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안녕하십니까,
부매경입니다.
아직 대중적으로는 잘 알려지지 않았지만, 업계에서는 이미 상당히 주목받고 있는 기술이 하나 있습니다. 바로 직접 리튬 추출(Direct Lithium Extraction, DLE)입니다. 오늘은 이 직접 리튬 추출(DLE)에 대해서 한번 알아보도록 하겠습니다.
직접 리튬 추출(DLE) 정의
- 직접 리튬 추출(DLE)은 브라인(염수)에서 리튬을 직접 회수하는 일련의 공정 기술을 통칭.
- 전통적인 증발지 방식은 브라인을 대규모 증발지에 펌핑해 태양열로 물을 증발시켜 리튬을 농축하는 방식으로, 수개월에서 수년이 걸림.
- DLE는 엔지니어링된 시스템으로 브라인을 직접 처리해 몇 시간 만에 리튬을 추출하고, 남은 물은 지하로 되돌려 보냄.
- 즉, "기다려서 증발시키는" 방식에서 "설비로 즉시 뽑아내는" 방식으로의 전환이라고 이해하면 됨.
직접 리튬 추출(DLE) 원리
DLE는 하나의 단일 공법이 아니라 화학적으로 크게 세 갈래로 나뉨.
- 흡착제(sorbent) 기반 방식
알루미늄 화합물 등이 브라인 속 리튬 이온을 선택적으로 흡착. 나머지 브라인은 다시 재주입됨. - 멤브레인 필터링
브라인을 분자 단위의 체(molecular sieve)로 통과시켜 리튬만 분리. - 용매 추출(solvent extraction)
유기 용매를 브라인과 혼합해 리튬을 결합시킨 뒤 정제.
- 실제 운영 플랜트는 브라인의 화학적 특성에 맞춰 이 기법들을 순차적으로 조합해서 사용하는 경우가 많음.
- 세부적으로는 흡착식, 이온교환식, 용매추출식, 선택적 멤브레인 여과, 전기투석 등으로도 분류됨.
- 이온교환 방식: 망간·티타늄 기반 소재로 저품위 브라인에서도 추출 가능, 흡착식보다 고농도 리튬 용액 생산 가능.
- 용매추출 방식: 저품위 브라인 활용 가능 + 물·에너지 투입이 적다는 장점. 다만 Adionics, Ekosolve 등 소수 기업 위주로 상용화가 아직 초기 단계.
- DLE의 또 다른 특징은 지열 유체(geothermal fluids), 유전 폐수(oilfield wastewater) 등 증발지 방식이 접근할 수 없는 자원까지 리튬 공급원으로 확장한다는 점. 향후에는 배터리 재활용 공정에서 나온 용액 활용 가능성도 거론됨.
기존 증발지 방식 vs 직접 리튬 추출(DLE) 비교
| 구분 | 기존 증발지 방식 | 직접 리튬 추출(DLE) |
|---|---|---|
| 추출 시간 | 최대 2년 | 몇 시간 |
| 리튬 회수율 | 약 절반 수준 | 80~95%, 배터리 등급에 근접한 순도 |
| 자원·환경 특징 | 대량의 물이 필요하고, 특정 지질 조건에서만 작동 가능 | 지열 유체·유전 폐수 등 증발지가 쓸 수 없는 자원까지 활용 가능 |
참고로 실제 가동 중인 에라메(Eramet) Centenario-Ratones 플랜트(아르헨티나)의 리튬 회수율은 80%를 상회하는 것으로 확인됨.
물 사용량이나 부지 면적을 정확한 수치(리터·㎢ 등)로 비교한 신뢰할 만한 1차 자료는 아직 확인되지 않아, 위 표에는 정성적 특징만 반영함.
왜 지금 직접 리튬 추출(DLE)이 중요한가
- 세계경제포럼(WEF)이 2026년 6월 발간한 "Top 10 Emerging Technologies of 2026" 보고서에서 직접 리튬 추출(DLE)이 10개 기술 중 2위로 선정됨. (1위 Everything-to-grid energy, 3위 Passive radiative cooling materials 순)
- 배경에는 전기차·2차전지향 리튬 수요 급증이 있음.
- 2025년 전 세계 EV 배터리 배치량은 1.2TWh로 2024년 대비 약 30% 증가, 2020년 대비로는 7배 이상 증가.
- 2020~2025년 사이 전체 리튬이온 배터리 배치량은 6배 넘게 증가.
