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리튬 생산공정은 크게 상(上)공정과 하(下)공정으로 나뉨.
상공정은 리튬 광석을 황산리튬으로 만드는 공정이며, 하공정은 상공정에서 만들어진 황산리튬을 수산화 리튬으로 만들어주는 공정임.

이때 수산화리튬으로 만드는 방법에 따라, 포스코형과 상용화 형으로 분류됨.

포스코형은 포스코가 자체개발한 방식으로 전기투석을 통해 황산리튬을 수산화리튬으로 만드는 방법으로 부산물을 발생시키지 않고 부원료 투입량이 적어, 친환경적이고 유지 관리비가 낮은 방식임.

상용화형은 화학반응을 통해 수산화리튬을 만들어주는 방식으로 중국에서 이미 10기 이상 가동 중인 안정화된 공정임.


https://www.poscochemical.com/pr/view.do?num=507
중국은 낮은 환경기준, 저렴한 생산비, 높은 리튬 추출 기술을 갖추고 있어 세계 각국에서 채굴된 리튬은 중국으로 운반된 후 고순도 리튬 화합물로 제련되고 있음.

특히 수산화리튬은 중국이 확실한 기술적 우위와 생산 이점을 보유하고 있어 중국의 수산화리튬 제련 점유율은 75%에 달함.
22년 생산되는 수산화리튬 51만톤 LCE 중 약 75%를 중국이 생산할 것으로 전망

한국은 2022년 기준 16.2억 달러(비중 64%)를 중국으로부터 수입하고 있어 리튬의 중국 의존도가 전세계에서 가장 높은 상황임.
미국의 IRA 발효, ESG 기준 강화 등 리튬에 대한 환경 및 원산지 이슈가 강화되고 있어 한국의 높은 중국산 리튬(탄산리튬, 수산화리튬)의 의존도는 향후 국내 업체들에게 불이익이 커질 것으로 보여, 국내 업체들의 중국 의존도 탈피 노력이 매우 시급한 상황임.

포스코케미칼의 경우, 자체적으로 수산화리튬 생산이 가능하나, 에코프로비엠(고순도 생산에 어려움을 겪고 있음), 엘앤에프, LG화학 등의 업체들의 수산화리튬 공급선 다변화가 매우 시급한 상황으로 보여지고 있음.

발췌 : 글로벌 공급망 분석센터 발간, 배터리 핵심 원자재 공급망 분석 : 리튬 (2022년 21호)
리튬의 생산은 1 – 2년 단위로 계획되고, 개발기간도 4 - 7년으로 길어 공급이 수요의 변동을 즉각적으로 반영하지 못하는 비탄력적 공급구조를 지니고 있어, 수급 불일치 현상이 매우 빈번하게 발생함.

또한 리튬 생산은 자본 집약적 성격을 가지고 있어 대규모 투자를 요하나 가격 급락 시 기업은 생산을 중단하거나 감산하는 경향이 있음. (리튬 생산을 위한 프로젝트는 최소 1억 달러, 최대 10억 달러 이상이 소요됨)

2017년 리튬 생산량은 전년 대비 80% 성장하였으나, 2018년 공급과잉으로 가격이 하락하여 후발 기업들은 높은 생산원가로 도산하기도 하였으며, 코로나로 인해 공급이 더욱 축소된 반면 수요가 바로 회복되면서 공급부족이 발생 이후 2022년까지 급격하게 가격이 상승하였음.

2023년부터 공급이 늘어나며, 수요를 초과할 것으로 보여져, 전반적인 리튬 가격은 2023년 이후 점차적으로 안정화되어질 것으로 추정되고 있음.

그러나 수산화리튬의 경우, 현재의 리튬 채굴, 제련 기술이 현재의 수산화리튬 수요를 충족시키기 어려우며, 특히 대부분의 수산화리튬의 경암형에서 생산되기 때문에, 부존자원이 상대적으로 풍부한 염호형에서 많이 생산되는 탄산리튬 대비 공급 증가가 제한적일 것으로 보여짐.

