니켈 제련 · 가공

니켈 제련 및 가공(Smelting & Processing)은 광산에서 채굴된 니켈 광석을 화학적·열적 공정을 통해 고순도의 니켈 제품으로 변환하는 과정입니다. 이 단계는 니켈 밸류체인에서 원료(광석)와 최종 제품(배터리 소재, 스테인리스강 원료) 사이를 연결하는 핵심적인 중간 단계로, 제련 기술의 선택과 효율성이 프로젝트의 경제성과 환경 영향을 크게 좌우합니다. 니켈 제련 기술은 크게 건식 제련(Pyrometallurgy)과 습식 제련(Hydrometallurgy)으로 구분됩니다. 건식 제련의 대표적인 기술인 RKEF(Rotary Kiln Electric Furnace)는 사프롤라이트 광석을 고온에서 환원하여 페로니켈이나 NPI(니켈 피그아이언)를 생산하며, 주로 스테인리스강 원료로 사용됩니다. 습식 제련의 대표 기술인 HPAL(High Pressure Acid Leaching)은 리모나이트 광석을 고온·고압의 황산 용액으로 처리하여 MHP(Mixed Hydroxide Precipitate)나 MSP(Mixed Sulphide Precipitate)를 생산하며, 이는 배터리급 니켈 소재의 핵심 원료입니다. 최근에는 VAT Leaching(상압산침출), Direct Nickel Process, Enhanced Pressure Acid Leaching(EPAL) 등 새로운 제련 기술이 개발되고 있으며, 이들 기술은 기존 HPAL 대비 낮은 자본 비용과 운영 비용, 그리고 환경 영향 감소를 목표로 하고 있습니다. 인도네시아는 2020년 니켈 원광 수출 금지 이후 세계 최대의 니켈 제련 허브로 부상했으며, 현재 수십 개의 RKEF 및 HPAL 제련소가 가동 중이거나 건설 중입니다. 더존이엔지는 이러한 인도네시아의 제련 산업 성장에 발맞추어, 최적의 제련 기술을 선택하고 글로벌 제련 기업과의 기술 제휴를 통해 배터리급 고순도 니켈 생산을 추진하고 있습니다.

글로벌 니켈 제련 시장은 2024년 기준 약 $47.8B 규모로, 전기차 배터리 수요 증가와 인도네시아의 제련 산업 확장에 힘입어 빠르게 성장하고 있습니다. 2024년 전 세계 정련 니켈 생산량은 약 330만 톤으로, 이 중 인도네시아가 약 52%를 차지하며 세계 최대 니켈 제련국으로 부상했습니다. 중국이 약 20%, 러시아가 약 6%를 차지하고 있습니다. (출처: USGS, International Nickel Study Group) 배터리급 니켈(Class 1, 순도 99.8% 이상) 시장은 전체 니켈 시장의 약 30%를 차지하며, 전기차 시장 성장과 함께 가장 빠르게 성장하는 세그먼트입니다. 2030년까지 배터리급 니켈 수요는 현재의 약 2.5배인 연간 130만 톤 이상으로 증가할 것으로 전망됩니다. HPAL 기술 기반의 MHP 생산은 인도네시아를 중심으로 급증하고 있으며, 2024년 기준 인도네시아의 MHP 생산 능력은 연간 약 50만 톤(니켈 함량 기준)에 달합니다. 이는 2020년 대비 10배 이상 증가한 수치입니다.

인도네시아는 2020년 니켈 원광 수출 금지 정책 시행 이후, 세계 최대의 니켈 제련 허브로 급부상했습니다. 현재 인도네시아에는 100개 이상의 RKEF 라인과 10개 이상의 HPAL 플랜트가 가동 중이거나 건설 중입니다. 주요 제련 산업단지: - 모로왈리 산업단지(IMIP): 술라웨시 중부에 위치, Tsingshan 그룹이 주도, RKEF·HPAL·스테인리스강 일관 생산 체계 구축 - 위다베이 산업단지(IWIP): 할마헤라에 위치, Tsingshan·Eramet 등이 참여, HPAL·RKEF 제련소 운영 - 코나웨 산업단지(KCIC): 술라웨시 남동부에 위치, 신규 HPAL 프로젝트 추진 중 인도네시아 정부는 니켈 제련 산업의 고부가가치화를 위해 2024년부터 NPI 및 페로니켈 수출에 대한 수출세를 부과하기 시작했으며, 이는 국내에서의 추가 가공(배터리 소재 생산)을 장려하기 위한 정책입니다. 인도네시아 니켈 제련 산업의 과제로는 전력 공급 안정성(HPAL은 대량의 전력을 소비), 환경 규제 강화(테일링 처리, 탄소 배출), 기술 인력 부족 등이 있습니다. 더존이엔지는 이러한 과제를 해결하기 위해 재생에너지 연계, 첨단 환경 관리 기술 도입, 현지 인력 양성 프로그램 등을 추진하고 있습니다.

