루카스 베드나르스키 "배터리 전쟁"

루카스 베드나르스키(Lukasz Bednarski) "배터리 전쟁(Battery War)"

167 : 칠레의 전기가격와 구리 생산

칠레 태양광 발전 (출처 : edaily)

칠레가 배터리와 전기자동차 산업으로의 진출을 위해 더 확고한 기반을 구축하려 할 때 유리한 조건은 리튬뿐이 아니다. 이나라는 전기 가격이 아주 저렴한데, 특히 태양광발전이 활발해 2025년에는 메가와트(MW)당 가격이 15달러까지 떨어질 것으로 예상된다. 유럽 내 평균 전기 가격과 비교하면 4분의 1 수준에 불과하다. 런던의 거의 모든 우버 운전자들이 유지비를 따져서 전기자동차로 옮겨간 것을 생각한다면, 칠레에서는 관련 산업으로의 유인이 훨씬 더 강력할 것이다.

칠레 구리 광산 (출처 : geologyforinvestors)

또한 칠레는 세계에서 구리를 가장 많이 생산하는 나라이기도 하다. 휘발유로 움직이는 내연기관차와 비교해 전기자동차에는 구리가 네 배 정도 더 들어간다. 게다가 미래에는 충전소나 전기자동차 보급에 필요한 관련 기반 시설을 확충하기 위해 구리 배선 수요가 추가로 발생할 것이다. 동박은 전기자동차뿐 아니라 가전제품 산업에서 사용되는 모든 배터리의 필수 요소다.

233 : 콩코의 코발트 채굴

콩고 코발트 광산 (출처 : 한겨례)

리튬은 분쟁 광물이 아니다. 즉, 리튬 채굴에서 나온 수익으로 무장단테 지원 안하고, 재래식 채굴이나 아동노동도 없다. 왜냐면 매장층의 위치와 복잡한 채굴 방식 때문이다. 다만 배터리에 사용되는 금속 중 두 번째로 중요한 코발트는 좀 다르다. 시장에 공급되는 코발트의 약 60%가 콩고에서 나온다. 

콩고는 1998~2003까지 '아프리카 대전'이라는 내전을 겪었음. 삶의 질, 1인당 GDP 최하 수준이지만 세계에서 가장 부패한 나라 순위는 정상을 차지한다.

BMW는 무형의 브랜드 가치가 회사 전체의 가치에서 커다란 부분을 차지한다. 이 자동차 생산 업체는 코고산 코발트와 거리를 두는 대신, 오스트레일리아와 모로코의 광산에서 코발트를 직접 확보하려고 한다. 즉, "우리는 콩고에서 벌어지는 아동노동이나 분쟁과 아무런 관련이 없습니다."라고 말할 수 있다. 콩고는 세계에서 유일하게 코발트 가격이 GDP 성장률에 직접 영향을 미치는 나라다. 이런 상황에서 가장 힘이 센 기업이 윤리적인 이유를 대며 더는 콩고의 코발트를 사지 않는 것이 정말 좋은 생각일까.

233 : 리튬 채굴의 피해

리튬 채굴에서 비롯되는 부정적 영향은 크게 환경오염과 지역공동체의 피해로 나눠볼 수 있다.

리튬은 염수나 경암 퇴적층에서 채굴된다.

염수에서 리튬을 얻는 방법은 이산화탄소를 거의 배출하지 않는다. 친환경 에너지인 태양열을 이용해 염수를 증발시켜 리튬을 농축하기 때문이다. 가장 우려되는 점은 염원에서 염수를 추출하는 작업이 근처 주민들이 이용해 온 수자원에 어떤 영향을 미치는지다. 펌프로 염수를 퍼 올리는 과정에서 염원 주변의 담수 대수층에 미칠 영향이 문제다. 최악의 시나리오 중 하나는 염원 외곽의 담수가 염수가 추출된 곳으로 빨려 들어가는 것이다. 그래도 우리가 배터리를 포기하지 않는 한, 염수에서 리튬을 추출하는 것이 그나마 나은 선택이다.

경암에서 리튬을 추출하는 일은 해악이 더 크다. 그 과정은 다음과 같다. 1) 우선, 채굴한 경암을 스포듀민 정광으로 가공한 다음 1050도의 열을 가한 뒤 냉각한다. 2)그리고 독성이 강한 황산과 섞은 다음 다시 뜨겁게 만든다. 3)가열, 재가열, 건조 과정에서 이산화탄소가 집중적으로 배출된다. 4)이어지는 침출, 부유, 세척 단계에서 깨끗한 물이 사용된다. 이때 들어가는 물이 염수에서 리튬을 추출할 떄 사용되는 물 보다 많다.

