파퓰러 사이언스 뉴스: 코발트 산업 체인

코발트는 독특한 물리적·화학적 특성으로 인해 다양한 첨단 기술 분야에서 널리 사용되는 중요한 금속 자원입니다. 고성능 소재에 대한 전 세계 수요가 지속적으로 증가함에 따라 코발트의 전략적 중요성은 더욱 부각되고 있습니다. 코발트 채굴, 제련 및 하류 응용 분야 가치 사슬에 대한 심층적인 이해는 현대 산업과 신기술 분야에서의 발전 추세를 파악하는 데 도움이 되며, 동시에 자원의 합리적 이용과 지속 가능한 발전을 촉진합니다.

코발트 산업 사슬은 상류 채굴 부문, 중류 제련 부문, 하류 소비 부문으로 나뉩니다.

I. 상류 공급 시장 구조

전 세계 코발트 자원은 매우 집중되어 있습니다. 미국 지질조사국(USGS)에 따르면, 전 세계 확인된 코발트 매장량은 총 1,100만 톤입니다. 코발트 자원 분포는 극도로 불균등하여 콩고민주공화국(DRC) 및 호주 등의 국가가 가장 자원이 풍부한 지역입니다.

중국의 코발트 자원은 주로 수반 광석에서 비롯되며, 일반적으로 구리, 니켈, 철 광석과 공존합니다. 현재 중국 내 24개 성(자치구)에 걸쳐 150개의 알려진 코발트 광산이 있습니다. 중국 코발트 광석의 품위는 상대적으로 낮으며, 코발트는 대부분 부산물로 회수됩니다. 낮은 회수율, 복잡한 가공 공정 및 높은 생산 비용으로 인해 중국은 여전히 코발트 자원 수입 의존도가 높습니다.

SMM 평가에 따르면, 2024년 전 세계 코발트 원자재의 71%가 구리-코발트 광석에서 비롯될 것입니다. 현재 코발트 공급원은 주로 코발트 광석, 재활용 및 기타 채널의 세 가지 유형으로 분류됩니다. 2024년 기준, 코발트의 90%는 1차 코발트 광석에서 비롯되며, 재활용 및 기타 채널은 각각 7%와 3%를 차지합니다. 코발트 광석은 주로 콩고민주공화국(DRC), 호주, 인도네시아 등의 지역에 집중되어 있습니다.

DRC의 지정학적 문제로 인해 원광석 수출에는 특정 제한이 있습니다. 일반적으로 코발트 중간 제품(즉, 코발트 함량 약 30%의 조수산화코발트)이 중국 항구로 선적됩니다.

건식 제련 공정은 심각한 오염을 유발하기 때문에 주로 습식 제련 방식이 채택되어 구리-코발트 합금보다 코발트 중간 제품이 더 많이 생산됩니다. 또한, 배터리 스크랩 및 합금 폐기물과 같은 재활용 원자재도 코발트 원자재 공급의 일부를 구성합니다.

현재 주요 코발트 광산 회사로는 뤄양 몰리브덴 그룹(Luoyang Molybdenum Group Co., Ltd.), 스위스 소재 글렌코어(Glencore), 유라시아 천연자원 공사(Eurasian Natural Resources Corporation), 그리고 중국 비철금속 광업 공사(China Nonferrous Mining Corporation)가 있습니다. 대형 코발트 광산 회사의 시장 점유율은 꾸준히 증가해 왔습니다. 뤄양 몰리브덴과 글렌코어 간의 치열한 경쟁은 단일 광산 회사가 코발트 가격을 지배하고 통제할 수 있었던 시대를 종식시켰습니다.

II. 중류 제련 개요

정제 코발트 공급 측면에서는 주로 금속 코발트와 코발트 화합물로 나뉩니다. 금속 코발트는 주로 코발트 분말과 전해 코발트로 분류됩니다. 코발트 분말은 주로 초경합금(경질 합금)에 사용되며, 전해 코발트는 주로 초내열 합금, 초경합금 및 자성 재료에 사용됩니다. 코발트 화합물은 주로 황산코발트와 염화코발트를 포함합니다. 황산코발트는 주로 삼원계 전구체에 사용되며, 염화코발트는 주로 사산화삼코발트(Co₃O₄)에 사용됩니다. 둘 다 리튬 이온 배터리 양극재의 중요한 구성 요소입니다. 또한 탄산코발트, 질산코발트, 수산화코발트, 수산화코발트와 같은 다른 화합물도 있습니다.

코발트염은 코발트의 화합물입니다. 일반적인 코발트염 제품으로는 황산코발트, 염화코발트, 질산코발트, 아세트산코발트, 탄산코발트, 산화코발트가 있습니다. 이 중 황산코발트(CoSO₄)는 가장 널리 사용되는 코발트염으로, 주로 전기 자동차, 전기 이륜차 및 특수 목적 차량에 최종적으로 사용되는 리튬 이온 배터리 양극재 NCM 및 NCA용 삼원계 전구체 생산에 사용됩니다. 염화코발트(CoCl₂)는 휴대폰, 태블릿, 노트북과 같은 전통적인 디지털 소비자 전자 제품뿐만 아니라 드론, 전자 담배, 전동 공구와 같은 새로운 소비자 제품을 포함한 소비자 애플리케이션에서 흔히 발견됩니다. 탄산코발트(CoCO₃), 질산코발트(Co(NO₃)₂), 수산화코발트(CoC₂O₄)는 주로 촉매, 안료/탈색제, 페인트 및 잉크 건조제, 고무 접착제, 동물 사료와 같은 화학 응용 분야에 사용됩니다.