- 미국지질조사국(USGS) 기준 2025년 전 세계(미국 제외) 리튬 생산량은 약 29만 톤으로 2024년 대비 31% 증가, 소비량도 26.3만 톤으로 20% 증가.
- 리튬 최종 용도의 88%가 배터리(2차전지)로 집계됨.
- 여기에 더해 DLE가 상업 가동 단계까지 실제로 진입하면서 실효성이 입증되고 있다는 점도 주목받는 이유임.
직접 리튬 추출(DLE) 상업 가동 사례
- 에라메(Eramet) Centenario-Ratones (아르헨티나 푸나)
증발지 없이 가동되는 세계 최초의 산업 규모 리튬 공정. 연간 설계 생산능력 24,000톤(LCE 환산), 2024년 첫 생산 출하. 2025년 7월 1일 공식 가동, 가동 5개월 만에 명목 생산능력의 65% 도달. - 리오틴토(Rio Tinto) Rincon (아르헨티나 살타)
총 25억 달러 투자, 연산 6만 톤(배터리 등급 탄산리튬) 목표. 2026년 3월 국제 금융기관 4곳으로부터 11억7,500만 달러 규모 금융 조달 확보. 같은 달 배터리 등급 탄산리튬 200톤을 상하이로 첫 수출. - EnergySource Minerals (미국 캘리포니아 솔튼시)
지열 발전과 리튬 추출을 동시에 수행하는 방식 시험 중. 2026년 2월 미 연방정부로부터 상업 규모 도달을 위한 14억 달러 대출 확보. - Controlled Thermal Resources "Hell's Kitchen" (솔튼시)
1단계 목표 생산량 연 2만5,000톤(LCE), 확장 시 연 10만 톤까지 목표. 2026년 2월 기준 정확한 착공·가동 일정은 여전히 유동적.
직접 리튬 추출(DLE) 남은 과제
- 비용 부담: WEF 보고서는 2022년 이후 리튬 가격이 80% 넘게 하락했다고 지적하며, 이로 인해 추출과 정제를 통합한 허브 모델이 선택이 아닌 필수가 되는 경제적 압박이 존재한다고 분석.
- 상용화 초기 단계: 에라메 Centenario 플랜트는 2025년 1분기 설비 시운전 지연으로 계획 대비 저조한 440톤 생산에 그쳤고, 아직 완전한 배터리 등급이 아닌 기술급(technical grade) 제품 비중이 높음.
- 기술 방식별 편차: 흡착제 기술은 아직 폭넓은 브라인 화학 조성 전반에서 검증되지 않았고, 상대적으로 좁은 범위의 브라인에서만 효과가 입증된 상태. 용매추출식 역시 물·에너지 투입이 적다는 장점에도 상용화 사례가 소수에 그침.
- 규제 미비: 물 사용·지하권·폐기물 관리에 대한 규제 프레임워크가, 리튬 추출은커녕 정제조차 규제해본 적 없는 지역에서는 아직 성숙하지 않음.
- 국제에너지기구(IEA)에 따르면 DLE 기반 생산은 현재 전 세계 리튬 공급의 약 10% 수준. 증발지·경암(hard rock) 방식이 여전히 공급 대부분을 차지하고 있고, WEF도 "증발지 방식은 당분간 사라지지 않을 것"이라고 명시함.
직접 리튬 추출(DLE) 관련 기업
- 해외 기업으로는 아르헨티나에서 상업 가동을 이끄는 에라메(Eramet), 리오틴토(Rio Tinto), 미국 캘리포니아에서 지열-리튬 동시 사업을 추진하는 EnergySource Minerals, Controlled Thermal Resources 등이 대표적임.
- 국내 2차전지 소재·리튬 관련 기업들의 구체적인 DLE 사업 참여 내역은 이번 리서치 범위에서 확인되지 않아 이번 글에서는 다루지 않음.
- 리튬 공급망과 관련주에 관심 있으신 분들은 자매 블로그 thema-stock에서 다루는 리튬·2차전지 관련주 분석 글도 참고하시면 도움이 될 것으로 보입니다.
직접 리튬 추출(DLE)은 몇 달씩 걸리던 리튬 생산 시간을 몇 시간으로 줄이고, 증발지가 접근하지 못하던 자원까지 활용할 수 있다는 점에서 분명히 의미 있는 기술입니다. 다만 리튬 가격 하락에 따른 경제성 부담, 상용화 초기 단계의 시행착오, 기술 방식별 편차 등을 감안하면 증발지 방식을 완전히 대체하기까지는 아직 시간이 더 필요해 보입니다.
이상입니다. 감사합니다.
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