탄소발자국에 관한 권위 있는 연구로는 '아르곤국립연구소 보고서'가 있는데, 이 보고서는 2012년 발표되었다. 이때는 대부분의 리튬을 태양열로 염수를 증발시켜 생산했었는데, 보고서에 따르면 리튬 화합물 1톤을 생산할 때 발생하는 이산화탄소의 양을 2.5톤으로 보았다. 경암에서 추출된 리튬의 비중이 커진 오늘날, 그 수치는 14톤까지 갈 수도 있다. 리튬 1톤을 언드려면 스포듀민 250톤이나 염수 750톤을 가공해야한다. 그 과정에서 엄청난 잔여물이 발생하고 이 또한 처리해야한다.

호주 다르단업 매립지 (출처 : 유튜브)

볼리비아는 잔여 폐기물이 산처럼 쌓여 엽원의 청정한 자연 풍경을 망치는 상황이다. 또한, 세계에서 가장 큰 스포듀민 광산이 있는 오스트레일리아(호주)는 대지 여기저기에 구멍이 나고, 자갈 무더기가 산처럼 쌓였다. 그림 같던 다르단업(Dardanup)마을의 풍경은 리튬 채굴 붐이 일어난 후 세계 최대의 스포듀민 광산에서 나온 폐기물이 싸이기 시작했다. 당연히 주민들은 이러한 상황을 반기지 않는다.

255 : 건강을 위한 전기자동차

출처 : 조선일보

자동차 엔진을 온실가스를 배출하는 원흉으로만 바라보는 것은 실수일 수 있다. 이산화탄소 농도가 상대적으로 높아도 사람들의 건강에 직접적인 영향은 없다. 기후변화는 본질적으로 세계적 현상이고, 이 문제를 해결하려면 온실가스의 배출 총량을 살펴보아야한다. 하지만 개인 건강의 차원에서는 당신 주위에 전기자동차가 많은지, 많지 않은지가 실제로 무척 중요하다.

하지만 함께 배기관을 빠져나오는 미세먼지나 이산화질소는 이야기가 다르다.

미세먼지는 코와 폐의 자연 방어막을 쉽사리 통과한다. 미세먼지는 휘발유나 디젤로 덮인 금속들을 혈액으로 운반해 암을 유발하고 천식을 일으키거나 악화시킨다.

이산화질소는 하루 이상 공기 중에 머무르지 않지만, 멀리 이동하지도 않는다. 가장 작은 입자도 처음 배출된 곳에서 겨우 몇 미터 밖에 퍼지지 않는다. 

이산화질소와 미세먼지 농도가 기준치보다 훨씬 높은 지역에서 성장한 아이들은 폐활량이 줄어든다는 연구 결과도 있다.

따라서 전기자동차를 구매하는 것이 온난화를 멈추는 데 도움이 될지 완전히 확신할 수는 없다고 해도 당신과 당신의 아이가 숨쉬는 공기의 질을 높여줄 것은 분명하다.

267 : 도시 광업 - 배터리 재활용 산업&중국

출처 : 포스코

도시 계획의 권위자 제인 제이콥스는 '도시 광업'이라는 용어를 처음 제안했다. 그녀는 도시가 '다양한 자원의 거대하고 풍요로운 광산'이 될 수 있다고 주장했다.

실제로 인류 문명에서 중요한 역할을 해온 금, 은, 납, 아연의 매장량과 우리가 사용 중이거나 이미 버려진 다양한 물건에 포함된 양을 비교해 보면 후자가 더 많다. 게다가 우리가 사용하는 물건에 포함된 해당 금속들은 땅에 묻혀 있을 때보다 훨씬 농축된 형태다.

배터리 물질도 예외가 아니다. 리튬 1톤을 얻드려면 스포듀민 250톤이나 염수 750톤을 가공해야한다. 그 과정에서 엄청난 잔여물이 발생하고 이 또한 처리해야한다. 하지만 폐기된 리튬 이온 배터리는 28톤만 있어도 리튬 1톤을 얻을 수 있다. 이론적으로 놀라운 효율을 보여준다.

중국은 전기자동차 폐배터리가 대량 배출되는 최초의 국가가 될 것이다. 2014년은 중국에서 전기자동차가 수만 대 팔려나간 첫 번째 해였고, 2018년에는 처음으로 판매대수가 100만대를 넘었다.  2025년이 오기 전, 처음으로 대량 판매된 전기차들의 배터리가 수명을 다하면, 폐배터리 쓰나미가 중국을 덮칠 것이다.

공업정보화부는 2018년에 전기자동차 배터리의 재활용 의무를 생산 업체에 지우는 정책을 발표했다. 그 결과 생산 업체들은 배터리마다 국가 표준에 따른 일련번호를 부여한 다음 전체 생애 주기를 추적하는 시스템에 등록해, 관련 데이터를 정부 당국과 공유해야 했다. 일련번호 덕분에 재활용 과정이 자동화되고 간소화되며, 덕분에 비용이 줄어든다. 그리고 비용이 줄어들 수록 재활용이 보편화된다.

유럽에서는 아침으로 먹은 달걀 한 알의 경로를 농장까지 거슬러 올라가 파악할 수 있다. 달걀처럼 저렴하고 수명이 짧은 상품에서 이 정도의 투명성을 확보할 수 있다면, 전기자동차 배터리도 같은 수준의 투명성이 보장되어야한다.

