참세상

기후변화에 대응하려면 아주 많은 금속이 필요하다.

이 이야기는 Grist의 시리즈 Unearthed: The Mining Issue의 일부이며, 이는 청정 에너지 전환을 위한 핵심 광물 확보를 둘러싼 세계적인 경쟁을 다룬다.

파리협정 아래 전 세계가 기후변화에 맞서기로 약속한 이후 10년 동안, 세계 에너지 시스템은 혁명을 겪었다. 미국은 태양광 발전을 여섯 배로 늘렸고, 풍력 발전도 두 배 이상 증가시켰다. 현재 전 세계 도로에는 4천만 대 이상의 전기차가 달리고 있다.

하지만 화석연료 의존을 끝내고 새로운, 보다 친환경적인 기술을 도입하려면 매우 많은 금속이 필요하다.

전기차와 전기자전거 배터리를 만들려면 리튬과 코발트가 필요하고, 태양광 패널과 풍력 터빈을 만들려면 니켈과 희토류가 필요하며, 재생에너지를 햇볕 잘 드는 지역이나 바람이 많은 지역에서 도시와 공장으로 이동시키기 위한 전선을 만들려면 구리가 필요하다.

우리가 화석연료에서 빨리 벗어날수록, 이런 금속들과 이른바 핵심 광물들에 대한 수요는 더욱 절박해진다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 야심 찬 에너지 전환이 진행될 경우, 2040년까지 이들 광물에 대한 전 세계 수요는 4배로 증가할 전망이다. 이는 곧 광활한 노천광을 새로 파고, 원광을 정제할 강력한 정제소를 건설하며, 배터리와 터빈을 제조할 공장을 여는 것을 의미한다.

20세기가 석유의 지정학에 의해 정의되었다면, 21세기는 금속의 새로운 지정학에 의해 정의될 수 있다. 특히 공급망이 복잡하게 얽힌 금속 산업은 개발도상국에서 선진국으로, 다시 되돌아오는 흐름을 형성한다.

도널드 트럼프 미국 대통령은 취임 첫날 두 개의 행정명령을 통해 이른바 핵심 광물을 언급하며, 미국의 광물 채굴 속도가 “국가적 수요를 충족시키기에 턱없이 부족하다”고 밝혔다. 이후 그는 자국 내 광산 개발 인허가를 빠르게 진행하려 했으며, 동시에 해외 공급처 확보에도 나섰다. 그 예로는 미국이 통제해야 한다고 주장한 그린란드와, 러시아로부터의 보호를 조건으로 광물 접근권을 확보하려 시도한 우크라이나가 있다.

트럼프는 재생에너지 개발을 방해하려는 모든 수단을 동원하고 있지만, 그가 핵심 광물에 집착하는 모습은 부인할 수 없는 현실을 반영한다. 세계는 점점 더 많은 핵심 광물을 필요로 하며, 이는 지정학과 기후·환경 정책에 막대한 영향을 미친다.

아래에서 Grist는 핵심 광물과 이를 둘러싼 채굴 경쟁을 쉽게 설명한다. 우리는 재생에너지와 전기차에 필수적인 몇 가지 주요 금속을 세계가 어떻게 채굴하고, 정제하며, 사용하는지를 정리한다. 전 세계의 광물 혼란에 질서를 부여하는 일은 결코 쉬운 과제가 아니지만, 기후변화 대응은 그것이 올바르게 이뤄지는지에 달려 있다.

광물들

전기차 배터리나 태양광 패널 같은 재생에너지 제품에는 수십 가지의 광물이 포함되어 있다. 이 중 많은 광물은 찾기 어렵지 않다. 예를 들어, 전력 전달선의 핵심 소재인 구리는 전 세계에서 100년 넘게 대량 생산되어 왔다. 하지만 재생기술에 필요한 다른 많은 광물은 접근하기 훨씬 더 어렵고, 전 세계 정부와 기업들은 지금 그 공급망을 강화하려는 경쟁에 나섰다. 다음은 에너지 전환에 가장 중요한 네 가지 광물 — 리튬, 코발트, 니켈, 그리고 희토류 — 에 대한 현황이다. 이 중 리튬, 코발트, 니켈은 에너지를 저장하는 배터리의 핵심 요소이고, 희토류는 풍력 터빈의 동력에 사용된다.

