백금과 팔라듐의 주요 특징

백금과 팔라듐은 귀금속으로 분류되나, 금과는 다르게 대부분의 수요가 산업용이라는 특징이 있다. 백금의 경우, 부식되지 않고 금보다 희소할 뿐만 아니라 미학적으로도 출중하기 때문에 장신구로서의 값어치를 인정받지만, 장신구로서의 수요는 실제 수요의 약 30%에 불과하다. 때문에 금과 같이 안전자산으로써의 가치를 지닌다기보다는 산업용 수요 비중이 높은 은과의 가격 동조화가 이루어진다는 점이 주요 특징이다.

백금과 팔라듐의 주요 차이점: 팔라듐의 주요 수요처는 자동차 촉매제

백금과 팔라듐은 우수한 연성과 산화 반응으로 인해 자동차 매연저감장치 촉매제로 활용된다는 공통점을 지니고 있으나 수요처에 따라 사용되는 비중은 각기 다르다. 팔라듐 수요의 약 83%가 자동차 촉매제인 반면, 백금 수요처는 자동차 촉매제 뿐만 아니라 산업용(화학, 유리, 전자제품 등), 장신구용과 투자용 등으로 다양하다.

백금의 산업용 수요 분야는 크게 비료화학, 유리 제조, 의료용, 석유화학 등으로 나뉜다. 이 중 가장 큰 비중을 차지하는 비료화학과 유리 제조에 있어서는 백금의 중요도가 높다. 암모니아를 만들기 위한 원료인 질소와 수소는 안정된 분자이기 때문에 화학반응을 이끌어내는 역할을 수행하는 백금 촉매제가 필요하다. 또한 백금은 플라스틱과 실리콘 수지 등을 생산하는 데에도 활용되는 등 현대산업에서 차지하는 중요도가 높다.

* 자동차 시장 전반에서 전기차 시장의 침투율이 가파르게 상승하고 있는 국면이나, 중장기적으로는 내연기관 차량의 비중이 더 높은 만큼 자동차 촉매제는 필요하다

* 2050년 탄소중립 달성을 위한 전기차 시장 성장은 필연적으로 자동차 촉매제 시장의 피크아웃을 수반한다. 다만 2024년까지는 글로벌 자동차 시장 내 내연기관 차량에 대한 회복 수요가 존재할 것이고 이와 맞물려 자동차 촉매제 수요도 증가할 것으로 기대된다.

* 코로나19 이후, 팔라듐 가격이 백금 가격 대비 약 2배 이상으로 상승하며 휘발유 차량에서도 팔라듐의 백금으로의 촉매 수요 이전이 포착되고 있다. 전체 자동차 촉매제 시장에서 팔라듐의 비중이 약 74%까지 상승한 이후 2022년에는 69%로 하락하는 양상이다. 반면, 백금의 경우 17.8%에서 23.1%로 상승하는 추세로 자동차 촉매제 산업 내 백금 수요가 증가하고 있다.

자동차 촉매제 수요는 팔라듐이 백금대비 多

자동차 촉매제 수요의 증가는 촉매제향 수요가 80% 이상인 팔라듐 수요에 비례하는 양상을 보인다. 비교적 낮은 온도에서 가동되는 디젤엔진에는 백금이 주로 사용되고, 가솔린(휘발유) 엔진에는 팔라듐이 사용된다. 2015년도 폭스바겐발 디젤 게이트 이후 백금을 주로 사용했던 디젤 차량에 대한 선호도가 감소하고 팔라듐을 사용한 휘발유 차량의 수요가 증가했다. 현재는 촉매제향 팔라듐 수요가 촉매향 백금 수요보다 약 2.5배 더 많은 상황이다.

순환 경제로의 전환, 그린 수소 생산에 필요한 백금 

그린 수소는 수전해 방식(재생에너지에서 생산된 전기로 물을 수소와 산소로 분해)으로 얻는 수소이다. 석유화학 공정의 부산물로 생성되는 부생수소 및 천연가스를 개질해 만든 ‘그레이 수소’와 천연가스 이산화탄소 포집설비(CCUS)를 이용하여 추출한 ‘블루 수소’와 달리 이산화탄소가 배출되지 않는다.

그린 수소를 생산하는 수전해 기술 중 현재 가장 상용화되고 대표적인 방식으로 1)알칼라인 수전해(Alkaline electrolysis, ‘AEC’)와 2)고분자전해질(Polymer electrolyte, ‘PEM’) 수전해가 있다. AEC는 알칼리 전해액을 이용해 물을 전기분해하는 방식이고, PEM은 백금 촉매와 양성자 교환막 장치를 이용해 수소를 생산하는 방식이다. PEM 수전해는 순수한 물을 원료로 사용하고 생산된 수소의 순도가 매우 높기에 현재 가장 각광받고 있는 기술이다. PEM 수전해는 AEC 수전해보다 높은 전류밀도에서 수소 대량 생산이 가능하다는 장점을 지닌 바 해당 시장의 견조한 성장이 예상된다.

PEM 수전해 기술은 재생에너지 발전을 통해 생성된 에너지를 다시 수소로 분해하여 저장해두는 역할을 한다. PEM 수전해는 재생에너지와 전기 시스템을 연결하는 중요한 매개체 역할을 담당하고 있다.

비철금속 산업은 수직계열화가 될수록 가치가 높아진다. 광물의 수요는 늘어나는 한편, 탈세계화 및 비용의 증가 등으로 인해 지속적이고 안정적인 광물의 조달은 쉽지 않아지게 되기 때문이다. 안정적으로 본인의 공급망을 가져갈 수 있는 업체들이 수요가 늘어나는 시점에서 안정적으로 광물을 조달할 수 있어 시장 지배력에서 우위를 점할 수 있다.

