코발트 챌린지 - 환경 및 인간의 저하 없이 EV 배터리를 생산하는 방법

원문 : https://www.theearthandi.org/post/the-cobalt-challenge-how-to-produce-ev-batteries-without-environmental-and-human-degradation

지속 가능하고 탄소 배출이 없는 미래에 한 걸음 더 다가갈수록 해결해야 할 문제가 또 늘어납니다.

예를 들어, 풍력은 오염 없는 전기를 생산할 수 있지만, 터빈은 새를 죽이고 20년 후에 폐기해야 합니다. 대규모 태양광 설비는 민감한 환경 서식지를 차지하고, 태양광 패널은 화석 연료와 독성 화학 물질로 생산됩니다. 무해하지만 어디에나 있는 휴대전화조차도 제조, 재활용 또는 폐기와 관련된 환경 문제를 일으킵니다.

에너지 혁신의 최신 기술 혁신은 비슷한 딜레마에 직면합니다. 전기 자동차(EV) 생산은 인기가 높아지면서 이륙하고 있습니다. 하지만 EV 배터리에 사용되는 재료는 문제가 있습니다. 구체적으로, 코발트는 오늘날 EV 배터리에 필수적인 금속이며, 코발트 추출은 환경 및 인도주의적 문제로 가득 차 있습니다.

EV의 수가 계속 급증함에 따라, 산업이 진정으로 지속 가능해지려면 전 세계가 이러한 과제에 맞서 싸워야 합니다.

©en.wikipedia.org/wiki/Cobalt

코발트는 왜 가치가 있을까? 

대부분의 소비자는 자신이 좋아하는 제품의 세부 사항에 대해 행복하게도 무지합니다. 예를 들어, 대부분은 휴대전화나 컴퓨터 또는 텔레비전이 어떻게 만들어지는지, 어떤 기본 원자재로 구성되어 있는지, 이러한 재료를 추출함으로써 어떤 환경 문제가 발생하는지, 또는 제조 공정으로 인해 어떤 윤리적 문제가 발생하는지 모릅니다.

EV도 예외는 아닙니다. 누구나 EV를 운전하고 주유소를 지나가고 싶어할 것입니다. 하지만 EV가 무엇으로 만들어졌는지, 어떤 문제를 일으킬 수 있는지 아는 사람은 거의 없습니다.

예를 들어 코발트를 살펴보자. 코발트는 원소 주기율표에서 27위에 위치하며, 각각 26위와 28위에 있는 철(Fe)과 니켈(Ni) 사이에 편안하게 자리 잡고 있다.

코발트는 상업적, 산업적, 군사적 용도를 포함하여 많은 귀중한 용도가 있습니다. 이러한 용도 중 다수는 자석, 제트 터빈, 암 치료와 같이 전략적이고 중요합니다. 도자기와 세라믹의 페인트, 잉크, 바니시 염료에도 사용됩니다.

코발트는 EV에 전력을 공급하는 충전식 리튬 이온 배터리의 양극에서 필수 원소로 가장 일반적으로 사용됩니다. 니켈과 알루미늄과 같은 다른 재료는 동일한 기능을 수행할 수 있지만 덜 효과적입니다.

©체스키 W 카츠시카구

코발트는 북극을 제외한 전 세계 모든 대륙에서 추출됩니다. 심지어 해저에도 코발트가 있습니다.

전기자동차 생산의 급증으로 인해 대규모 코발트 매장량을 보유한 일부 국가에서 코발트 추출 과정과 관련된 일부 문제가 더욱 심화되고 있습니다. 가장 큰 매장지 중 하나는 중앙 아프리카 구리 벨트로 알려진 지역에서 찾을 수 있습니다. 여기에는 잠비아의 일부와 가장 주목할 만한 콩고 민주 공화국(DRC)이 포함됩니다. 세계 코발트 광석 매장량의 약 절반을 보유하고 세계 코발트의 약 70%를 생산하는 DRC는 단연 세계에서 가장 큰 코발트 생산국입니다.

Hitzman, MW, Bookstrom, AA, Slack, JF, Zientek, ML - 코발트—광물의 스타일과 1차 광물 탐색: 미국 지질 조사 공개 보고서 2017–1155

놀라운 추출 관행 

DRC의 코발트 추출 산업은 중대한 환경 및 인도주의적 문제를 나타냅니다. 코발트 채굴은 자연 환경과 인간 환경에 부정적인 영향을 미칩니다. 코발트를 추출하는 데 사용되는 기계 및 장비와 소비하는 전력 생산은 지구 온난화에 기여하는 온실 가스를 배출합니다. 또한 노천 채굴, 산 침출, 증기 야금(일산화탄소 가스를 사용하여 코발트를 추출하는 공정)과 같은 방법은 공기, 토양 및 물을 통해 환경으로 독소를 방출합니다.

