코발트는 많은 전기차 배터리에 사용되는 금속입니다. 테슬라가 "코발트 없는" 배터리를 사용할 예정이라는 소식이 전해졌는데, 그렇다면 코발트는 어떤 종류의 "자원"일까요? 여러분이 알아야 할 기본적인 지식을 정리해 보겠습니다.
그 이름은 악마에게서 파생된 분쟁 광물입니다.
코발트라는 원소를 아시나요? 전기 자동차(EV)와 스마트폰 배터리에 들어 있을 뿐만 아니라, 제트 엔진이나 드릴 비트 같은 내열성 코발트 금속 합금, 스피커용 자석, 그리고 놀랍게도 석유 정제에도 사용됩니다. 코발트라는 이름은 던전 SF 소설에 자주 등장하는 괴물인 "코볼드"에서 유래했는데, 중세 유럽에서는 코볼드가 광산에 마법을 걸어 채굴하기 어렵고 독성이 강한 금속을 만들어낸다고 믿었습니다. 정말 그렇습니다.
광산에 괴물이 있든 없든, 코발트는 독성이 강해 적절한 개인 보호 장비를 착용하지 않으면 진폐증과 같은 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 콩고민주공화국은 전 세계 코발트 생산량의 절반 이상을 차지하지만, 일자리가 없는 가난한 사람들이 안전 교육도 없이 간단한 도구로 구덩이를 파는 소규모 광산(수공업 광산)에서는 붕괴 사고가 빈번하게 발생하고, 어린이들은 하루 200엔 정도의 저임금으로 장시간 노동을 강요당하며, 심지어 아마츠 광산은 무장 단체의 자금 조달원이 되기도 합니다. 이 때문에 코발트는 금, 텅스텐, 주석, 탄탈륨과 함께 분쟁 광물로 불리게 되었습니다.
하지만 최근 전기차와 리튬 이온 배터리의 확산으로 인해 글로벌 기업들은 코발트 산화물과 코발트 수산화물의 공급망을 포함한 부적절한 경로로 생산된 코발트가 사용되고 있는지 여부를 조사하기 시작했습니다.
예를 들어, 배터리 업계의 거물인 CATL과 LG화학은 중국이 주도하는 "책임 있는 코발트 이니셔티브(RCI)"에 참여하고 있으며, 주로 아동 노동 근절을 위해 노력하고 있습니다.
2018년에는 코발트 공정 무역 단체인 페어 코발트 얼라이언스(FCA)가 코발트 채굴 과정의 투명성과 합법성을 증진하기 위한 노력의 일환으로 설립되었습니다. 참여 기업으로는 리튬 이온 배터리를 사용하는 테슬라, 독일의 전기차 스타트업 소노 모터스, 스위스의 자원 대기업 글렌코어, 그리고 중국의 화위 코발트 등이 있습니다.
일본의 경우, 파나소닉에 리튬 이온 배터리용 양극재를 도매하는 스미토모 금속광업(Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.)은 2020년 8월 "코발트 원자재 책임 구매 정책"을 수립하고 실사 및 모니터링을 시작했습니다.
앞으로 대기업들이 제대로 관리되는 광산 프로젝트를 잇달아 시작함에 따라, 노동자들은 위험을 무릅쓰고 소규모 광산에 투입되어야 할 것이며, 수요는 점차 감소할 것이다.
코발트가 명백히 부족함
현재 전기차는 전 세계적으로 700만 대에 불과할 정도로 아직 보급률이 낮은 편이며, 2019년에는 210만 대가 판매되었습니다. 반면, 전 세계 내연기관 차량은 10억 대에서 13억 대에 이르는 것으로 추정되며, 만약 미래에 내연기관 차량이 사라지고 전기차로 대체된다면 막대한 양의 코발트, 코발트 산화물, 코발트 수산화물이 필요하게 될 것입니다.
2019년 전기차 배터리에 사용된 코발트의 총량은 19,000톤으로, 차량 한 대당 평균 9kg의 코발트가 필요했습니다. 9kg의 코발트를 사용하는 전기차 10억 대를 생산하려면 900만 톤의 코발트가 필요하지만, 전 세계 코발트 매장량은 710만 톤에 불과하며, 서두에서 언급했듯이 다른 산업 분야에서도 매년 10만 톤이 소모됩니다. 이처럼 코발트는 사용량이 많기 때문에 이미 고갈이 심각한 상황입니다.