우리나라 업체들은 세가지 전략 중 리사이클링과 신사업(배터리 소재)에 방점을 두고 미래를 대비하고 있다. 리사이클링은 비교적 어려운 1 차 채굴을 보완해주면서도 개화하는 리사이클링 시장을 이미 기반을 닦아둔 제련업을 통해 손쉽게 선점할 수 있다는 이점이 있다. 한편 다운스트림으로도 진출하고 있는데 이는 제련업에서 부가가치 창출을 끝내는 것이 아니라 시장을 확대하는 방식이다. 한국 비철금속 업체들은 제련업을 바탕으로 한 금속 원료에 대한 기술을 바탕으로 배터리 소재에 진출하고 있고 있어 업스트림 업체들보다 먼저 빠르게 시장에 진입할 수 있다고 본다. 또한 우리나라 Cell 업체들과 긴밀한 협업을 통해 소재에 진출하기 때문에 리스크 또한 업스트림 업체보다 적다고 판단한다.

대표적 산업용 금속인 구리도 신재생 에너지, 전력 인프라 증설에 따라 지속적인 수요성장이 기대된다. 구리는 석탄발전, LNG발전 같은 전통 에너지원보다 풍력, 태양광 같은 신재생 에너지에서 훨씬 많은 양이 사용된다. 또한 앞으로 신재생 에너지 확대에 따라 이를 전달하는 전력망의 확충도 필요하다. IEA에 따르면 지속 가능한 발전 시나리오 하에서 구리 수요는 2040년까지 CAGR 5%로 2.7배 성장을 전망하고 있다.

- 글로벌 리튬 생산은 상위 6개 기업이 전체 생산의 약 60% 가량을 차지하고 있다.

- 15년전만 해도 배터리용 리튬 수요는 전체 리튬 가운데 19%에 불과했기 때문에 메이저 광산업체들의 진출이 제한적이었다.

- 전세계 제련 리튬 화합물 생산의 65%를 중국이 차지하고 있는데 이는 염호 및 경암에서 리튬을 추출하는 기술을 확보한 상황에서 제한적인 환경규제와 낮은 생산원가 때문에 가능했다.

- 특히 수산화리튬의 경우 중국 점유율이 75%에 달한다.

- 한국 입장에서는 배터리용 리튬을 전량 수입에 의존하고 있고 특히 중국으로부터의 수입이 64%에 달하기 때문에 국내 자체 리튬 양산 확대가 필수적으로 앞서 언급한대로 POSCO홀딩스의 역할이 더욱 중요해질 전망이다.

- 니켈 제련에서도 습식 공정 확대가 예상되는데 지난 5월 인도네시아 정부는 고순도 니켈 사프로라이트 광석 고갈에 대응하기 위해 건식 제련소 신규 건설을 제한하기로 결정했다. 참고로 현재 인도네시아에서 추진 중인 니켈 제련 프로젝트는 모두 습식 방식을 채택했다

- 리튬을 정광에서 추출하는 경암형 방식도 습식 제련 방식에 기반을 두고 있다. 경암형 리튬 추출엔 습식방식인 산처리법과 알칼리 처리법이 사용되는데 산처리는 황산을 주된 용매로, 알칼리는 소다회와 석회석을 함께 사용해 배소와 침출을 거듭해 고순도 리튬을 추출한다.

- 건식 제련이 열을 가하는 방식이었다면, 습식 제련은 정광을 화학약품에 용해한 뒤 전기 분해를 통해 금속을 추출한다

- 주로 저품위나 용융하기 힘든 광석 등에 습식 제련을 적용하고 있으며, 화학적 친화력이 큰 금속일 때에는 습식으로 중간물질을 만들어 빼내기 쉬운 원소상태로 만든다.

- 오늘날 구리, 아연 등 원소의 제조에도 습식 제련이 실시되는데 특히 아연은 황산을 용매로 하는 습식 제련으로 대량 생산된다

- 최근에는 폐배터리 회수 과정에서 습식공정이 주목받고 있다. 대량 생산 측면에서는 건식공정이 유리하지만, 추출된 슬래그는 리튬 순도가 낮아 해당 공정에선 리튬 회수가 불가능하다.

- 습식 제련은 건식 제련을 거친 슬래그와 전처리를 거친 폐배터리에서 과산화수소를 통해 수용액 상태를 만들어 리튬과 코발트 등의 고순도 금속 추출을 가능하게 만든다.

2021년 내연기관 자동차의 전기차 전환에 따른 추가 동 수요는 42만톤으로 추정되며, 2028년에는 206만톤, 2030년에는 282만톤의 신규 동 수요가 창출될 것이다. 여기에 충전을 위한 인프라 확대도 동 수요의 증가 요인으로 작용할 것이다. 글로벌 소재업체인 Teck은 2021년 대비 2030년까지 EV 확산에 따라 발전 22.8만톤, 송배전 30만톤, 충전 4.7만톤 등 총 56.9만톤의 동이 추가로 필요할 것으로 예상한다. 2021년 전기차에 의한 동 수요는 235만톤으로 추정된다.

위의 두 가지 요인에 의해 2025년 337만톤, 2028년에는 438만톤, 2030년에는 532만톤의 신규 동 수요가 창출될 것이다. 결국 동 수요는 중장기적으로 우상향 할 것이며, 2023년과 2024년 동 수요는 각각 2,636만톤과 2,727만톤으로 2.6%와 3.5% 증가할 것이다.