미국과 이란은 왜 전쟁을 할까? 그것에 대한 답을 단순화하면 결국 석유패권을 차지하기 위한 것입니다.
미국은 호르무즈해협 통제권을 확보하여 미국에 대한 안정적인 에너지 공급루트를 확보하고 동시에 중국의 에너지원을 통제하려는 욕구를 노골적으로 드러냈습니다.
‘물질의 세계’저자 에드 콘웨이는 석유를 비롯해 모래,소금,철,구리,리튬 등 6대 물질의 세계를 흥미롭게 파헤쳤습니다. 콘웨이는 인간이 만든 문명이 이 물질의 의해 생성하고 지탱되고 있음을 물질의 발견에서부터 응용역사를 쉽게 풀이합니다.
대표적으로 디지털 및 인공지능시대는 모래라는 흔하고 흔한 물질위에서 움직이고 있습니다. 즉, 반도체의 원료인 모래가 없었다면 디지털 시대는 아예 존재하지도 않았을 것입니다.
전기자동차 역시 리튬이라는 물질없이는 상상하기 어려운 문명의 산물입니다.
‘물질의 세계’에서 리튬이 고갈되는 시점을 예상하면서 전기자동차에 탑재된 배터리 리사이클링 산업편을 골라 읽었습니다.
1.벨기에 유미코아 Umicore
아프리카 콩고에서 소유한 광산 대다수에서 손을 떼거나 혹은 더 정확히 말하면 쫓겨난 유미코아는 이제 도시광산기업이 되었다.
유미코아는 땅에서 캐낸 광석에서 금속을 정제하는 것이 아니라, 폐기물, 즉 버려진 전자 기기, 낡은 배터리, 오래된 기계에서 금속을 정제한다.
이 회사에서 재활용된 수산화리튬이나, 재생된 금괴와 은괴는 다른 곳에서 볼 수 있는 물질과 똑같은 것들이다. 산을 파괴할 필요 없이 금속을 만들어내는 것이다.
2. 유미코아의 뿌리, 콩고 광산
벨기에가 콩고를 착취하던 시절 광산 연합으로 알려졌던 이 회사는 콩고에서 코발트를 채굴하지 않는다. 하지만 여전히 금속(니켈, 망간,리튬)을 가공하여 충전식 배터리 전극에 코팅하는 초고순도 혼합제를 만든다.
만약 당신이 전기차를 구입한다면 유미코아에서 처리한 화학물질을 담은 배터리를 장착했을 가능성이 크다.
3.리튬 재생산업 전망
강철은 지구상에서 가장 많이 재활용된 금속이다. 미국에서 만들어지는 강철 대부분은 고철 재생 공장에서 녹인 폐품으로 만들어진다.
전 세계에서 수명이 다한 제품의 재활용률, 즉 폐품이 재생되는 비율은 강철의 경우 70~90퍼센트에 이른다. 알루미늄은 42~70퍼센트, 코발트는 68퍼센트, 구리는 43~53퍼센트이다.
리튬의 경우 1퍼센트도 채 되지 않는다.
4.재활용의 시대
‘순환 경제’라는 개념은 폐기물을 점점 더 자원의 일종이나 자원 그 자체로 취급해야 한다는 생각이다.
20세기 자동차 운전자에서부터 모든 소비자가 자주 쓰는 제품을 최대한 업그레이드하도록 권장되던 계획적 내구성의 시대였다면, 다가오는 시대는 폐기하지 않고 재활용하는 것을 최우선으로 여기는 시대이다.
4.1 폐기물 재활용
재활용은 부차적인 것에서 중대한 일로 격상되고, 서로 이어지는 연결고리처럼 폐기물 재활용이 가장 중요한 일이 될 것이다. 배터리는 이 이야기의 한 부분일 뿐이다. 우리는 풍력발전 터빈 날개의 재활용 기술을 개선할 필요가 있다. 대부분 버려지거나 때로는 파쇄되어 콘크리트에 사용되는데 녹일 수 없는 열경화성 수지로 만들었기 때문이다.
5.채굴을 최소화하는 과제
배터리는 몇 가지 이유로 재활용에서 유용한 사례다. 첫 번째 앞으로 채굴을 줄이고 싶은 광물을 포함하고 있기 때문이다.
5.1 열악한 채굴환경 문제
코발트의 경우 콩고 광산의 채굴 환경이 열악하고 세계 공급량 대부분이 이곳에 의존하고 있기 때문에 윤리적으로나 전략적으로나 대안이 되는 원천을 찾아야 한다.
많은 사람이 여전히 심해 채굴에 우려를 표한다. 그에 대한 의문점도 여럿 남아 있다. 니켈은 물론 리튬 채굴이 환경에 영향을 미치는 이슈들로 자동차 제조사는 최근 점점 더 광물의 원천에 집중하게 되었다.
5.2 글로벌 배터리 연합
다수 기업이 글로벌 배터리 연합Global Battery Alliance에 가입했는데, 이 새로운 계획은 자동차가 전시실로 들어가기 전에 그 부품의 광물이 어디서 왔는지 입증하는 서류를 일종의 여권처럼 만드는 걸 목적으로 한다.
어떤 의미에서는 낯설지 않다. 헨리 포드가 강철의 원료에 강박적으로 집착했던 모습의 희미한 그림자를 다시 보고 있는 것이다.