전기 모터에 필수적인 구성 요소인 자성 희토류 원소에는 네오디뮴(Neodymium), 프라세오디뮴(Praseodymium), 디스프로슘(Dysprosium), 터븀(Terbium) 등이 포함된다.(원문 그래픽을 방문하여 아래의 금색 원에 커서를 올리면, 어떤 광물들이 현대 사회를 움직이고 있는지 확인할 수 있다.)

리튬(Lithium)

리튬은 엄청난 양의 에너지를 저장할 수 있기 때문에 청정기술에 필수적이며, 전기차를 충전하고 태양광과 풍력 발전으로 생산한 전력을 저장하는 배터리의 기본 재료다. 리튬은 세계 곳곳에 어느 정도 분포되어 있지만, 경제성이 있어 채굴이 가능한 곳은 크고 접근이 쉬운 매장지 몇 군데뿐이다. 호주는 세계 최대 리튬 생산국으로, 전 세계 공급량의 약 50%를 차지한다. 2021년 호주의 대규모 그린부시(Greenbushes) 광산은 전 세계 원료 리튬의 약 5분의 1을 생산했다. 광부들은 1980년대부터 호주 남서부 해안의 옛 주석 광산에서 리튬을 채굴해 왔고, 그 당시에는 리튬이 에너지 전환의 핵심이 아니었으며 대부분 원자력 기술이나 내열 유리 제품에 사용되었다. 지금 호주는 리튬을 석탄처럼 위협받는 수출품을 대체할 핵심 자원으로 간주하고 있다.

볼리비아, 아르헨티나, 칠레는 이른바 ‘리튬 삼각지대’를 형성한다. 이 세 남미 국가는 현재 리튬 생산량은 비교적 적지만, 전 세계 확인 매장량의 절반 이상을 보유하고 있다. 호주의 단단한 암석 형태와 달리, 볼리비아의 매장지는 거대한 우유니(Uyuni) 소금 평야에 위치해 있으며, 이곳은 생태학적으로 경이로운 장소이자 아이마라(Aymara) 원주민의 터전이기도 하다. 에보 모랄레스 정부는 국영 주도의 리튬 생산과 수익 재분배를 골자로 한 "100% 국가 운영(¡100 percent Estatal!)" 정책을 추진하고 있다. 하지만 우유니 주민들은 광산 개발이 평야에 미칠 환경적 영향을 우려하며 반대 시위를 벌이고 있다.

미국이 자국 내 리튬 공급망을 구축하려는 계획은 네바다 북부의 외딴 사막에 크게 의존한다. 태커 패스(Thacker Pass)라 불리는 이 지역은 세계 최대 규모의 리튬 매장지 중 하나로, 회수 가능한 리튬이 4천만 톤 이상 매장되어 있는 것으로 추정된다. 리튬 아메리카스(Lithium Americas)라는 기업이 이곳에 미국 최대 규모의 리튬 광산을 건설하고 있다. 이 프로젝트는 바이든 행정부와 트럼프 행정부 양쪽의 지원을 받았고, 제너럴 모터스(GM)는 이 광산에서 나오는 첫 번째 리튬 생산물에 대한 독점권을 확보하며 6억 달러 이상의 자금을 투자했다. 하지만 이 사업 역시 원주민 부족과 지역 목장주들의 소송과 시위에 직면했으며, 결과적으로 이들의 반대는 받아들여지지 않았다.

코발트(COBALT)

코발트는 리튬이온 배터리의 또 다른 핵심 성분이며, 세계 생산은 콩고민주공화국(DRC)이 지배하고 있다. DRC는 전 세계 코발트 생산의 80%를 차지하지만, 이 나라의 광물 인프라 대부분은 중국이 소유하거나 주요 지분을 보유하고 있다. 이 인프라는 최근 몇 년 사이 빠르게 성장했다. 광산 개발은 수천 명을 강제 이주시키고, 유독한 코발트 먼지로 공기를 오염시키며, 독성 폐기물을 강과 시내에 버렸다. 인권 단체들에 따르면 이들 광산은 인신매매와 아동 노동에 광범위하게 의존하고 있다.