전 세계적으로 코발트염 생산은 중국이 주도하고 있으며, 중국은 현재 세계 최대의 코발트염 생산국이자 수출국입니다. 중국 내 주요 생산 지역으로는 후난, 장시, 광시, 장쑤, 저장성이 있습니다. 이 중 후난의 주저우와 헝양은 전통적인 코발트염 생산 기지로, GEM Co., Ltd. 및 China Cobalt New Materials와 같은 선도 기업의 본거지입니다. 장시의 간저우와 이춘은 지역 자원과 리튬 배터리 산업 사슬에 의존하여 빠르게 발전했습니다. 장쑤와 저장은 주로 고급 소재 가공 기업이 위치해 있습니다.

III. 하류 수요 부문 분포

전 세계 코발트 수요는 주로 디지털 기기, 신에너지 자동차(NEV), 에너지 저장 장치 등 리튬 배터리 부문과 초내열 합금, 초경합금, 촉매, 세라믹 안료, 자성 재료, 유기 재료와 같은 전통 산업에서 발생합니다.

스마트폰의 광범위한 보급으로 디지털 배터리 및 자성 재료 분야의 코발트 수요가 가속화되는 반면, 전통 산업의 수요 비중은 상대적으로 안정적으로 유지되고 있습니다. 신에너지 자동차 시장의 폭발적인 성장은 한때 전기 자동차 부문의 코발트 수요를 급증시켰습니다. 그러나 최근 몇 년간 리튬인산철(LFP) 배터리 시스템의 영향과 니켈-코발트-망간(NCM) 배터리 화학에서 코발트 함량을 낮추는 추세로 인해 전기 자동차 부문의 코발트 수요는 점차 약화되었습니다.

2025년에는 소비자 가전 및 전통 부문의 성장에 힘입어 전 세계 코발트 수요가 약 236,569톤으로 완만하게 증가할 것으로 예상됩니다. 이 중 신에너지 자동차 배터리 산업의 코발트 수요 비중은 28%로 감소할 것으로 전망됩니다. 한편, 중국의 국가 보조금 정책, AI 붐 및 전자 기기의 빠른 세대 교체 영향으로 소비자 전자 제품 부문의 코발트 수요는 증가하여 그 비중이 36%까지 확대될 수 있습니다.

휴대폰, 노트북, 태블릿과 같은 전통적인 3C 디지털 제품 외에도 신흥 분야의 급속한 발전은 리튬 배터리 시장에 새로운 성장 기회를 가져왔습니다. 예를 들어, 전동 공구, 전기 이륜차, 드론의 급속한 확장과 웨어러블 기기, 스마트 스피커, 휴대용 의료 기기와 같은 새로운 소비자 전자 제품의 지속적인 출현은 최종 사용 애플리케이션 시나리오를 더욱 확장하여 리튬 이온 배터리에 대한 수요를 견인하고 있습니다.

미래에는 소비자용 리튬 배터리에 대한 전 세계 수요는 새로운 전자 소비자 제품이 주도할 것이며, 전통적인 디지털 소비자 전자 제품의 비중은 점차 감소할 것입니다. 빠른 기술 반복과 광범위한 적용 시나리오로 인해 새로운 전자 제품은 소비자용 리튬 배터리 시장의 주요 성장 동력이 될 것으로 예상됩니다.

2024년에는 새로운 디지털 소비자 부문의 수요가 리튬 배터리 수요의 39%를 차지할 것으로 예상되며, 이 비중은 계속 증가할 전망입니다. 이 중 드론 산업은 현재 급속한 발전 단계에 있으며 새로운 소비자 전자 시장의 중요한 구성 요소입니다. 기술 발전과 응용 시나리오 확대에 따라 드론 시장은 빠른 성장을 유지할 것으로 예상됩니다.

최근 몇 년간 군사 및 항공우주 산업의 발전에 힘입어 중국의 정제 코발트 생산 능력이 점차적으로 방출되었습니다. 정제 코발트는 주로 초내열 합금에 사용됩니다. 중국 항공 부문의 급속한 성장과 방위 산업의 수요 증가로 인해 코발트 기반 초내열 합금 시장은 괄목할 만한 성장을 달성할 것으로 예상되며, 2024년에는 연간 수요가 크게 증가할 것으로 전망됩니다.

또한 정제 코발트는 자성 재료 분야에서도 사용되며, 주로 사마륨-코발트(SmCo) 영구 자석에 대한 수요에 의해 주도됩니다. 2024년에 SmCo 자석은 주로 통신 기지국, 고온 모터 및 기타 특수 모터 응용 분야에 사용될 것으로 예상됩니다. 시장은 여전히 상당한 성장 잠재력을 보유하고 있습니다.

앞으로 초내열 합금 및 자성 재료 시장이 지속적으로 확대됨에 따라 코발트 소비는 더욱 증가할 것으로 예상됩니다.