니켈 제련 및 가공은 밸류체인에서 광산(원료)과 배터리 소재(최종 제품) 사이를 연결하는 핵심적인 중간 단계입니다. 제련 기술의 선택과 효율성은 최종 제품의 품질과 가격을 결정하며, 밸류체인 전체의 경쟁력에 직접적인 영향을 미칩니다. 밸류체인 내에서의 역할: 1. 광석 → 중간재 변환: 니켈 함량 1-2%의 광석을 니켈 함량 20-40%의 중간재(MHP, MSP, 니켈 매트)로 농축 2. 품질 결정: 제련 공정의 정밀도가 최종 제품의 순도와 불순물 함량을 결정 3. 부가가치 창출: 원광 대비 10-20배의 부가가치를 창출하는 핵심 공정 4. 환경 관리: 제련 과정에서 발생하는 테일링, 배기가스, 폐수 등의 환경 관리 제련 단계에서 생산되는 주요 중간재: - MHP(Mixed Hydroxide Precipitate): HPAL 공정의 주요 생산물, 배터리 양극재 전구체의 핵심 원료 - MSP(Mixed Sulphide Precipitate): HPAL 공정의 대안적 생산물 - 니켈 매트(Nickel Matte): RKEF + 전로(Converter) 공정의 생산물, 추가 정련을 거쳐 배터리급 니켈로 전환 가능 - 페로니켈(Ferronickel): RKEF 공정의 생산물, 주로 스테인리스강 원료로 사용 - NPI(Nickel Pig Iron): RKEF 공정의 생산물, 스테인리스강 원료 더존이엔지는 HPAL 기술을 중심으로 배터리급 MHP 생산에 주력하여, 글로벌 배터리 제조사 및 양극재 기업에 고품질 원료를 안정적으로 공급하는 것을 목표로 하고 있습니다.

니켈 제련 및 가공 분야의 핵심 기술은 다음과 같습니다: 1. HPAL(High Pressure Acid Leaching, 고압산침출): 리모나이트 광석(Ni 1.0-1.5%)을 250-270°C, 40-50 atm의 고온·고압 조건에서 황산으로 침출하여 니켈과 코발트를 선택적으로 용해합니다. 이후 중화, 침전 과정을 거쳐 MHP를 생산합니다. HPAL은 배터리급 니켈 생산의 핵심 기술이지만, 높은 자본 비용($3-5B/프로젝트)과 기술적 난이도가 단점입니다. 2. RKEF(Rotary Kiln Electric Furnace, 회전식 전기로): 사프롤라이트 광석(Ni 1.5-2.0%)을 회전 가마(Kiln)에서 건조·소성한 후, 전기로(Electric Furnace)에서 환원하여 페로니켈이나 NPI를 생산합니다. 상대적으로 기술적 난이도가 낮고 자본 비용이 적지만, 대량의 전력을 소비하며 배터리급 니켈 직접 생산이 어렵습니다. 3. VAT Leaching(상압산침출): 광석을 대형 탱크(VAT)에 쌓아놓고 상압에서 황산 용액을 순환시켜 니켈을 침출하는 기술입니다. HPAL 대비 자본 비용이 낮고 운영이 간단하지만, 침출 효율이 상대적으로 낮고 처리 시간이 깁니다. 4. 니켈 매트 전환(Matte Conversion): RKEF에서 생산된 NPI를 전로(Converter)에서 추가 처리하여 니켈 매트(Ni 70-75%)로 전환하는 기술입니다. Tsingshan이 인도네시아에서 상용화한 혁신적 공정으로, RKEF 생산물을 배터리 소재 밸류체인에 연결하는 역할을 합니다. 5. 전해정련(Electrorefining): 니켈 매트나 조니켈(Crude Nickel)을 전기분해하여 순도 99.99%의 전해 니켈(Electrolytic Nickel)을 생산하는 기술입니다. LME 등록 가능한 최고 순도의 니켈 제품을 생산합니다.

더존이엔지의 니켈 제련 및 가공 전략은 다음과 같습니다: 1. HPAL 기술 중심의 배터리급 니켈 생산: 전기차 배터리 시장의 성장에 대응하여 HPAL 기술을 중심으로 배터리급 MHP를 생산합니다. HPAL은 저품위 리모나이트 광석에서도 고순도 니켈을 추출할 수 있어, 인도네시아의 풍부한 라테라이트 자원을 최대한 활용할 수 있습니다. 2. 글로벌 제련 기업과의 기술 제휴: Hatch, Eramet, Sumitomo 등 HPAL 기술에 대한 풍부한 경험을 보유한 글로벌 기업과의 기술 제휴를 통해 제련소의 설계, 건설, 운영에 필요한 핵심 기술을 확보합니다. 3. 환경 친화적 제련 공정 구축: 테일링의 안전한 처리(Deep Sea Tailings Placement 또는 Dry Stacking), 배기가스 처리, 수자원 재활용 등 환경 영향을 최소화하는 제련 공정을 설계합니다. 이는 글로벌 ESG 기준을 충족하고, 환경에 민감한 글로벌 고객사의 요구를 충족하는 데 필수적입니다. 4. 에너지 효율 및 재생에너지 연계: HPAL 공정의 높은 에너지 소비를 줄이기 위해 열회수 시스템을 최적화하고, 태양광·수력 등 재생에너지를 활용한 전력 공급 체계를 구축하여 탄소 발자국을 최소화합니다. 5. 다운스트림 통합: MHP 생산에 그치지 않고, 전구체(Precursor) 및 양극재(Cathode Active Material) 생산까지 밸류체인을 확장하여 부가가치를 극대화합니다.