이 이야기는 청정 에너지 전환을 위한 핵심 광물을 추출하기 위한 전 세계 경쟁을 조사하는 Grist 시리즈 “Unearthed: The Mining Issue”의 일부입니다.
파리 협정에 따라 전 세계가 기후 변화에 대처하겠다고 약속한 이래 10년 동안 글로벌 에너지 시스템은 혁명을 겪었습니다. 미국은 태양광 발전량이 6배 증가했고, 풍력 발전량은 2배 이상 증가했습니다. 그리고 현재 전 세계적으로 4천만 대 이상의 전기 자동차가 도로를 달리고 있습니다.
그러나 화석 연료에 대한 의존도를 끝내고 이 새롭고 친환경적인 기술을 채택하려면 많은 금속이 필요합니다.
전기 자동차와 전기 자전거에 동력을 공급하는 배터리를 만드는 데 리튬과 코발트가 필요하고, 태양 전지판과 풍력 터빈을 건설하는 데 니켈과 희토류 원소가 필요하며, 햇볕이 잘 들고 바람이 부는 곳에서 재생 에너지를 가장 필요로 하는 도시와 공장으로 이동시키는 전선을 만드는 데 구리가 필요합니다.
우리가 화석 연료에서 더 빨리 멀어질수록 이러한 금속과 기타 소위 핵심 광물이 더 절실히 필요하게 될 것입니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면 야심찬 에너지 전환으로 인해 전 세계 수요는 2040년까지 4배 증가할 것입니다. 즉, 광활한 새 노천 광산을 파고, 원광을 증류하기 위한 강력한 새 정유 공장을 새로 짓고, 배터리와 터빈을 제조하기 위한 새로운 공장을 열어야 합니다.
20세기가 석유의 지리학에 의해 정의되었듯이, 21세기는 금속의 새로운 지리학, 특히 개발도상국에서 선진국으로, 그리고 다시 개발도상국으로 자주 흐르는 얽히고 설킨 산업 공급 라인에 의해 정의될 수 있습니다.
도널드 트럼프 미국 대통령은 취임 첫날, 이른바 '핵심 광물'을 언급하는 두 개의 행정 명령에 서명하면서 미국이 "우리 나라의 수요를 충족시키기에는 너무 부적절한" 속도로 채굴하고 있다고 말했습니다. 이후 그는 국내 채굴 프로젝트에 대한 허가를 신속히 처리하려고 노력하는 한편, 더 많은 공급을 위해 그가 미국의 통제하에 있어야 한다고 말한 그린란드와 러시아에 대한 보호의 대가로 광물 접근을 확보하려고 시도한 우크라이나가를 포함하여 해외 공급처를 찾고 있습니다.
트럼프가 재생에너지 개발을 저지하기 위해 할 수 있는 모든 조치를 취하고 있지만, 재생에너지 자원에 대한 그의 집착은 부정할 수 없는 현실을 반영합니다. 핵심 광물에 대한 세계의 수요 증가는 기후 및 환경 정책뿐만 아니라 지정학에 큰 영향을 미칩니다.
아래에서 Grist는 중요한 광물과 이를 추출하기 위한 경쟁에 대해 설명합니다. 우리는 현재 세계가 재생 에너지 및 전기 자동차에 필수적인 몇 가지 핵심 금속을 채굴, 정제 및 배치하는 방법을 간략하게 설명합니다. 세계의 광물 혼돈에 질서를 가져오는 것은 쉬운 일이 아니지만, 기후 변화에 맞서 싸우는 것은 이를 바로잡는 데 달려 있습니다.
전기 자동차 배터리 또는 태양 전지판과 같은 재생 에너지 제품에는 수십 가지 미네랄이 포함되어 있습니다. 예를 들어, 송전선의 주성분인 구리는 100년 이상 전 세계에서 대량 생산되어 왔습니다. 그러나 이 기술에 필요한 다른 많은 것들은 접근하기가 훨씬 더 어렵기 때문에 전 세계 정부와 기업들은 이제 공급을 늘리기 위해 서두르고 있습니다.