문제는 다른 어떤 나라도 DRC와 비견될 만한 코발트 매장량을 보유하지 못하고 있다는 점이다. DRC는 전 세계 미개발 육지 매장량의 절반 이상을 보유하고 있으며, 이는 다음 순위인 호주의 두 배에 달한다. 러시아와 캐나다 같은 다른 매장국은 현재 생산 속도로 봤을 때, 전 세계 코발트 수요를 약 1년 정도만 충당할 수 있는 공급량을 확보하고 있다. 향후 몇 년 안에 다른 나라에서 대형 매장지가 발견되지 않는 한, 성공적인 에너지 전환의 길은 DRC를 통과할 수밖에 없다.

하지만 국제 해역은 또 다른 이야기다. 하와이와 멕시코 사이의 태평양에 위치한 클라리온-클리퍼튼 지대(Clarion-Clipperton Zone)는 세계에서 가장 풍부한 코발트 매장지일 가능성이 있다. 해수면에서 1만 피트 아래의 이 지역 해저에는 약 5천만 톤의 코발트가 매장되어 있는 것으로 추정되며, 이는 DRC보다 몇 배 더 많은 양이다. 하지만 깊이를 제외하더라도, 수십 개 국가가 심해 채굴 금지를 촉구하고 있고, 국제해저기구(ISA)는 지난해 해당 활동에 비판적인 인물을 수장으로 선출했다.

니켈(NICKEL)

니켈은 에너지 전환 광물의 만능 도구처럼 쓰인다. 전기차 배터리는 물론, 태양광 패널, 풍력 터빈, 심지어 녹색 수소 생산에도 사용된다. 다행히 리튬이나 코발트와는 달리, 니켈은 전 세계에 훨씬 고르게 분포되어 있다. 러시아, 호주, 브라질, 인도네시아 등 다양한 국가들이 대규모 니켈 자원을 보유하고 있으며, 프랑스 해외 영토인 뉴칼레도니아 같은 소규모 섬나라들도 상당한 매장량을 갖고 있다. 니켈은 오랫동안 스테인리스강과 기타 합금에 사용되어 왔기 때문에, 코발트보다 훨씬 성숙하고 생산 준비가 된 광산들이 많다.

세계에서 네 번째로 인구가 많은 인도네시아는 현재 전 세계 니켈 생산의 절반을 차지하고 있다. 이 나라는 20세기 초 네덜란드 식민지 시절부터 니켈을 채굴해 왔다. 여기에서도 글로벌 공급망의 특성은 정치적으로 민감한 사안이다. 인도네시아는 원광 정제와 광산 인프라 투자에 있어 중국에 의존하고 있다. 이 의존도를 줄이기 위해 인도네시아는 2020년 원광 수출을 금지했고, 국내 제련 설비에 대한 투자를 유도했다.

브라질은 세계에서 가장 큰 미개발 니켈 매장지를 보유한 국가 중 하나지만, 정치적 혼란으로 인해 그 자원의 미래는 불확실하다. 미국처럼 브라질도 좌파와 우파 간 극단적으로 다른 환경 정책을 가진 지도자들 사이에서 흔들려 왔다. 현 대통령 루이스 이나시우 룰라 다 시우바는 아마존 열대우림 보호와 환경 옹호를 내세우고 있지만, 구리 및 니켈 채굴에 수십억 달러를 투자하려는 산업 대기업 발레(Vale)와는 점차 가까워지고 있다.

희토류(RARE EARTHS)

이른바 희토류 원소는 현대 풍력 발전에 필수적이다. 이 원소들은 터빈이 에너지를 생성하는 데 사용하는 초강력 영구자석의 주요 구성 요소다. 이름과는 달리 희토류는 생각보다 그리 희귀하지 않지만, 전 세계 생산량의 절반 이상이 중국에 집중되어 있어 중국이 공급망을 사실상 장악하고 있다. 중국은 내몽골 자치구 같은 내륙 지역의 대규모 노천광에서 수십 년간 희토류를 채굴해 왔다. 장시성에서는 1990년대 첫 기술 붐 당시 희토류 채굴 붐이 일었고, 이로 인해 산림이 훼손되고 오염된 폐수가 남았다.