전기차 판매량은 2025년까지 10배 증가할 것으로 예상되며, 차량용 배터리, 특수 합금 및 기타 용도를 포함한 연간 수요는 25만 톤에 달할 것입니다. 전기차 수요가 정체된다 하더라도 현재 알려진 모든 매장량은 30년 안에 고갈될 것입니다.
이러한 배경 속에서 배터리 개발자들은 코발트 함량을 줄이기 위해 밤낮으로 연구에 매진하고 있습니다. 예를 들어 니켈, 망간, 코발트를 사용하는 NMC 배터리는 NMC111(니켈, 망간, 코발트의 비율이 1:1이며 코발트 함량은 1:1에서 꾸준히 감소)에서 NMC532, NMC811로 개선되었으며, 현재 NMC9.5.5(코발트 비율 0.5)가 개발 중입니다.
테슬라에서 사용하는 NCA(니켈, 코발트, 알루미늄) 배터리는 코발트 함량을 3%로 낮춘 것이지만, 중국에서 생산되는 모델 3에는 코발트가 없는 리튬인산철(LFP) 배터리가 사용됩니다. LFP 배터리에도 여러 등급이 적용되었습니다. LFP는 성능 면에서 NCA보다 떨어지지만, 저렴한 재료, 안정적인 공급, 긴 수명이라는 장점을 가지고 있습니다.
2020년 9월 23일 중국 시간 오전 6시 30분에 열리는 "테슬라 배터리 데이"에서 코발트가 없는 새로운 배터리가 발표될 예정이며, 파나소닉과 협력하여 몇 년 안에 양산에 들어갈 것으로 예상됩니다.
참고로 일본에서는 '희토류'와 '희토의 일종'을 혼동하는 경우가 많습니다. 희토류는 지구상에 매장량이 적거나 기술적·경제적 이유로 채굴이 어려운 금속으로, 안정적인 공급 확보가 정책적으로 중요하기 때문에 산업에 사용됩니다(경제산업성). 희토류는 비철금속의 일종으로, 리튬, 티타늄, 크롬, 코발트, 니켈, 백금, 희토류 등 31종을 아우르는 총칭입니다. 이 중 희토류는 네오디뮴, 디스프로슘 등 영구자석에 사용되는 17종을 구체적으로 지칭합니다.
코발트 자원 부족을 배경으로 코발트 금속 시트 및 분말, 염화코발트, 심지어 헥사암민코발트(III) 염화물과 같은 코발트 화합물의 공급이 부족합니다.
코발트와의 책임감 있는 단절
전기차에 요구되는 성능이 향상됨에 따라, 전고체 배터리나 리튬-황 배터리처럼 코발트를 필요로 하지 않는 배터리가 미래에는 발전할 것으로 예상되므로 다행히 코발트 자원이 고갈될 가능성은 낮다고 생각합니다. 하지만 이는 언젠가 코발트 수요가 급격히 감소할 것이라는 의미이기도 합니다.
전환점은 아무리 빨라도 5년에서 10년 안에 올 것이며, 주요 광산 회사들은 코발트에 대한 장기 투자를 꺼리고 있습니다. 하지만 코발트 거품의 끝이 다가오고 있는 만큼, 우리는 지역 광부들이 코발트 거품 이전보다 더 안전한 작업 환경에서 일할 수 있도록 돕고 싶습니다.
현재 시판 중인 전기차 배터리 역시 10~20년 수명을 다한 후 재활용이 필요한데, 스미토모 금속과 테슬라의 전 최고기술책임자(CTO)였던 JB 스트로벨 등이 설립한 레드우드 머티리얼즈는 이미 코발트 회수 기술을 개발하여 다른 자원과 함께 재사용할 계획입니다.
전기 자동차의 발전 과정에서 일부 자원에 대한 수요가 일시적으로 증가하더라도, 우리는 코발트처럼 확고한 의지로 지속가능성과 노동자의 인권을 지켜나갈 것이며, 동굴 속에 숨어있는 코볼트의 분노에 굴복하지 않을 것입니다. 이러한 사회가 되기를 바라는 마음으로 이 이야기를 마무리하고자 합니다.