2023년이후 탄산리튬 가격은 하락할 것으로 보여지나, 수산화리튬 가격은 여전히 우상향할 전망


발췌 : 글로벌 공급망 분석센터 발간, 배터리 핵심 원자재 공급망 분석 : 리튬 (2022년 21호)
최근 엔켐 오정강 대표 거버넌스 문제 부각과 Arena Global SK SPC가 보유한 7회차 CB 전환청구권 행사 물량 (22. 11. 18 상장예정, 40% 콜옵션 물량 제외) 433,428주(기준가 60,000원 가정 시 약 260억 규모)의 출회 등으로 3분기 호실적에도 불구하고 엔켐의 주가는 최근 큰 폭의 조정을 보여주었습니다.

엔켐은 거버넌스 문제, 자금조달 문제, 경영권 문제 등 여러 문제점에도 불구하고, 국내 소재업체들 중 가장 공격적으로 증설을 추진하고 있는 업체 중 하나로, 향후 국내 배터리 업체들의 성장에 큰 수혜를 볼 업체로 판단되어집니다.

특히 전해액은 양극재 체인(수산화리튬, 니켈, 전구체, 양극재)와 함께 미국 IRA의 수혜를 가장 크게 볼 수 있는 2차전지 소재임에는 이론의 여지가 없으며, 엔켐은 국내 전해액 업체 중 가장 적극적으로 해외 생산시설을 대응하고 있습니다.

전해액은 그 특성상 선점효과가 매우 중요하기 때문에, 엔켐의 공격적 Capa 증설은 향후 엔켐의 전해액 산업에서의 위치를 확고히 만들어줄 가능성이 높다고 보여지며, 미래 성장성 측면에서 가장 높은 잠재력을 지닌 국내 2차전지 소재업체로 보여집니다.

단기적으로도 LiPF6의 가격이 하향 안정화되면서, 22년 3분기부터 엔켐의 수익구조도 점차적으로 좋아질 것으로 전망되고 있습니다.
엔켐은 24년말까지 14만톤(배터리 약 140Gwh 규모)의 전해액 생산시설을 미국 조지아에 구축할 계획을 가지고 있습니다.

이제 미국에서 생산시설 건설을 검토하고 있는 국내 경쟁업체들 대비, 엔켐은 이미 공장부지를 확보하고 있기 때문에 좀 더 빠른 capa 증설이 가능할 것으로 보여지며, 이는 선점효과가 무엇보다 중요한 전해액 산업에서 엔켐의 가장 큰 경쟁력 중 하나가 될 것으로 보여집니다.
LG엔솔은 엔켐의 SK온과의 특수성 때문에 엔켐 보다 타업체를 통한 전해액 공급을 선호하고는 있지만, 타 업체들이 엔켐 처럼 공격적인 증설을 주저하고 있기 때문에 LG엔솔도 엔켐을 배재하지 못하고 주요 밴더 중 하나로 계속해서 협력관계를 이어갈 수 밖에 없을 것으로 보여지고 있습니다.

현재 미국 IRA의 수혜주로 양극재 체인 그중, 수산화리튬이 시장의 관심을 많이 받고 있으며 관련된 종목들이 연일 상승하고 있는데, 전해액도 미국의 IRA의 가장 큰 수혜를 보는 2차전지 소재 중 하나로 엔켐의 공격적인 capa 투자는 향후 엔켐의 전해액 시장의 메인 플레이어가 될 가능성이 높다고 판단되어집니다.

또한 탄산리튬 가격도 조금씩 하락하는 모습을 보여주고 있으며, 23년부터는 탄산리튬 가격이 좀더 안정화될 것으로 보여지고 있어, 이는 전해액업체들의 이익구조를 개선시킬 것으로 보여집니다.
참고로 탄산리튬을 수산화리튬으로 전환하는 기술을 보유한 포스코홀딩스와 하이드로리튬과 같은 업체들에게도 탄산리튬 가격의 하락은 긍정적인 영향을 미칠 것으로 보여지고 있습니다.

https://n.news.naver.com/mnews/article/011/0004126098?sid=101
● 수산화리튬의 제조 방법

1. 리튬 함유 전구체 원료로부터 직접 수산화리튬을 제조하는 방법

2. 탄산리튬 분말로부터 수산화리튬으로 전환하는 방법


● 탄산리튬을 수산화리튬으로 전환하는 방법

○ 기존 제조 방법
탄산리튬 슬러리에서 수산화캴슘(Ca(OH)2)과의 반응인 Causticization-Carbonation을 이용하여 Li2CO3 + Ca(OH)2 → 2LiOH + CaCO3의 반응을 이용하여 제조