하지만, 문제도 있다. 재활용의 가장 큰 장애물은 배터리의 형태와 크기가 각양각색이라는 사실이다. 규모의 경제가 더디게 나타날 수도 있으며 비용 절감 여정이 길어질 수 있다. 상대적으로 젊은 배터리 산업에서 경쟁우위를 확보하고자 각축전을 벌이는 탓에, 전기자동차 생산 업체들은 자신들의 모델에 가장 잘 맞는 형태의 배터리를 개발하는데 거리낌이 없다. 제품 간 표준화는 주로 성숙한 시장에서 나타나는 특징이다.

271 : 전기차로의 전환이 느린 일본

혼다 전기차 (출처 : 한국일보)

전기 모빌리티로의 전환을 공식화한 일본은 2050년부터 자국 내 자동차 생산 업체에서 전기자동차만을 생산하겠다고 발표했다. 하지만 알 수 없는 이유로 하이브리드 자동차에 의존하면서 배터리만으로 가동되는 전기자동차의 시장점유율이 더는 확대되지 않고 있다. 일본인들은 중국이나, EU, 미국의 소비자들보다 완전한 전기자동차의 구매를 꺼리는 듯하다.

이러한 상황은 현금을 대체하는 간편 결제 시장의 상황을 떠올리게 한다. 일본은 제일 먼저 현금 대신 신용카드를 사용할 수 있게 된 나라 중 하나지만, 현재 이 나라의 간편 결제 비율은 영국이나 한국, 폴란드 보다 낮다.

도요타나 혼다 같은 일본은 주요 자동차 생산 업체는 오랫동안 리튬이온 배터리로의 전환을 꺼렸다. 예외적으로 큰 인기를 누렸던 도요타의 프리우스는 2019년 생산된 일부 모델에 니켈 메탈 하이브리드 배터리를 사용했다. 지난 10년간 전기자동차 시장에서 점유율이 급감한 배터리다.

298, 304 : 다양한 전기 모빌리티

Eviantion사의 Alice (출처 : jvne)

이스라엘 회사 에비에이션(Eviation)은 전기비행기를 만드는 회사다. 이스라엘 방위군 소령 출신이자 항공 산업과 우주 산업에서 15년간 경력을 쌓은 인물을 중심으로 설립된 이 회사는 이미 첫 번째 전기 비행기를 만들었다. '앨리스(Alice)'로 명명된 이 모델은 화려하고 매끈한 외관을 자랑하는데, 아홉 명의 승객을 태운 채 1,000킬로미터까지 비행할 수 있다. 

앨리스의 배터리는 무척 무거워서 전체 무게의 60%를 차지한다. 이배터리를 어딘가에 한 덩어리로 뭉쳐 실으면 날아오르지 못할 것이다. 따라서 배터리를 구성하는 셀 9,400개를 천장과 바닥, 날개 등 기체 곳곳에 나눠 배치했다. 엄청난 용량의 배터리를 장착하고 있지만, 앨리스를 충전하는 데는 세시간 밖에 걸리지 않는다. 2019년 말에 앨리스의 수주량이 150대에 달했다.

Yara사의 야라 비르셀란(Yara Birkland) (출처 : workboat365)

노르웨이는 인구 대비 가장 많은 수의 전기자동차가 보급된 나라다. 전기를 이용하는 해상 운송 분야에서도 앞서 나가려 하는게 당연하다. 2025년부터는 화석연료로 움직이는 배에서 노르웨이 피오르(Fjord)를 감상하는 것이 불가능해진다. 노르웨이 국회는 자국 내 모든 여객선을 전기화한다는 법률을 통과시켰으며, 이 나라의 주변 해역이 세계 최초의 무공해 바다가 될 예정이기 때문이다.

비료 제품으로 유명한 노르웨이의 화학 기업 야라(Yara)는 한발 더 나아가 전기로 구동될 뿐 아니라 자율주행까지 가능한 화물선을 개발 했다. '야라 비르셀란(Yara Birkeland)'이라고 이름 붙인 이 화물선은 2022년 무인 항해가 성공했다. 이후 2년간 복잡한 인증 절차를 거친 다음, 2024년에 상업 항해에 투입될 예정이다. 컨테이너 120개를 선적할 수 있는 이 화물선이 완성되면 매년 트럭 4만 대가 배출하는 만큼의 오염 물질을 줄일 수 있을 것으로 보인다.

307 : 결국엔 양극재, 음극재, 전해질

크게 보면 배터리는 놀라울 정도로 단순하다. 핵심 요소가 양극재, 음극재, 전해질 세 가지 밖에 없다.

에너지 밀도, 전력, 충전 속도, 안전성 등 배터리 성능을 향상하고 싶다면 무엇보다 이 세 가지 요소를 더 좋게 만드는데 집중해야 한다. 한가지 요소를 바꾼다면 폐쇄 시스템 안에서 그 변화를 수용하고 균형을 유지할 수 있도록 다른 두 가지 요소도 조정해야 한다. 화이팅.