중국 외에도 많은 나라들이 상당량의 희토류 금속을 보유하고 있지만, 대부분의 국가는 아직 이를 본격적으로 채굴하지 않고 있다. 예를 들어 베트남은 전 세계 매장량의 약 20%에 해당하는 2,200만 톤의 희토류를 지하에 보유하고 있으며, 이는 수백만 개의 풍력 터빈을 만들 수 있는 양이다. 하지만 2023년 이 나라가 미국과의 협정을 맺고 산업을 육성하겠다고 약속했음에도 불구하고, 실제 생산량은 고작 600톤에 불과했다. 국내 광업 기관의 최고 간부들이 부패 스캔들에 연루되면서, 베트남이 중국의 대안 공급처로 부상할 가능성은 당분간 낮아 보인다.

도널드 트럼프 전 대통령은 덴마크로부터 그린란드를 확보하려는 의지를 매우 진지하게 드러냈다. 트럼프의 외교 공세는 북극 지역에 전략적 군사 기지를 확보하려는 의도가 있었지만, 동시에 세계 최대 미개발 희토류 매장지를 확보하려는 목적도 포함되어 있었다. 유럽연합(EU)과 중국도 이 매장지에 주목하고 있다.

데이터셋 간의 불일치로 인해, 이 시리즈에는 여러 출처의 데이터를 사용했다. 리튬, 코발트, 니켈의 현재 생산량 데이터는 미국지질조사국(USGS)의 2024년 광물 상품 요약 보고서(Mineral Commodity Summaries 2024)에서 가져왔다. 2050년까지의 모든 전망치는 국제에너지기구(IEA)의 2024년 글로벌 핵심 광물 전망(Global Critical Minerals Outlook)에서 인용했다. 이 보고서는 청정 에너지에 사용되는 자성 희토류 원소 네 가지(네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 터븀)에 대한 데이터만 포함하고 있다. 따라서 희토류 원소의 현재 생산량 데이터는 IEA에서 가져왔으며, 이 또한 해당 네 가지 자성 희토류 원소에 한정된다.

공급망(The supply chain)

호주나 인도네시아에서 채굴한 암석은 아직 그 용도의 시작에 불과하다. 이 원석이 풍력 터빈을 돌리거나 전기차 시동을 거는 데 이르기까지는 멀고도 복잡한 여정이 필요하다. 리튬 광석처럼 땅에서 나온 원료는 전기 전도체로 쓰이기 위해 복잡한 정제 과정을 거쳐야 하며, 이후 배터리 팩에 조립되기 위해 공장으로 옮겨져야 한다. 이 정제 및 제조 공정은 거의 대부분 광물이 채굴된 지역에서 이뤄지지 않기 때문에, 전 세계가 참여하는 일종의 '핫 포테이토 게임'처럼 된다.

데이터셋 간 불일치 때문에, 이 시리즈에는 여러 출처의 데이터를 사용했다. 지도에 사용된 데이터는 미국지질조사국(USGS)의 2024년 광물 상품 요약 보고서에서 가져왔다. 그러나 독점적 이유로 인해 해당 보고서에서는 최신 리튬 생산량이 누락되었다. 이에 따라 미국의 최신 리튬 생산량은 에너지 연구소(The Energy Institute)의 2024년 세계 에너지 통계 보고서에서 가져왔다. 미국의 수치인 600메트릭톤은 리튬의 전 세계 총 생산량에 추가했다.(원문 그래픽을 방문하면 광물별 수치를 그래픽으로 자세히 확인할 수 있다.)

정제(REFINING)

리튬이나 니켈 같은 광물은 원석 상태로는 에너지 전환에 아무런 쓸모가 없다. 이 금속들이 전기차 배터리나 풍력 터빈 부품으로 쓰이려면, 에너지를 많이 소모하는 제련 과정을 통해 순도 높은 물질로 정제돼야 한다. 바로 이 지점이 세계 에너지 전환의 가장 큰 병목이다. 전 세계에서 채굴되는 거의 모든 금속은 인도네시아든 캐나다든 상관없이 정제를 위해 중국으로 이동해야 한다. 중국은 세계 희토류 정제 능력의 90%, 리튬과 코발트의 약 3분의 2, 니켈의 약 3분의 1 정제 능력을 장악하고 있다.