6.전기차배터리 수명과 재활용
일반적인 전기차의 배터리 품질 보증은 8년에서 10년 정도로 처음 테슬라의 고객이 되었던 사람들의 자동차 배터리의 수명이 만료되어가는 중이다.
6.1 재활용 자원의 증가
유미코아 같은 도시광산기업에겐 더 많은 원료가 생기는 셈이다. 이런 이야기를 한다고 해서 남아메리카 리튬 삼각지대의 살라르에서 나는 소금물과 호주 오지에서 폭발을 통해 얻는 스포듀민이 필요하지 않다는 건 아니다.
2030년까지 배터리에서 얻을 수 있는 광물은 낙관적으로 보더라도 예측 수요의 10분의 1 정도만을 제공할 뿐, 여전히 시작 단계에 불과하다.
다 사용한 리튬 이온 배터리의 리튬도 이론상 다른 용도로 재활용될 수 있다. 이론상 말이다.
7.지저분한 일이 돈이 되다
지저분한 일에서 돈을 버는 건 오늘날 큰 사업이 되었다.
이런 분야에는 리사이클 Li-Cycle이라는 캐나다 스타트업(25년 파산)과 중국 회사 GEM, 그리고 CATL의 재활용 분야 자회사 브룬프 Brunp도 있다.
8.배터리 재활용 프로세스
오랜 경험을 가진 유미코아의 처리 과정을 견학하기 위해 호보켄 공장을 방문하는 것도 시도할 만한 가치가 있다. 공장 내부에는 화산학자가 용암 근처로 갈 때 입는 반짝거리는 내열복을 입은 사람들이 걸어다녔다.
8.1 배터리팩 분리
배터리가 이곳에 오려면 먼저 배터리팩의 나머지 부분과 분리해야 한다.
이 과정은 매우 까다롭다. 배터리 제조사는 다른 무엇보다 사용자의 안전을 최우선하기 때문에 기가팩토리 네바다에서 조립되는 배터리팩은 접착제와 잠금장치로 무척 단단히 밀폐되어 있어서 분해하기 쉽지 않다.
8.2 용광로속 배터리
단지 용광로에서 나오는 용융액에는 니켈, 코발트, 구리가 들어 있고, 배출되는 슬래그(광재)가 리튬을 포함하고 있다는 점만 다르다.
배터리가 용광로에 떨어지는 광경은 뜻밖의 만족스러운 경험이었다. 김을 내뿜는 용광로의 입속으로 배터리가 하나씩 떨어진 뒤에 용광로가 소화하는 과정에서 약간 트림 같은 노란 불꽃과 증기가 솟아올랐기 때문이었다.
9.전통적인 광업과 유사한 점
배터리 용해 과정과 이후 이런 금속을 어떻게 처리하는지를 보고 있으면, 이것이 전통적인 광업과 얼마나 비슷한지 확인하고 놀라게 된다.
유미코아는 용광로에서 나오는 리튬 광재를 중국 정제소가 호주산 스포듀민을 처리하는 것과 정확히 같은 방식으로 처리한다.
9.1 리튬 재생 50%
몇몇 다른 재활용 스타트업은 이런 건식 야금 단계 없이 곧바로 결과물을 얻을 수 있다고 하지만, 다른 기업보다 이런 작업을 오래 해온 유미코아는 이 방법이 현재 최선이고, 구리, 코발트, 니켈은 95퍼센트 이상 재사용할 수 있다고 말한다.
리튬은 그보다는 덜 인상적인 50퍼센트 수준인데 점점 높아지는 중이라고 부연했다.
9.2 배터리 원료 부족은 필연
95퍼센트 이상이라는 비율조차 진정한 순환 경제에는 부합되지 않는다. 전기차 내장 배터리는 10년마다 용광로에 던져져 재활용되어야 하고, 그럴 때마다 5퍼센트의 새로운 재료(리튬은 그 이상이다)를 추가해야 한다.
이런 속도를 기준으로 추정해볼 때 앞으로 100년이 지나면 배터리의 기존 원료는 60퍼센트도 남지 않게 된다.
나머지 리튬은 새롭게 채굴해야 하는데 앞으로도 땅속으로 들어가 발파, 배수, 정제를 해야 한다는 뜻이다.
10. 배터리 가치는 원재료
배터리의 가치 대부분이 공학 기술이 아닌 원재료에서 나온다는 걸 기억하자.
여기서 문제가 되는 건 선진국들이 이미 필요한 양의 강철을 보유하고 있는 반면 수송에 전기를 공급할 배터리는 충분하지 않다는 점이다.
10.1 미래로 나아가는 길
우리는 지금 미래로 나아가는 길을 구축하는 중이다. 지난 몇 세기 동안 인류는 땅에서 에너지 자원을 찾았으나 오로지 연소만을 목적으로 했다.
석탄, 석유, 가스는 추출되고 소각되는 사이 탄소를 배출한다. 이제 우리는 재사용이 가능한 배터리에 자연에서 캐내고 정제한 리튬을 다시 채워 넣는 중이다.
이렇게 변화한 발전 단계를 선보인다고 해서 채굴과 발파를 막지는 못할 것이다.
또한 가까운 미래에 인류가 화석연료를 계속 사용하는 일도 막을 수 없을 것이다. 하지만 이번에는 세상이 정말 달라질 수도 있다.