○ 기존제조 방법의 문제점
원료로 사용하는 탄산리튬의 용해도가 낮아 대량으로 수산화리튬을 제조하는데 비효율적, 리튬을 회수하는데 수율이 낮으며, 반응에 사용되는 칼슘 이온이 최종 산물에 불순물이 함유되는 문제가 발생

○ 기존 제조 방법 외 탄산리튬에서 수산화리튬을 만드는 방법

(1) 멤브레인 전기분해법을 이용하여 탄산리튬으로부터 고순도 수산화리튬 수화물을 제조하는 방법

(2) 탄산리튬 슬러리에 수산화칼슘을 첨가하여 150마이크로 크기의 고순도 수산화리튬 분말을 얻는 방법

(3) 탄산리튬 열분해 시 산화리튬과 이산화탄소 가스가 발생하며, 생성된 산화리튬을 물과 반응하여 수산화리튬을 생성하는 방법 등
블로그를 통해서 엔켐에 질문이 있어, 이에 대한 답변을 드리면서 작성한 글입니다.



전해액 업체(엔켐)에 대한 저의 접근은 원자재가격 하락으로 인한 이익률 증가 기대, 타업체대비 공격적인 선행투자로 인하여 선점효과가 중요한 전해액 사업 특성상 한번 자리를 잡으면 배터리 업체들의 생산수량 증가에 따른 수혜를 오롯이 볼 수 있을 수 있다는 전망, 대주주의 거버넌스 문제로 인한 타 업체 대비 상대적으로 경쟁력 있는 주가 등 여러 요인들이 얽혀 있습니다.

그러나 더 근본적인 이유 중 하나는 현재 배터리 업계의 상황이 미국의 공급망 재편(IRA) 움직임이 본격화되면서 많은 것이 바뀌어 가는 과정이라고 보고 있기 때문입니다. (전해액 외에 특히 니켈, 수산화리튬, 전구체, 음극재 등을 다 좋게 보고 있습니다.)

이전까지는 원가경쟁력이 우선시되는 상황이었다면, 미국의 공급망에서의 중국 배제로 인하여 공급의 안정성이 원가경쟁력보다 우위에 있는 상황입니다.
이전까지 배터리업계는 (경쟁사 대비 상대적으로) 최대한 싸게 배터리를 만드는 것이 핵심 경쟁력이었기 때문에 소재부터 부품, 심지어 배터리까지 공급망을 상당부분 중국에 의존할 수밖에 없었습니다.

현대차가 E-GMP 3차물량에 SDI의 배터리를 사용하기로 했다가, 막판에 CATL의 배터리를 사용하기로 결정하는 것에서 볼 수 있듯 원가논리가 모든 것에 우위에 있는 상황이었습니다. 아무리 좋은 배터리라도 비싸면 완성차 업체들이 사용해주지 않았습니다.

때문에 중국과 경쟁강도가 높은 분야(전해액, 음극재, 동박, 분리막 등)는 배터리 핵심소재라고 해도 배터리업체 들과의 가격 협상력에서 높은 위치를 차지할 수가 없는 상황이었습니다.

그러나 중국과의 경쟁강도가 약하거나 한국 기업이 강한 경쟁력을 가지고 있는 분야(하이니켈 양극재, 파우치형 셀 체인관련 등)는 미국의 공급망 재편 움직임 이전에도 배터리 업체와 높은 가격 협상력을 지닐 수가 있었고 이는 바인딩 계약, 원자재 가격 상승분에 대한 높은 가격 전가력 등의 형태로 나타나 이들 업체들이 상대적으로 더 좋은 이익률과 주가 상승률을 보여주었던 것으로 보여집니다.


하이니켈 양극재, 파우치형 셀 등 한국 배터리 업체들이 시장을 선점하고 있는 분야에 속해 있는 기업들(에코프로비엠, 엘앤에프, 율촌화학 등)이 대표적이라고 할 수 있습니다.