에너지 전환에 가장 중요한 4가지 광물, 즉 에너지 저장 배터리의 핵심 부품인 리튬, 코발트, 니켈과 풍력 터빈에 전력을 공급하는 데 도움이 되는 희토류 원소의 현황은 다음과 같습니다.
광물
리튬
리튬은 엄청난 양의 에너지를 포함할 수 있기 때문에 청정 기술에 필수적이며, EV를 충전하고 태양열과 풍력으로 생산된 전력을 저장하는 배터리의 이상적인 기반이 됩니다. 이 원소는 전 세계적으로 다소 일반적이지만 매장량이 많고 접근하기 쉬운 소수의 장소에서 채굴하는 것이 경제적입니다.
호주는 단연 세계 최대의 리튬 생산국으로 전 세계 공급량의 약 50%를 차지합니다. 2021년 미국의 대규모 그린부시 광산은 전 세계 리튬 원료의 약 5분의 1을 생산했습니다. 광부들은 1980년대부터 이 나라 남서부 해안에 있는 이전 주석 채석장에서 이 금속을 채굴해 왔는데, 이 금속은 주로 원자력 기술과 내열 유리와 같은 품목을 만드는 데 사용되었던 에너지 전환의 핵심이 되기 훨씬 전이었습니다. 이 나라는 이제 리튬을 석탄과 같은 위협받는 수출의 핵심 대체품으로 보고 있습니다.
볼리비아, 아르헨티나, 칠레는 이른바 '리튬 삼각지대'를 형성하고 있다. 이 남미 3개국은 현재 상대적으로 적은 양의 광물을 생산하고 있지만, 전 세계에서 입증된 리튬 매장량의 절반 이상을 보유하고 있습니다. 호주의 단단한 암석 자원과 달리 볼리비아의 광상은 거대한 우유니 소금 평원에 자리 잡고 있으며, 생태학적으로 경이로운 곳이자 원주민인 아이마라(Aymara)의 고향이기도 합니다. 에보 모랄레스(Evo Morales) 전 대통령의 좌파 정부는 볼리비아를 리튬 생산의 세계적인 리더로 변모시키고 그 혜택을 재분배하기 위해 노력했다. 현 회장 Luis Arce는 이 부문의 발전을 계속 옹호해 왔습니다. 하지만 우유니에 있는 주민들은 채굴이 플라야에 미치는 환경적 영향에 대해 우려하고 있다고 말하면서 오랫동안 그 생각에 반대해왔다.
자체 리튬 공급망을 만들려는 미국의 야망은 대부분 네바다 북부의 외딴 사막에 달려 있습니다. 새커 패스(Thacker Pass)로 알려진 이 지역은 4천만 톤 이상의 회수 가능한 금속을 매장하고 있는 것으로 추정되는 세계 최대 리튬 매장지 중 하나입니다. Lithium Americas라는 회사는 현재 그곳에 미국 최대의 리튬 광산이 될 것을 건설하고 있습니다. 이 프로젝트는 바이든 행정부와 트럼프 행정부 모두의 지원을 받았을 뿐만 아니라 광산에서 생산된 첫 번째 광물 제품에 대한 독점권을 가진 제너럴 모터스(General Motors)로부터 6억 달러 이상의 재정적 지원을 받았습니다. 이 사건 역시 원주민 부족과 지역 목장주들의 항의와 소송을 불러일으켰지만, 결국 그 노력은 실패로 돌아갔습니다.
코발트
콩고민주공화국(DRC)은 리튬 이온 배터리의 또 다른 핵심 성분인 코발트의 세계 생산을 지배하고 있습니다. 콩고민주공화국은 전 세계 코발트 생산량의 80%를 차지하지만, 중국은 최근 몇 년 동안 급속히 성장한 콩고민주공화국 광물 인프라의 대부분을 소유하거나 주요 이해관계자입니다. 광산 작업으로 인해 수천 명의 사람들이 집에서 쫓겨났고, 유독성 코발트 가루로 공기가 오염되었으며, 유독성 광미가 강과 개울에 버려졌습니다. 인권 단체들에 따르면 광산은 인신매매와 아동 노동에 광범위하게 의존하고 있습니다.
