Special 첨단 모빌리티용 융복합 소재기술 및 산업응용 동향(1)

마그네슘 supply chain의 안정화 국내외 추진현황

유봉선_한국재료연구원 마그네슘연구실 책임연구원
배준호_한국재료연구원 마그네슘연구실 책임연구원
문병기_한국재료연구원 마그네슘연구실 책임연구원

1. 마그네슘 원소재의 공급망 risk발생

2023년 중국은 반도체에 쓰이는 갈륨, 게르마늄 수출 통제에 이어, 추가로 배터리 음극 소재인 흑연 수출도 제한하는 등 원자재 수출통제를 통한 자원무기화 전략을 점차적으로 강화하였다. 그렇다면, 전 세계 수요시장의 90%를 중국이 공급하는 마그네슘이 다음 순위가 되는 건 아닐까?
  2021년 9월 중국의 호주산 석탄 수입금지 조치와 더불어 중국 정부의 이산화탄소 배출 규제강화에 따라 석탄 에너지를 주로 사용하는 중국의 마그네슘 제련공장이 일시적으로 가동을 중지하는 시점이 있었다. 이로 인해 전 세계 마그네슘을 독적적으로 공급하던 중국으로부터 마그네슘 공급망 위기가 발생하였으며, 원소재 가격이 4배 이상 치솟으면서 일부 기업들은 가격과 관계없이 소재수급이 단절되는 전무후무한 사태에 직면하였다. 가장 큰 타격을 받았던 산업은 마그네슘 부품의 최종 수요처인 자동차 산업이었으며, 유럽과 구미의 자동차 업계에선 그 후 마그네슘 공급위기에 보다 적극적으로 대응하기 위한 정책 및 산업구조 변화를 빠르면서도 강력하게 추진하고 있다.

그림 1. 마그네슘 소재 공급위기에 따른 가격변화, 20240115 Trading Economics

  연간 약 2.5만 톤의 마그네슘을 사용하는 국내에서도 2021년 마그네슘 공급위기시 엄청난 어려움을 겪었으며, 정부 차원에서도 대응방안 수립에 적극 나서고 있다. 산업부에서는 마그네슘 공급위기에 따른 장단기 매뉴얼 작성 및 원소재 비축사업의 추진과 더불어, 소재부품기술개발사업을 통해 마그네슘 제련관련 기술개발을 지원하고 있다. 본 고에서는 이와 같은 마그네슘 원소재 공급위기에 대응하기 위한 소재 선진국의 정책 및 산업 인프라 구축현황을 소개함으로써 보다 적극적이고 체계적인 우리의 대응방안을 마련하는데 도움이 되고자 한다.

2. 중국의 독점적 마그네슘 원소재 공급구조

1990년대 이전 마그네슘 원소재의 대부분은 유럽과 미국이 주도하는 전기분해 방법으로 생산해 왔으나 1990년대 중반 중국이 마그네슘을 저비용의 열환원법에 의해 제조하기 시작하면서 마그네슘 공급시장은 중국이 독점하는 구조로 완벽하게 전환되었다. 이와 같은 변화는 고비용 공정인 전기분해법에 비해 중국의 Si을 이용한 열환원법은 저가의 석탄과 저임금의 인력을 활용함으로써 제조비용에서 엄청난 차이가 있었기 때문이다. 2022년 CM그룹에서 취합된 자료에 따르면, 전 세계 마그네슘 생산량은 1백만 톤 정도이며, 그중 91만 톤이 중국에서 생산되고 미국이 4만 톤, 남미가 2만 톤, 러시아가 2만 톤 정도를 차지하는 것으로 보고되었다. 중국에서 수출되고 있는 마그네슘의 국가별 현황을 보면, 네덜란드로 대표되는 유럽으로의 수출이 가장 큰 12만 톤이며, 미국의 소재부품 제조기지라고 할 수 있는 캐나다가 6만 톤으로 두 번째이며, 약 5만 톤에 이르는 한국과 일본의 동북아 시장이 세 번째로 큰 수출시장이다.

 
그림 2. 국가별 마그네슘 생산량 및 중국의 마그네슘의 수출국, CM group 2022

3. 마그네슘 원소재 수요시장 확대전망

미래 모빌리티 시장에서 경량소재인 마그네슘의 사용량이 점차 확대될 것이란 전망은 다양한 기관의 조사에서 전반적으로 일치한다. CM group의 조사에 따르면, 10여 년 전인 2012년 58만 톤이던 마그네슘 원소재 시장은 2022년 약 1백만 톤까지 성장하였으며, 향후 2032년에는 약 1백 7십만 톤으로 크게 성장할 것으로 예측된다. 그럼에도 불구하고 중국의 마그네슘 원소재 제조에 대한 독점적 지배구조는 향후에도 당분간은 해소되지 않을 것으로 전망된다. 2021년 중국의 마그네슘 공급위기가 자동차 산업에 미친 막대한 영향을 실감한 자동차 선진국들은 마그네슘 원소재 시장에 신규로 진입하기 위한 노력을 하고 시작하고 있다. 그럼에도 불구하고 중국의 시장 점유율이 현재의 89%에서 향후 2032년 76%로 크게 개선되지 않을 것으로 예측되는바, 마그네슘 원소재 시장구조의 변화는 단기간에 진행되지 않음을 시사하고 있다.

그림 3. 마그네슘 원소재의 사용량 변화, CM group 2022)

  마그네슘 소재시장은 크게 3가지로 마그네슘 구조재 분야, 알루미늄 첨가원소 분야 그리고 기타 탈산/탈황재의 적용분야로 구성된다. 전망에 따르면 향후 2032년 마그네슘 소재시장의 급격한 성장에 기여하는 가장 큰 요인은 마그네슘 구조재 시장의 확대에 따른 원인이며, 마그네슘 구조재 시장은 전기차로 대표되는 미래 모빌리티 시장에서의 경량소재 적용량의 확대에 기인하는데, 그 사용량은 현재 마그네슘 사용량의 약 두 배 정도로 증가할 것으로 예상되고 있다.

그림 4. 마그네슘 원소재의 사용분야별 수요량 추이, CM group 2022)

  미래 모빌리티 시장에서의 마그네슘 적용량 확대에 대해서는 다양한 기관에서 전반적으로 같은 전망을 하고 있으며, 2022년 공개된 미국의 마그네슘 다이캐스팅 전문회사이며 글로벌 자동차 부품사인 Meridian의 자료에 따르면, 현재 자동차의 중량을 다이캐스팅 주조품만으로도 약 100Kg을 줄일 수 있는 것으로 보고할 정도이다.

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