美 희토류 자석 GM 공급 임박…하루 100만개 생산 목표

미국이 중국에 크게 의존해온 전기차용 희토류 영구자석을 자국에서 생산해 자동차에 탑재하는 공급망 구축에 속도를 내고 있다.

미국 희토류 업체 MP머티리얼스의 텍사스주 포트워스 ‘인디펜던스’ 공장이 수주 안에 미국에서 채굴·가공한 원료로 만든 자동차용 네오디뮴 영구자석을 GM에 공급할 예정이라고 미국 전기차 전문매체 인사이드EV가 27일(현지시각) 보도했다.

MP머티리얼스는 캘리포니아주 모하비사막의 마운틴패스 광산에서 희토류를 채굴·정제한 뒤 이를 포트워스 공장으로 보내 자동차용 자석으로 만든다.
GM은 향후 북미에서 생산하는 모든 전기차에 MP머티리얼스의 자석을 사용하는 것을 목표로 하고 있다. 다만 실제 적용 속도와 중국산에 견줄 수 있는 가격 경쟁력을 확보할 시점은 아직 확정되지 않았다.

◇전기차 모터 핵심 부품…대형 로터 하나에 192개

전기차에 쓰이는 희토류 영구자석은 크기는 작지만 구동모터의 출력과 효율을 좌우하는 핵심 부품이다.

현재 전기차 상당수에는 희토류를 쓰지 않는 유도모터보다 출력밀도와 토크, 전력 변환 효율이 높은 영구자석 모터가 사용된다.

구동모터는 크게 고정자인 스테이터와 회전자인 로터로 구성된다. 스테이터의 구리 코일이 배터리 전력을 이용해 자기장을 만들면 로터 내부의 희토류 자석이 이에 반응해 회전하면서 바퀴를 움직인다.
MP머티리얼스가 만드는 자석은 네오디뮴·철·붕소(NdFeB) 영구자석이다.

GM에 따르면 대형 로터 하나에는 네오디뮴 자석 192개가 들어가며 소형 로터에도 128개가 사용된다.

작은 부품이지만 전기차의 부드러운 가속과 즉각적인 토크, 높은 에너지 효율을 구현하는 데 중요한 역할을 한다.

◇캘리포니아서 캐고 텍사스서 자석으로

MP머티리얼스는 미국 내에서 희토류의 채굴부터 정제, 금속화, 자석 제조까지 연결하는 공급망 구축을 추진해왔다.

MP머티리얼스는 지난 2021년 GM과 장기 공급계약을 맺고 텍사스 포트워스에 인디펜던스 공장을 건설했다.

이 공장에서는 마운틴패스에서 생산한 네오디뮴·프라세오디뮴(NdPr) 산화물을 금속으로 만들고 합금과 분말 형태로 가공한 뒤 압축·절단·코팅해 완성된 영구자석으로 생산한다.

인디펜던스 공장은 약 25만제곱피트 규모이며 GM 공급계약을 위한 자석을 하루 100만개 생산한다는 목표를 세우고 있다.

MP머티리얼스는 지난해까지 마운틴패스에서 생산한 원료 수만t을 중국에 보내 가공했지만 중국의 수출통제가 시행된 이후 이를 중단하고 미국 내 가공 비중을 높이고 있다.

GM은 미시간주 폰티액 엔지니어링센터에서 MP머티리얼스가 만든 시제품 자석을 시험하고 있다.

MP머티리얼스는 올해 말까지 GM에 첫 양산품을 공급할 것으로 예상하고 있다. 다만 이 자석을 장착한 전기차가 실제 고객에게 인도되는 구체적인 시점은 공개하지 않았다.

◇“미국산은 아직 비싸”…규모 확대가 관건

가격 경쟁력은 해결해야 할 과제다.

실판 아민 GM 글로벌 공급망·조달 책임자는 “미국에서 만든 희토류 자석이 중국산과 비교해 현재는 더 비싸다”고 인정했다.

초기 생산량이 적은 신생 생산시설에는 비효율이 존재하기 때문이다.

아민 책임자는 생산량이 늘고 공장 가동률이 높아지면 비용이 떨어져 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 내다봤다.

GM이 희토류 공급망을 현지화하기 시작한 것은 최근의 중국 수출통제보다 앞선다.

지난 2021년 세계적인 반도체 부족 사태를 겪은 뒤 GM은 공급 차질과 지정학적 위험에 가장 취약한 핵심 소재를 다시 점검했고 리튬이온 배터리, 반도체와 함께 희토류 자석을 주요 위험 품목으로 선정했다.

같은 해 MP머티리얼스와 장기 공급계약을 체결했다.

◇애플도 6810억원 계약…공장 추가 확장

인사이드EV에 따르면 MP머티리얼스의 미국산 자석 고객은 자동차업계에만 그치지 않는다.

애플은 재활용 희토류를 활용한 자석을 공급받기 위해 MP머티리얼스에 5억달러(약 6810억원)를 투입하기로 했다.

MP머티리얼스는 포트워스 인디펜던스 공장에 관련 생산시설을 확충할 예정이다.

MP머티리얼스는 또 포트워스 인근 텍사스주 노스레이크에 기존 인디펜던스 공장보다 훨씬 큰 희토류 자석 공장을 건설하고 있다.

새 공장은 오는 2028년 가동을 목표로 하고 있다.

미국이 수십 년 만에 희토류 채굴에서 완성 자석까지 자국 안에서 연결하는 생산체계를 되살리고 있지만 중국과의 격차는 여전히 크다.

◇2030년 미국 5%·중국 86% 전망

시장조사업체 벤치마크미네랄인텔리전스는 미국의 생산 확대에도 세계 희토류 공급망에서 중국의 지배력이 다음 10년까지 상당 부분 유지될 것으로 전망했다.

2030년 세계 희토류 공급에서 미국이 차지하는 비중은 약 5%에 그치는 반면 중국은 86%에 이를 것으로 예상됐다.

MP머티리얼스 한 곳과 광산 한 곳의 생산 확대만으로 중국 의존을 단기간에 해소하기 어렵다는 의미다.

GM도 미국산 자석의 가격 경쟁력과 생산 확대 속도를 지켜봐야 한다는 입장이다.

MP머티리얼스의 인디펜던스 공장이 GM에 양산 자석 공급을 시작하면 미국에서 채굴·정제한 희토류가 미국 공장에서 전기차용 영구자석으로 만들어져 다시 미국 완성차에 들어가는 공급망이 본격적으로 작동하게 된다.

다만 중국이 압도적인 생산규모와 정제·가공 능력을 확보하고 있는 만큼 미국이 희토류 자석 공급망에서 실질적인 독립성을 확보하기까지는 상당한 시간이 필요할 것으로 전망된다고 인사이드EV는 덧붙였다.


김현철 글로벌이코노믹 기자 rock@g-enews.com