가장 큰 딜레마는 다른 어떤 나라도 그에 필적할 만한 코발트 매장량을 보유하고 있지 않다는 점이다. 콩고민주공화국은 전 세계 미개발 육지 공급량의 절반 이상을 보유하고 있으며, 이는 목록에서 두 번째로 높은 호주의 두 배에 달합니다. 러시아와 캐나다와 같이 매장량이 있는 것으로 알려진 다른 국가들은 현재 속도로 전 세계 코발트 생산량을 약 1년 동안 생산할 수 있을 만큼 공급량이 입증되었을 뿐입니다. 향후 몇 년 동안 다른 국가에서 큰 발견이 없다고 가정할 때, 성공적인 에너지 전환으로 가는 길은 콩고민주공화국을 통과할 가능성이 높습니다.
그러나 국제 수역은 또 다른 문제입니다. 하와이와 멕시코 사이에 태평양을 가로지르는 클라리온-클리퍼턴 지대(Clarion-Clipperton Zone)에는 세계에서 가장 강력한 코발트 매장지가 있습니다. 수면 아래 10,000피트 이상 떨어진 이 지역의 해저에는 약 5천만 톤의 코발트가 매장되어 있는 것으로 추정되며, 이는 콩고민주공화국에서 발견되는 것보다 적어도 몇 배나 더 많은 양입니다. 그러나 수심이 문제가 되지 않았다고 하더라도, 수십 개국이 심해 채굴 금지를 촉구했고, 지난해 국제해저기구(International Seabed Authority) 위원들은 그 관행에 비판적인 지도자를 선출했습니다.
니켈
니켈은 에너지 전환 광물의 스위스 군용 칼로, EV 배터리뿐만 아니라 태양 전지판, 풍력 터빈, 심지어 녹색 수소 생산에도 사용됩니다. 고맙게도 금속의 공급량은 리튬과 코발트의 경우보다 전 세계에 훨씬 더 많이 분포되어 있습니다. 러시아에서 호주, 브라질, 인도네시아에 이르기까지 모든 종류의 국가가 거대한 니켈 자원을 자랑하며 프랑스의 해외 영토인 뉴칼레도니아와 같은 일부 작은 섬 국가에도 니켈 덩어리가 있습니다. 니켈은 스테인리스강 및 기타 합금에 오랫동안 사용되어 왔기 때문에 코발트보다 훨씬 더 성숙하고 생산 준비가 된 광산이 있습니다.
세계에서 네 번째로 인구가 많은 인도네시아는 현재 전 세계 니켈 생산량의 절반을 차지하고 있습니다. 이 나라는 20세기 초 네덜란드 식민지였던 이래로 금속을 채굴해 왔습니다. 다른 나라들과 마찬가지로, 여기서도 공급망의 글로벌 성격이 정치적으로 논쟁의 여지가 있음이 입증되었습니다. 이 나라는 니켈 원광석을 정제하고 광산 인프라에 투자하기 위해 중국에 의존하고 있습니다. 이러한 의존도를 줄이기 위한 노력의 일환으로 인도네시아는 2020년에 니켈 원료 수출을 금지하여 생산업체가 자국 내 제련 자원에 투자하도록 강요했습니다.
브라질은 세계에서 가장 큰 미개발 니켈 매장지이지만 정치적 혼란으로 인해 이 자원의 미래가 불확실해졌습니다. 미국과 마찬가지로, 이 나라는 근본적으로 다른 환경 정책을 가진 좌파와 우파 지도자 사이를 왔다갔다 해왔습니다. 현 대통령 루이스 이나시우 룰라 다 실바(Luiz Inácio Lula da Silva)는 보수적인 전임자와 달리 아마존 열대우림의 수호자이자 환경 옹호자로 자신을 포지셔닝했지만, 구리와 니켈 채굴 확대에 수십억 달러를 투자하기를 희망하는 거대 산업 기업 베일(Vale)에 호감을 갖고 있는 것으로 보입니다.
