[2022 쟁점 분석] (36) 에너지 전환과 광물자원

지난 3일 대선후보 TV토론에서 ‘RE100’이 거론되면서 새삼스레 세간의 화제가 됐다. 기업이 사용하는 전력을 100% 태양광·풍력 등의 재생에너지로 충당한다는 개념의 RE100은 에너지 전환 과정에서 기업의 자발적 역할을 강조하는 것이라 할 수 있다. RE100을 둘러싼 논란은 우리 사회가 아직도 에너지 전환의 필요성에 대해 충분히 인식하지 못하고 있음을 단적으로 보여 준 사례라고 할 수 있다.

그동안 에너지 전환과 관련한 논의는 주로 재생에너지 비중 확대와 석탄화력발전소 폐쇄, 전기자동차 보급의 타당성과 속도를 중심으로 진행돼 왔다. 반면 태양광 발전소와 풍력발전단지, 그리고 전기자동차로 대표되는 재생에너지 기반 전력시스템 구축에 필요한 막대한 광물자원을 어디에서 어떻게 조달할 것인지에 대한 논의는 거의 이뤄지지 않았다.

●풍력발전 광물, 가스화전의 9배 필요

내연기관 자동차의 경우 대당 약 33㎏의 구리와 망간이 필요했지만 전기자동차의 경우 6배 이상 많은 광물자원이 필요하다. 전기자동차의 핵심인 이차전지에 리튬, 니켈, 코발트, 망간 및 흑연이 대량으로 필요하기 때문이다. 그런가 하면 풍력발전의 경우 일반적인 가스화력 발전에 비해 9배 이상 더 많은 광물자원을 필요로 한다. 희토류 원소 역시 풍력 발전기와 전기자동차의 모터에 필수적으로 포함되는 영구자석의 성능 향상을 위해 대량으로 사용된다.

에너지 전환은 현재보다 더 많은 전기를 생산하고 소비하는 것을 전제로 하기 때문에 이를 위해서는 대량의 구리와 알루미늄이 필요하다. 구리가 모든 전기 기술의 기초라는 사실은 재생에너지에도 동일하게 적용된다. 분산형 전력망 구축을 위해서는 새로운 송전망 건설이 필수적인데 여기에 소요되는 구리와 알루미늄의 수요량도 현재보다 증가할 것이 확실하다. 국제에너지기구(IEA)의 전망에 따르면 전 세계 전력망 건설에 필요한 연간 구리 수요는 2020년 500만t 규모인데 2040년에는 750만~1000만t으로 증가할 것으로 예상된다. 알루미늄 수요도 2020년 900만t 규모에서 2040년 1200만~1600만t으로 증가할 것으로 예상되고 있다.

재생에너지로의 전환은 코발트, 구리, 리튬, 니켈, 희토류 등 일명 ‘전환광물’에 대한 수요를 증가시킬 수밖에 없다. 충분하고 안정적인 전환광물 공급이 에너지 전환의 핵심 요소인 것이다. 깨끗하고 청정한 에너지 공급을 위해서는 거대한 광산이 필요하다는 건 분명 모순이다. 그러나 현실이기도 하다. 에너지 전환 가속화로 광물 수요는 급증하고 있는 상황이다. IEA 추산에 따르면 2050년까지 ‘탄소중립’, 넷제로(Net Zero)를 달성하기 위해서는 전환광물이 지금보다 6배 이상 더 많이 필요하다.

문제는 이러한 광물이 과연 충분할 것이냐, 그리고 안정적으로 공급될 것이냐에 있다. 현대사회의 근간이 되고 있는 석유의 경우 러시아, 미국, 사우디아라비아가 최대 생산국 지위를 유지하고 있지만 이들의 비중은 전체 생산량의 40% 수준에 머무르고 있다. 이에 비해 전환 광물은 특정 국가의 비중이 매우 높다. 니켈의 경우 인도네시아가 전체 생산량의 33%를 차지하고 있고 코발트는 콩고민주공화국이 69%를 점하고 있다. 흑연과 희토류의 경우 중국이 64%, 60%를 공급한다. 리튬도 호주가 52%로 절반 이상을 공급하고 있다. 전환광물 대부분이 상위 3개국 점유율이 80% 수준에 이를 만큼 특정국가 의존도가 매우 높은 특징을 지니고 있는 것이다.●니켈·희토류 등 특정국가 의존도 높아

더 큰 문제는 이들 광물을 정련하고 제련하는 과정 대부분이 중국에서 이루어지고 있다는 점이다. 중국은 희토류 가공의 87%를 점하고 있을 뿐만 아니라 니켈(35%), 구리(40%), 코발트(65%), 리튬(58%) 등도 절대적인 가공 점유율을 기록하고 있다. 에너지 전환의 속도가 빨라질수록 중국에 대한 의존도는 더욱 높아질 수밖에 없는 구조인 것이다.

