 2030년까지 연 50만톤, 2040년까지 연 300만톤, 2050년까지 700만톤입니다.

 

POSCO그룹은 POSCO의 수소환원제철과 포스코인터내셔널의 발전사업 자체로도 국내 최대 규모의 수소 수요가 발생할 것으로 예상됩니다.  포스코홀딩스는 2050년 생산목표 중 700만톤의 수소 중 POSCO그룹 내부 수요가 500만톤으로 추정하고 있습니다. 이 중 수소환원제철용은 370만톤, 수소발전용은 130만톤입니다.

 

 포스코홀딩스는 현재 철강 제조 공정에서 발생하는 부생가스와 LNG를 이용하여 연 7,000톤의 수소를 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 현재는 약 3,500톤의 부생 수소를 제철소 조업과 발전에 사용하고 있으며, 향후 설비 가동률 증대와 투자를 통해 2026년까지 연 7만 톤의 부생수소를 연료전지 및 모빌리티 용도로 공급할 계획입니다.

 

또한, 블루수소를 통해 생산 능력을 확대할 예정입니다. 2030년까지 연 50만톤을 생산하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 해외 가스전에서 생산된 블루수소를 암모니아 형태로 국내에 도입할 예정입니다. 이를 위해서는 이산화탄소의 포집과 활용, 저장 기술인 CCUS가 필수적입니다.  포스코홀딩스는 2022년 12월 말레이시아 페트로스와 제철소에서 발생하는 이산화탄소와 블루수소를 만들 때 나오는 이산화탄소를 포집하여 말레이시아 사라왁주 해상의 고갈유 가스전에 저장하는 사업에 대한 타당성 분석을 진행할 예정이며, 한국에서의 이산화탄소 포집부터 말레이시아까지의 이산화탄소 운송, CCS 인프라 설비 구축, 이산화탄소 주입 및 저장 등에 대한 구체적인 논의를 시작할 예정입니다.

 

또한, POSCO는 국내 최대 수소 생산 및 판매 전문 기업인 어프로티움과 CCU 사업에도 협력 중입니다. 어프로티움은 국내 유통되는 산업용 수소의 약 40%를 공급하는 국내 최대 수소 전문 기업이며, 2022년 9월 MOU를 통해 2026년까지 2,000억원 이상을 투자하여 천연가스 개질 및 이산화탄소 포집 설비를 설치한 뒤 연 4만톤의 수소를 생산하고, 여기서 발생하는 이산화탄소는 전량 회수하여 산업용 원료로 활용할 계획입니다.

 

 포스코홀딩스는 그린수소를 통한 생산능력 확대를 통해 탄소중립을 달성하고자 하며, 2040년까지 블루/그린수소 300만톤, 2050년까지 700만톤으로 생산능력을 단계적으로 확대할 계획입니다. 그린수소 프로젝트는 오만, 호주, 인도 등 재생에너지 여건이 좋은 지역에서 검토 중이며, POSCO홀딩스는 오만 정부가 추진 중인 '멀티 GW 그린 암모니아 프로젝트' 참여를 추진하고 있습니다. 이 프로젝트가 진행되면 연간 10만톤의 그린 암모니아를 생산할 수 있으며, 생산량은 향후 120만톤까지 확대될 것으로 예상됩니다.

 

호주에서는 태양광/풍력 등 재생에너지를 기반으로 그린수소를 생산하고, 이를 이용하여 친환경 철강 원료인 HBI(Hot Briquetted Iron)를 생산할 예정입니다. 핸콕(Hancock)과 MOU를 맺고 사업 타당성을 검토 중이며, 핸콕이 보유한 호주 광산을 공동 개발하여 고품질의 철광석을 확보하고, 수소를 환원제로 활용하여 이산화탄소 발생량을 줄이는 저탄소 HBI 제조 공장을 신설할 예정입니다.