중국이 정제 분야에서 이렇게 강력한 이유는 단순하다. 압도적인 선점을 이뤘기 때문이다. 중국 정부는 핵심 광물이 탈화석연료 시대의 열쇠라는 점을 일찍이 인식했고, 수십 년에 걸쳐 수십억 달러를 투입해 새로운 정제소를 건설해 왔다. 이 과정에서 환경 우려를 무시하며 미국 등에서 산업 설비를 유치했다. 중국은 또 1조 달러 규모의 일대일로(Belt and Road) 이니셔티브를 통해 개발도상국의 광물 생산에 투자하면서 특정 광물의 공급망에서 수직 통합을 이뤄냈다.

미국은 중국과의 외교 관계가 악화되면서 자체 리튬 정제 시설을 구축하려 시도하고 있지만, 진척 속도는 매우 느리다. 미국의 기후 정책이 보호무역주의 성격을 띠고 있어 — 인플레이션 감축법(IRA)은 미국에서 생산 및 정제된 배터리 소재로 만든 차량에만 보조금을 지급한다 — 미국의 에너지 전환은 이 느린 진전에 의존할 수밖에 없다. 다만 오클라호마에 건설 중인 연간 5만 톤 규모의 리튬 정제소 '스타더스트 파워(Stardust Power)' 같은 대형 프로젝트가 진행 중이다. 이 주는 코발트, 니켈, 희토류 정제소 유치에도 성공했지만, 이들 프로젝트가 출범하려면 막대한 연방 및 주정부 보조금이 필요하다. 예를 들어 스타더스트는 총 10억 달러의 비용 중 약 2억 5,700만 달러에 달하는 보조금을 받을 자격이 있다. 하지만 이 보조금으로 미국이 필요한 리튬을 모두 정제할 수 있을지는 여전히 미지수다.

제조(MANUFACTURING)

미국이 광물 공급망에서 경쟁력을 확보하려는 가장 유망한 시도는 광산이나 정제소, 공장이 아니라 재활용 공장일 수 있다. 스타트업 '어센드 엘리먼츠(Ascend Elements)'는 2023년 조지아주 커빙턴에 첫 번째 대형 리튬이온 배터리 재활용 공장을 열었다. 이 시설은 매년 전기차 7만 대 분량의 리튬이 담긴 배터리 팩을 분쇄하고, 이를 액체 용액으로 처리해 새로운 양극재로 만든다. 이 기술이 대규모로 확대된다면, 미국은 복잡한 광물 공급망에 대한 의존도를 줄일 수 있다.

정제가 중국의 가장 큰 이점이라면, 제조 역시 중국의 핵심 경쟁력이다. 중국은 전 세계에서 채굴되는 원재료가 도달하는 최종 산업인 배터리, 자동차, 풍력 터빈 생산 분야의 주요 강국이다. 관세 때문에 중국산 자동차가 미국 주류 시장에 진출하지 못했지만, BYD(비와이디) 같은 저렴한 브랜드는 전 세계 전기차 시장의 약 15%를 차지하며 최근 테슬라를 제치고 세계에서 가장 인기 있는 전기차 브랜드가 되었다. 풍력 분야에서 중국은 더 압도적이다. 전 세계 풍력 터빈의 60%를 생산하고 있다.

테슬라의 최대 공장 중 하나가 리튬 광산과 정제소에서 수천 마일 떨어진 독일에 있다는 사실은 세계 개발의 핵심 아이러니를 보여준다. 미국과 독일 같은 부유한 국가는 고임금의 중공업 일자리를 유지하려 애쓰지만, 이들 국가의 제조업은 결국 개발도상국의 광물에 의존하고 있다.

삽화: 크리스티나 스파뇨(Cristina Spanò)

그래픽 및 개발: 제시 니콜스(Jesse Nichols), 클레이턴 앨던(Clayton Aldern)

아트 디렉션: 아멜리아 K. 베이츠(Amelia K. Bates)

[출처] A guide to the 4 minerals shaping the world's energy future | Grist

[번역] 하주영

덧붙이는 말: 제이크 비틀(Jake Bittle)은 Grist의 스태프 작가로, 기후변화, 에너지, 자연재해를 주제로 글을 쓴다. 《대이주(The Great Displacement): 기후변화와 다음 미국의 이주》의 저자이며, 캘리포니아 커른 카운티(Kern County)의 변화 과정을 다룬 신간도 준비 중이다. 참세상은 이 글을 공동 게재한다.