즉, 중국과 경쟁강도가 강하냐 그렇지 않느냐가 매우 중요 했다고 보여집니다.


그러나 공급망에서 중국 배제가 화두가 되는 현재 시점에서는 앞으로 많은 것들이 바뀌어 나갈 수 있을 것으로 기대됩니다.

현재 배터리업계는 중국에서 벗어난 공급망 구축에 노력하고 있는 상황이며, 그 대표적인 분야가 수산화리튬, 니켈, 양극재용 전구체, (천연, 인조)음극재 등으로 보여지고 있으며, 이러한 공급망 재구축 과정에서 가장 핵심적 역할을 할 수 있는 기업인 포스코케미칼(POSCO홀딩스)이 시장의 주목을 받고 있으며 여러 논란의 소지가 많이 있지만 하이드로리튬과 같은 수산화리튬 정제기술을 보유한 기업 등이 시장의 높은 관심을 받고 있는 상황입니다.

양극재 체인도 결국 양극재를 제외한 전구체의 대부분을 중국으로부터 수입하였기 때문에 광물부터 전구체까지의 밸류체인을 새롭게 만들어야 하는 상황입니다.


전해액도 이와 비슷한 맥락에서 바라볼 수 있다고 보고 있습니다.

중국이 관련 시장을 선점하고 있었기 때문에 국내 배터리 업체들은 중국과 한국의 여러 기업들로부터 무리 없이 소재를 공급받을 수가 있었고, 이는 배터리업체들이 이들 기업들에 대한 강한 가격협상력으로 작용하여 관련 업체들의 이익률에 부정적 영향을 주어 왔으나 중국이 배제되는 미국시장이 성장에서는 이들 기업들의 협상력이 향후 높아질 것으로 보고 있습니다. (특히 포스코와 엔켐 등)


전해액은 특성상 선점효과가 매우 강하게 나타나는 분야이기 때문에, 성장하는 미국의 초기시장을 누가 선점하냐가 중요하고 중국이 배제된 미국시장에서는 현재 가장 강하게 투자를 진행하는 업체가 향후 성장의 과실을 누릴 수 있다고 보고 있습니다.


전해액과 수산화리튬은 특성상 유통기한과 운송상의 변질의 문제로 인하여 생산시설(전해액은 셀 공장, 수산화리튬은 전구체 제조공장)과 최대한 가까이 위치해야 하기 때문에 다른 소재들 대비 좀 공급망 재편의 수혜를 좀 더 많이 볼 수 있을 것으로 판단하고 있습니다.


이러한 여러가지 면을 고려하면서, 개인적으로 엔켐과 수산화리튬 관련 체인 업체들 그리고 니켈관련 업체들에 관심을 가지고 있습니다.

그리고 전해액과 수산화리튬 정제 업체들은 탄산리튬 가격 하락이 향후 이익률에 긍정적으로 작용할 것으로 보고 있는데, 향후 탄산리튬 가격의 하락은 이들 업체들에 대한 또 하나의 투자포인트로 여기고 있습니다.
2022년 배터리 소재 중 양극재의 주가가 가장 견고했던 이유
2023년 한국 2차전지 산업에서 주목해야하는 3가지 측면


1) 미국 IRA 배터리 핵심광물, 부품 규정


2) GM 험머EV, 포드 F-150 등 최신 배터리 기술을 적용한 양산형 전기차들의 시장 출시 임박

- 하이니켈 양극재, 실리콘음극재, CNT도전재, 특수전해질 및 FEC 등을 비롯한 각종 하이니켈용 첨가제 시장의 본격적 개화


3) LFP배터리 채용 확대에 따른 배터리 소재의 영향

- 리튬에 대한 수요가 계속해서 증가할 것으로 예상

- 2024년으로 예상된 전해액 공급부족의 현실화 가능성

- LFP 배터리용 특수전해질 및 첨가제(VC등) 시장의 확대

- LFP배터리 확대는 국내 배터리 업체들이 LFP대비 가격 경쟁력을 지닌 하이니켈 배터리 확대를 가속화 시킬 것으로 예상 되며, 하이니켈 배터리용 소재시장의 확대로 이어질 수 있음.