희토류
이른바 희토류 원소는 현대 풍력 발전에 필수적입니다. 그들은 터빈이 에너지를 생성하는 초강력 및 오래 지속되는 자석의 주요 구성 요소입니다. 희토류 물질이라는 이름을 붙였을 때 생각했던 것만큼 희귀하지는 않지만, 전 세계 생산량의 절반 이상이 희토류 공급망을 장악하고 있는 중국에 집중되어 있습니다. 이 나라는 수십 년 동안 내몽골의 자치구와 같은 내륙 지역의 대규모 노천 광산에서 희토류 광물을 채굴해 왔습니다. 1990년대 제1차 기술 붐이 일었던 장시성(江西省)에서는 1차 기술 붐이 일었을 때 채굴 작업으로 인해 숲이 벌채되고 오염된 폐수 구덩이가 남았다.
중국이 희토류 금속의 상당한 점유율을 가진 유일한 국가는 아니지만, 광물을 많이 보유하고 있는 다른 국가들은 아직 희토류 금속을 많이 추출하지 못했습니다. 베트남을 예로 들면, 베트남은 지하에 2,200만 톤의 희토류를 보유하고 있는데, 이는 전 세계 공급량의 약 20%이며 수백만 개의 풍력 터빈을 건설할 수 있는 양이지만, 2023년에 상대적으로 미미한 600톤을 생산했으며, 같은 해 미국과 이 부문 개발 계약을 체결했습니다. 국내 광산 당국의 최고 경영진이 연루된 부패 스캔들로 인해 베트남은 가까운 장래에 중국 희토류 공급의 중요한 대안으로 부상할 준비가 되어 있지 않습니다.
도널드 트럼프 대통령은 덴마크로부터 그린란드를 탈환하려는 시도에 진지한 것으로 보인다. 트럼프 대통령이 최근 북극 영토에 대한 외교적 맹공격을 펼친 목적은 북극의 전략적 군사 기지를 확보하는 것이지만, 이 구매는 미국이 세계 최대의 희토류 금속 매장지 중 하나에 접근할 수 있게 하는 부가적인 효과도 가져올 것입니다. 유럽연합(EU)과 중국도 이 매장량에 주목하고 있습니다.
공급망
호주나 인도네시아 같은 곳에서 광부들이 땅을 긁어내는 맨 바위는 이제 막 수명이 다하기 시작했을 뿐이며, 풍력 터빈을 돌리거나 전기차를 시동하는 데 도움이 되려면 아직 갈 길이 멉니다. 리튬 광석과 같은 덩어리가 땅을 떠나면 적절한 전기 전도체가 되기 위해 복잡한 정제 과정을 거쳐야 하며, 그런 다음 작업자가 배터리 팩에 통합할 수 있는 공장으로 이동해야 합니다. 이러한 정제 및 제조 공정은 광부들이 땅에서 광물을 뽑아내는 곳에서 거의 발생하지 않으며, 이는 전 세계적인 뜨거운 감자 게임과 같은 것을 만듭니다.
정제
원시적이고 암석 같은 형태의 리튬 및 니켈과 같은 광물은 에너지 전환에 쓸모가 없습니다. EV 배터리 및 풍력 터빈의 구성 부품이 되려면 이러한 금속을 종종 에너지 집약적인 제련 공정을 통해 더 순수한 물질로 정제해야 합니다. 이는 세계 최대의 에너지 전환 병목 현상의 원인이며, 인도네시아나 캐나다의 땅에서 채굴되는 거의 모든 금속은 정제를 위해 중국으로 이동해야 합니다. 중국은 세계 희토류 정제 능력의 90%, 리튬 및 코발트 정제 능력의 약 2/3, 니켈 정제 능력의 약 1/3을 통제하고 있습니다.
