[생활속 과학이야기] 에너지 시대를 위한 핵심광물 공급망 확보

정인철 한국지질자원연구원 선임연구원

에너지 공급 부족은 현재 세계적으로 중요한 문제로 논의되고 있다. 또한 화석 연료 자원의 무분별한 사용은 사회적 및 생태학적 문제를 가중시켜왔다.

이 두 문제에 대한 해결책 중에서 환경친화적이고 지속 가능한 에너지 기술의 발전이 중요한 역할을 맡고 있다.

특히 신재생에너지, 수소에너지 등을 포함하는 친환경 에너지의 저장 및 변환 장치에 대한 광범위한 연구가 이루어지고 있으며, 기존 에너지 공급 체계에 대한 대안을 제시하고자 노력하고 있다. 그리고 최근에는 차세대 에너지 시스템들의 성능을 향상시키기 위한 과학적이고 공학적인 연구들이 집중적으로 진행되고 있다.

차세대 에너지 분야 중에서도 배터리, 연료전지, 수전해전지 등의 장치들이 높은 관심을 받고 있다.

이 장치들의 공통점은 전극, 전해질 등의 부품들로 구성되어 있으며, 부품을 구성하고 있는 소재들이 전기화학적으로 높은 반응성을 보여 에너지 저장 및 변환에 있어서 고성능을 구현할 수 있어야 한다는 것이다. 또 해당 장치들에 널리 활용되고 있는 소재들은 국가적으로 공급 리스크가 큰 핵심광물들을 포함하고 있다.

리튬(Li), 니켈(Ni), 코발트(Co), 흑연(Graphite), 희토류(REEs), 백금족(PGMs) 등은 에너지 시대 실현을 위한 6대 핵심광물로 이슈화되고 있다. 6대 핵심광물들은 에너지 분야를 포함하는 다양한 산업에서 필수적이지만 단시일 내 대체재를 찾기 어렵고 매장량이 일부 국가에 편재돼 있어, 언제든지 국가 간에 정치적으로 이용되거나 무기화될 수 있는 가능성이 충분하다.

각 핵심광물 별로 높은 매장량과 생산량을 보이는 국가들은 다음과 같다.

리튬(Li)은 호주, 칠레, 중국, 아르헨티나, 짐바브웨. 니켈(Ni)은 인도네시아, 러시아, 호주, 브라질, 쿠바. 코발트(Co)는 콩고, 호주, 필리핀, 러시아. 흑연(Graphite)은 중국, 터키, 모잠비크, 마다가스카르, 브라질, 희토류(REEs)는 중국, 베트남, 미국, 브라질, 러시아. 백금족(PGMs)은 남아프리카 공화국, 러시아, 캐나다, 미국 등이다.

특히 중국의 경우, 핵심 광물들의 자원 매장량과 생산량이 전반적으로 높을 뿐만 아니라, 다른 국가들과 협약을 통한 광물 독점권을 선점하여 강한 자원 공급망을 구축했다.

하지만 아쉽게도 우리나라가 점유하는 양은 매우 미비한 실정이기 때문에 핵심광물들에 대한 해외 의존성이 매우 높다.

한국지질자원연구원은 선광 및 제련 기술을 고도화하며 해외 국가들과의 협력을 통한 광물 채굴권 확보를 도모하려는 노력들을 이어 나가고 있다. 뿐만 아니라, 국내 광산들에서 핵심 광물에 대한 매장량을 추정하고 품위를 조사하며, 조광권 확보 및 탐사 시추를 추진하고 있다. 이와 더불어 폐전자제품, 폐자동차, 광산폐기물, 폐배터리 등의 2차 자원으로부터 핵심 광물들을 회수하는 재활용 기술을 바탕으로 공급망 확보를 위한 노력을 가속화하고 있다.

이러한 노력과 높은 기술력을 통해 세계적으로 선도하고 있는 국내의 핵심 산업 분야들이 안정적인 발전할 수 있도록, 핵심 광물 공급망이 성공적으로 구축돼 나가길 기대한다. 정인철 한국지질자원연구원 자원소재연구센터 선임연구원