포스코, 수산화리튬 국산화…“철강은 탈탄소”

전남 율촌단지 포스코필바라리튬솔루션 제1공장 가보니…

광양 포스코필바라리튬솔루션 원료창고에 리튬광석 원료(스포듀민)가 쌓여 있다. 포스코 제공

호주서 들여온 광석에서 전량 수입해오던 ‘핵심 소재’ 직접 생산
2차전지 소재부터 폐배터리 재활용까지 세계 첫 ‘일관 체계’ 구축

“지금 보이는 가루가 리튬광석(원광)을 처리해 리튬 함량을 5~6배 높인 리튬정광(스포듀민)입니다. 리튬광석 1000㎏에서 수산화리튬 25㎏을 얻을 수 있습니다.”

지난 25일 전남 율촌산업단지 포스코필바라리튬솔루션 제1공장을 찾았다. 원료 보관 창고에 들어서니 가로·세로·높이가 151·50·28m인 대형 컨베이어벨트에 산처럼 쌓여 있는 회백색 가루가 눈에 띄었다. 고운 모래처럼 보이기도 한 이 가루의 정체는 수산화리튬을 만드는 데 쓰이는 스포듀민이다. 이현우 포스코필바라리튬솔루션 기술품질부장은 “스포듀민은 호주 리튬 광산에서 채굴한 리튬광석을 곱게 간 것”이라고 설명했다.

먼저 스포듀민을 1000도에서 구우면 부피가 1.3배 이상 불어나 리튬을 빼내기에 유리한 조건이 된다. 식힌 스포듀민은 대형 맷돌로 곱게 간 뒤 황산과 섞어 250도에서 한 번 더 가열한다. 이를 다시 물에 녹인 뒤 건조하면 최종 제품인 수산화리튬이 생산된다.

리튬은 전기차용 2차전지를 구성하는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막 중 양극재의 핵심 소재로 쓰인다. 특히 고성능 삼원계(니켈·코발트·망간 등) 배터리의 인기로 니켈과 합성이 용이한 수산화리튬 수요가 커졌다.

포스코홀딩스는 2021년 호주 광산개발사인 필바라미네랄스와 82 대 18의 지분율로 합작해 포스코필바라리튬솔루션을 세웠다. 지난해 11월 2만1500t 규모의 1공장을 준공했으며, 근처에 2공장은 오는 9월 완공될 예정이다. 두 공장의 수산화리튬 생산량은 연산 4만3000t으로, 전기차 약 100만대용 규모다.

이로써 포스코는 전량 수입에 의존하던 수산화리튬 생산을 국산화했다. 이복형 포스코필바라리튬솔루션 경영기획실장은 “호주에서 원료를 확보해 한국에서 가공하기 때문에 전 생산과정이 미국과 FTA(자유무역협정) 체결국 내에서 이뤄지는 만큼 미 인플레이션 감축법(IRA) 혜택까지 기대할 수 있다”고 말했다.

포스코는 2차전지 소재 대표 원료인 리튬·니켈 확보와 이를 활용한 양극재·음극재 생산, 폐배터리 재활용까지 글로벌 유일의 풀 밸류체인(가치사슬)을 구축했다. 광양 율촌산단에는 포스코퓨처엠의 양극재 공장과 포스코필바라리튬솔루션의 2차전지용 수산화리튬 공장, 포스코HY클린메탈의 사용 후 배터리에서 핵심 광물을 뽑아내는 리사이클 공장까지 모여 있어 ‘친환경 자원 순환체계’를 완성했다.

포스코는 그룹의 뿌리인 철강산업에서도 무탄소 철 생산기술을 선점하기 위해 총력을 기울이고 있다.

지난 24일 언론에 처음 공개한 포항제철소 내 전기용융로 시험설비(파일럿 ESF)는 차세대 탈탄소 제철시대를 위한 연구시설로, 올해 1월 완공했다. 전기용융로 시험설비는 다양한 형태와 품질의 직접환원철을 전처리 과정 없이 그대로 사용할 수 있어 이산화탄소 발생을 줄인다.

앞서 포스코는 1992년부터 쇳물 생산 시 수소 25%를 사용하는 저탄소 기술인 ‘파이넥스(FINEX)’를 개발해 운영 중이다. 하이렉스는 수소 비율을 100%로 올린 수소환원제철 공정이다.

포스코는 2030년까지 연구·개발을 지속해 하이렉스 상용기술 개발을 완료한다는 목표를 세웠다. 윤영식 하이렉스추진반 부장은 “아직 전 세계에 100% 수소만 사용한 환원로는 상용화되지 않았다”며 “탄소를 수소로 대체하겠다는 꿈을 현실화하겠다”고 말했다.

광양·포항 | 이진주 기자 jinju@kyunghyang.com