중국은 왜 이렇게 정제 분야의 거물인가? 간단합니다: 그것은 엄청난 유리한 출발을 가지고 있습니다. 중국 정부는 화석 연료가 쇠퇴하는 미래의 열쇠가 핵심 광물이 될 것임을 일찍이 인식하고, 지난 수십 년 동안 새로운 정유소 건설에 수십억 달러를 쏟아 부었으며, 일부 산업 플랜트를 미국에서 오프쇼어링하는 결과를 낳은 환경 문제를 제쳐두었습니다. 또한 1조 달러 규모의 일대일로(Belt and Road) 이니셔티브를 통해 다른 개발도상국에서 이러한 광물의 업스트림 생산에 투자하여 특정 광물에 대한 공급망을 통해 수직 통합을 달성할 수 있었습니다.
중국과의 외교 관계가 악화됨에 따라 미국은 자체 리튬 정제 선단 건조 시도를 중단했지만 더디게 진행되고 있습니다. 미국 기후 정책의 보호주의적 성격 덕분에(인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act)은 미국에서 생산되고 정제된 배터리 재료로 만든 자동차에 대한 EV 보조금을 제한함) 미국 전체의 에너지 전환은 이러한 진전의 중단에 다소 의존하고 있습니다. 그러나 오클라호마에 건설 중인 50,000톤 리튬 정제소인 Stardust Power와 같은 일부 대규모 프로젝트가 파이프라인에 있습니다. 주정부는 또한 코발트, 니켈 및 희토류 금속에 대한 정제 프로젝트를 확보했지만, 이러한 프로젝트를 시작하려면 상당한 주 및 연방 보조금이 필요합니다: Stardust는 총 약 2억 5,700만 달러의 연방 및 주 보조금을 받을 수 있으며, 이는 전체 비용 10억 달러의 거의 4분의 1에 해당합니다. 이러한 보조금이 미국이 필요한 모든 리튬을 정제하기에 충분할 것인지는 매우 미해결 문제입니다.
제조
광물 공급망에서 미국을 경쟁력 있게 만들기 위한 가장 유망한 노력은 광산이나 정유소, 공장이 아니라 재활용 공장이 될 수 있습니다. 스타트업 어센드 엘리먼츠(Ascend Elements)는 2023년 조지아주 커빙턴에 리튬 이온 배터리 재활용을 위한 첫 번째 대규모 시설을 열었습니다. 이 시설은 매년 70,000대의 폐전기차에 사용되는 리튬에 해당하는 배터리 팩을 부수고, 액체 용액을 사용하여 분쇄된 먼지를 새로운 양극 물질로 바꿉니다. 이 접근법이 실질적으로 확대될 수 있다면 미로 같은 광산 공급망에 대한 미국의 의존도를 줄일 수 있을 것입니다.
정제는 중국의 가장 큰 장점이지만, 중국은 배터리, 자동차, 풍력 터빈 제조 분야에서도 주요 국가이며, 이는 우리가 전 세계에서 채굴하는 모든 금속의 최종 목적지 산업입니다. 관세로 인해 미국의 주요 자동차 제조업체가 미국에서 주류가 되는 것을 막았지만, 저렴한 BYD(BuildYourDreams) 브랜드는 현재 전 세계 EV 시장의 약 15%를 차지하며 Tesla를 추월하여 세계에서 가장 인기있는 전기 자동차가 되었습니다. 풍력 에너지에 관해서는 한국이 훨씬 더 지배적인데, 전 세계 풍력 터빈의 60%를 생산합니다.
테슬라의 가장 큰 공장 중 하나가 리튬 광산과 리튬 정제소에서 수천 마일 떨어진 독일에 있다는 사실은 세계 개발의 주요 아이러니를 극명하게 보여준다: 미국과 독일과 같은 부유한 국가들은 보수가 좋은 중공업 일자리를 유지하기 위해 최선을 다해 왔지만, 이제는 제조업 부문에 공급하는 광물을 개발도상국에 의존하고 있습니다.
이상의 기사는 2025년 3월 26일 GRIST에 게재된 “A guide to the 4 minerals shaping the world’s energy future”제목의 기사내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : A guide to the 4 minerals shaping the world's energy future | Grist