 

또한,  포스코홀딩스는 인도의 재생에너지 기업인 그린코(Greenko)와 MOU를 체결하여 협력할 예정입니다. 그린코는 재생에너지 설비규모가 7.2GW에 달하며, 풍력, 태양광 등 재생에너지를 최대한 활용하여 경쟁력 있는 가격으로 전력을 공급하는 사업모델에 주력하고 있습니다.

 

 

 

리튬 시장전망

 

 

2050년에 탄소중립을 달성하기 위해서는, 에너지 전환용 리튬 수요가 현재보다 10년 뒤에는 6배, 20년 뒤에는 17배 증가해야 합니다. 전체적으로, 에너지 전환의 비중은 현재 79%에서 2030년에는 95%, 2040년에는 97%까지 상승할 것으로 예상됩니다. 전체 리튬 수요 역시 10년 뒤에는 5배, 20년 뒤에는 14배까지 증가할 것으로 예상됩니다.

 

2022년 기준 리튬 수요는 69만톤 LCE인데, 이 중 54만톤 LCE(79%)가 에너지 전환용으로 사용될 것으로 추정됩니다. 그 중에서도, 전기차 배터리 수요가 51만톤 LCE(94%)를 차지하며, ESS 배터리용 수요는 3만톤 LCE(6%)를 차지합니다. 전기차 배터리 수요가 전체적인 비중과 증가 속도를 고려했을 때, 향후 리튬 수요의 주요 드라이버가 될 것으로 예상됩니다.

 

현재 사용되거나 향후 사용될 배터리의 kWh당 리튬 수요는 크게 차이가 나지 않기 때문에, 전기차 판매량이 향후 리튬 수요 증가를 결정하는 요소가 될 것입니다. 탄소중립을 달성하기 위해서는, 2030년에는 약 5,900만대의 전기차가 판매되어야 합니다. 이는 2022년의 판매량보다 5.5배 많은 양입니다. 2040년에는 1.4억대의 전기차가 판매되어야 하며, 이는 2022년보다 13.2배 많은 양입니다. 따라서, 탄소중립을 위한 전기차 배터리용 리튬 수요는 2030년에는 314만톤 LCE로, 2022년보다 6.2배 더 많이 필요하게 될 것입니다. 2040년에는 891만톤 LCE로, 2022년보다 17.5배 더 많이 필요하게 될 것입니다.

 

 

 

철강 시장전망

 

 

2050년에 탄소중립을 달성하기 위해서는 에너지 전환을 위한 철강 수요가 현재보다 10년 후에는 4.5배, 20년 후에는 2.7배 증가해야 합니다. 하지만, 전체 철강 수요에서 에너지 전환 비중이 크지 않기 때문에(2030년 5%, 2040년 3%) 전체 수요 증가를 견인하기는 어려울 것입니다.

 

현재(2022년) 철강 수요는 20억톤이며, 그 중 에너지 전환용 철강 수요는 2,753만톤으로 추정됩니다. 이 중 1,606만톤(58%)은 풍력 수요이고 639만톤(23%)은 태양광 수요입니다. 전체 철강 수요를 증가시키기는 어려울지 몰라도 재생에너지 관련 철강 수요는 상대적으로 고성장할 것으로 예상됩니다.

 

육상 풍력 1MW에 사용되는 철강 수요는 평균적으로 154톤이고, 해상 풍력은 186톤입니다. 하지만, 기술의 발전으로 터빈 용량이 커져 풍력 발전기 수가 감소할 것이고, 부유식 해상풍력은 고정식 해상 풍력보다 적은 철강을 필요로 하기 때문에 해상 풍력에 쓰이는 철강 수요는 감소할 것으로 예상됩니다. 이에 따라, 탄소중립을 위한 풍력 철강 수요는 2030년에는 9,231만 톤으로 2022년보다 6배, 2040년에는 5,060만톤으로 2022년보다 3배 더 필요할 것으로 예상됩니다.

 

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