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토요일, 11월 27, 2021

전기차 배터리에 꼭 필요한 재료 ‘코발트’, 석유보다 빨리 고갈될 위험

  • 전기차 배터리 등에 쓰이는 코발트
  • 취급 어렵고, 독성 있어 ‘괴물’로 불려
  • 아동노동착취 등 분쟁 광물로도 꼽혀
  • LG화학·CATL, 코발트 문제 해결 노력
  • 테슬라는 ‘코발트 프리’ 배터리 개발 중
  • 코발트 수요 줄면 고갈 우려도 해결

코발트(Cobalt)는 전기자동차(EV)용 배터리에 사용되는 핵심 원료 가운데 하나다. 전기차에 들어가는 리튬이온 배터리에는 주로 니켈·코발트·망간(NCM)이 양극재가 쓰인다. 이 가운데 가장 가격이 비싸고 구하기 힘든 것이 코발트다. 이 때문에 미국 전기차 업체 테슬라는 코발트를 뺀 배터리 개발을 추진 중이다. 코발트란 도대체 무엇이고, 전기차와 환경에 어떤 영향을 주는지 알아봤다.

콩고민주공화국 코발트 채굴 모습 /사진=앤네스티

대표적인 분쟁 광물

코발트는 전기차나 스마트폰 등에 쓰이는 배터리에 쓰일 뿐만이 아니다. 제트 엔진과 드릴 비트 등의 내열 합금, 스피커 자석, 석유 정제 등 많은 곳에 쓰인다. 원소 상태의 코발트는 광택이 있는 단단한 금속이다. 철이나 니켈과 모양이나 성질이 비슷하다. 공기 중에 내버려둬도 잘 부식되지 않는다. 열에도 강하다. 취급이 어렵고 독성도 있다. 이 때문에 처음에는 괴물 같은 금속이라고 해서 코볼트(kobold)라고 불렸다. 이것이 코발트라는 이름으로 굳어졌다.

코발트는 독성이 있어서 적절한 개인 보호 장비를 착용하지 않고 채굴하면 진폐증 등 심각한 피해를 일으킨다. 채굴이 힘든 것이다. 세계에서 가장 많은 코발트를 생산하는 국가는 콩고민주공화국이다. 코발트 수요가 많아지면서 가난한 사람들이 안전 장비나 훈련도 받지 않고 채굴에 뛰어들어 큰 피해가 발생한다. 광산 붕괴 사고도 빈번하다. 아동 노동 착취 문제도 심각하다. 코발트가 금과 텅스텐, 주석, 탄탈과 더불어 분쟁 광물로 불리게 된 이유다.

코발트 채굴 문제 해결을 위해 세계적 기업도 나섰다. 배터리 대기업인 우리나라의 LG화학은 중국 CATL 등과 함께 ‘책임 있는 코발트 이니셔티브(RCI)’에 참가했다. 코발트 광산에서의 아동 노동 근절을 추진한다. 2018년에는 코발트 공정 무역을 위한 페어코발트얼라이언스(FCA)도 발족했다. 세계에서 가장 많은 리튬이온 배터리를 소모하는 미국의 테슬라나 독일의 전기차 스타트업 소노모터스(Sono Motors), 스위스의 자원 회사 글랜코어(Glencore), 중국 코발트 회사 화유(華友) 등이 동참했다.

테슬라 모델S 배터리팩 /사진=테슬라

고갈 앞둔 코발트

코발트를 둘러싼 더욱 근본적인 문제가 있다. 수량이 절대적으로 부족하다는 것이다. 지난해 전기차 배터리에 사용된 코발트는 약 1만9000t. 평균 약 9kg이 사용됐다. 앞으로 전기차 출시가 늘면 코발트 수요도 폭발적으로 증가할 전망이다. 예컨대, 현재 세계 내연기관 자동차는 약 10억대, 이를 모두 전기차로 바꾸면 900만t의 코발트가 필요하다. 하지만 코발트 매장량은 710만t 정도로 추정된다. 다른 산업에서 필요한 양까지 더하면 턱없이 부족한 수치다.

전기차 배터리와 다른 산업에서의 특수 합금 수요 등을 합하면 2025년께 코발트 연간 사용량은 25만t에 달할 전망이다. 앞으로 30년 안에 코발트가 고갈될 가능성이 큰 것이다. 다행히 전기차 배터리에서 코발트 비중이 계속 줄고 있다. 기존에는 니켈, 망간, 코발트를 1대1대1로 섞은 것이 일반적이었지만, 최근에는 니켈 8, 망간 1, 코발트 1 비중이 일반적이다. 코발트 비중이 0.5%인 배터리는 물론 아예 코발트를 뺀 방식도 개발 중이다.

테슬라가 사용하는 전기차 배터리는 NCA(니켈, 코발트, 알루미늄) 종류다. 코발트 함유량이 3%에 불과하다. 테슬라는 중국 상하이 공장에서 만드는 모델3에는 코발트가 아예 없는 LFP(인산철리튬) 배터리를 사용한다. LFP는 성능이 NCA보다 떨어지지만, 재료가 저렴하고 안정적 공급이 가능하다. 수명도 길다. 테슬라는 오는 22일 열리는 ‘배터리 데이’ 행사에서 코발트가 없는 신형 배터리를 공개할 것으로 예상된다. 파나소닉과 2~3년 뒤 양산 체제를 갖출 것으로 보인다.

희승 electric@theplug.co.krhttps://theplug.co.kr/news/author/mykim/
안녕하세요. '전기(?)'를 사랑하는 채희승입니다. 지구 환경을 지키는 멋진 친환경차 관련 유익하고 재밌는 이야기 보따리를 풀어보겠습니다.

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