보다 더 근본적인 문제는 과연 인류가 필요로 하는 양을 확보할 수 있을 것인가이다. 프랑스석유에너지연구소(IFPEN)의 분석에 따르면 2050년까지 세계 평균기온 상승을 섭씨 4도 이하로 묶어 두기 위해서는 현재까지 확인된 코발트의 62%, 구리 82%, 니켈 48%를 채굴해야 한다. 파리협정에서 요구하고 있는 섭씨 2도 이내 상승을 달성하기 위해서는 코발트의 93%, 구리의 96%, 니켈의 56%를 채굴해야 한다. 그런데 현실적으로 이런 규모로 잠재 매장량 대부분을 채굴하는 것은 매우 어렵다. 게다가 이들 광물의 가격 상승을 유발함으로써 인류가 목표로 하는 에너지 전환을 어렵게 할 수 있다.

원자재 가격은 에너지 전환에 필요한 기술의 비용 구조에서 중요한 요소를 차지하고 있다. 리튬 이온 배터리의 경우 기술개발과 규모의 경제를 달성하면서 지난 10년 동안 전체 비용을 90%까지 낮췄다. 그러나 이 과정에서 전체 배터리 생산 비용에서 차지하는 원자재 비중은 5년 전의 40~50% 수준에서 50~70%로 높아졌다. 리튬과 니켈 가격이 동시에 2배가 된다면 배터리 생산 능력이 2배로 증가할 때 기대할 수 있는 단위 비용 절감을 무력화할 수 있는 것이다.

수요 증가로 인한 가격 상승은 새로운 광물자원의 탐사로 이어져 수요를 충족시킬 수 있다는 반론도 물론 제기될 수 있다. 그러나 광물자원의 탐사와 채굴은 일반적인 제조업에 비해 훨씬 더 긴 시간을 필요로 한다. 현재까지 알려진 주요 광산의 경우 발견에서 생산까지 평균 16.5년이 소요된 것으로 분석되고 있다. 더 큰 문제는 이미 주요 광산의 질적 저하가 나타나고 있다는 점이다. 채굴 비용이 낮은 광산은 이미 개발돼 사용됐기 때문에 앞으로 개발될 광산은 품질이 낮을 가능성이 크며, 이러한 곳에서 생산되는 광석에서 필요한 양을 추출하기 위해서는 더 많은 생산비용과 에너지가 들고 더 많은 폐기물을 만들어 낼 수밖에 없는 것이다. 또한 현재 진행되고 있는 기후변화로 인한 영향이 두드러진 지역에 이들 전환광물이 집중적으로 매장돼 있는 점 역시 안정적인 공급을 어렵게 하고 있다.

이와 더불어 ESG(기업의 비재무적 요소, 즉 환경·사회·지배구조)를 중시하는 기업 경영의 흐름 역시 광업에 대한 투자를 축소시키고 있다. 광업의 특성상 자연환경을 훼손하고 지역사회에 대한 대규모 이주 등을 수반할 수밖에 없기 때문에 ESG 관점에서는 적절하지 않은 활동으로 간주되며, 이에 따라 기업 및 금융기관은 관련 투자에 대해 소극적 태도를 보일 가능성이 높고, 이는 생산 증가를 어렵게 할 것이다.

●정부, 자원외교 논란에 ‘뒷걸음’

에너지 전환은 의지로만 되는 것은 아니다. 더 높은 재생에너지 비율과 온실가스 감축목표를 제시하더라도 실제 달성을 위해서는 이에 필요한 물리적 수단과 원료들이 필요함은 명백하다. 깨끗하고 무한할 것 같은 재생에너지 확대를 위해서는 명확하게 유한한 광물자원을 더 많이 확보해야 한다는 사실을 우리는 간과하고 있다. 전환광물 확보를 위해 적극적인 해외투자가 필요한데도 우리는 최근 자원외교를 둘러싼 논란 속에 코발트 가격 상승이 시작되는 상황에서 해외 사무소를 철수시켰고, 확보해 놓은 구리 광산도 매각하는 우를 범했다.

에너지 전환이 우리가 달성해야 할 목표라면 이에 걸맞은 시스템과 체계를 구축하도록 노력해야 한다. 광물자원을 확보하기 위한 투자 외에도 기존에 생산된 제품에서 이를 회수하고 재활용할 수 있는 기술 개발에 적극적으로 나서야 할 것이다. 무엇보다도 최소 15년 이상 소요되는 장기간의 투자와 기다림을 지속할 수 있는 체계와 제도의 정비, 그리고 실패를 용인할 수 있는 자세가 필요하다.