예를 들어, 폭파는 물 공급원에 과도한 질소를 방출합니다. 이는 부영양화로 알려진 과정으로 이어질 수 있으며, 이는 생태계를 질식시키고 식물과 동물을 죽일 수 있는 과도한 조류 성장을 유발합니다.

굴착, 폭파, 적재 및 하역 작업에서 방출되는 먼지 입자 , 폐석 및 기타 부산물은 대기 및 토양 오염을 일으켜 호흡기 문제와 환경 오염을 일으킬 수 있습니다.

코발트의 방사성 특성은 암 치료에 유익합니다. 그러나 이러한 동일한 특성으로 인해 코발트는 매우 위험하며 채굴 과정에서 환경으로의 무절제적 방출은 발암성 오염 물질이 되는 역효과를 냅니다.

마치 이러한 환경적 영향이 충분히 해롭지 않은 것처럼, 코발트 채굴에는 또 다른 어두운 면이 있습니다. DRC에서 대부분의 채굴은 소위 수공예 및 소규모 채굴, 즉 ASM으로 이루어집니다.

©Afrewatch 2020 (CC BY-NC-ND 2.0)

안타깝게도, 이런 종사자들은 노동자들에 대한 인권 침해에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 광부들을 안전하지 않고 건강에 해로운 작업 환경에 노출시키는 것 외에도, 그들은 또한 어린이들을 노동자로 고용합니다.

하버드 공중보건대학원의 방문 과학자이자 현대 노예 제도 전문가인 많은 관찰자들은 ASM 관행을 노예 제도와 동일시합니다. Siddharth KaraCobalt Red: How the Blood of the Congo Powers Our Lives 에서 그는 콩고 사람들의 증언을 통해 그 조건을 폭로합니다. 그는 가장 가혹한 팀의 근로자들의 환경을 설명하면서 그것을 "완전히 인간 이하이고, 가슴 아픈 조건"이라고 부릅니다. 하버드 공중보건대학원의 방문 과학자이자 현대 노예 제도 전문가인 그는 DRC의 코발트 광산의 노동 조건을 연구했습니다. 그의 책인 Cobalt Red: How the Blood of the Congo Powers Our Lives 에서 그는 콩고 사람들의 증언을 통해 그 조건을 폭로합니다. 그는 가장 가혹한 팀의 근로자들의 환경을 설명하면서 그것을 "완전히 인간 이하이고, 가슴 아픈 조건"이라고 부릅니다.

포브스 매거진 은 프란치스코 교황이 최근 콩고 민주 공화국을 방문했을 때 비슷한 반응을 보이며 노동 조건을 "인간과 창조물에게 합당하지 않은 끔찍한 착취의 형태"라고 불렀다고 보도했습니다. 나아가 그는 많은 광산을 소유한 외국 기업에 "아프리카를 질식시키는 것을 중단하라"고 간청했습니다.

©Afrewatch 2020 (CC BY-NC-ND 2.0)

깨끗한 코발트? 

모든 단점에도 불구하고 DRC의 코발트 채굴은 지속 가능한 산업이 될 수 있을까요? EV와 기타 배터리 구동 기술이 기후 변화에 맞서 싸우는 세계에서 점점 더 큰 역할을 함에 따라 이 광물에 대한 수요는 전 세계적으로 계속 증가할 것입니다.

코발트는 DRC에 귀중한 원자재입니다. 그것은 국가에 필수적인 상업, 부, 기회를 가져다줍니다. 그러나 세계은행에 따르면 DRC는 세계에서 가장 가난한 5개국 중 하나입니다. 저소득 가정의 대부분은 ASM에 고용되어 있으며, 그들의 고용은 아무리 위험하더라도 경제적 지속 가능성과 번영을 위한 생명선입니다.

이 모든 것을 염두에 두고, 콩고 민주 공화국의 코발트 채굴을 보다 인도적이고 환경적으로 책임감 있게 만들기 위한 노력이 진행 중입니다. 세계 경제 포럼은 코발트 채굴의 가장 해로운 영향을 해결하기 위한 몇 가지 권장 사항을 제공합니다. 이 포럼은 2020년에 발행된 백서 에서 이러한 권장 사항을 간략하게 설명합니다 .

백서 권장 사항에는 전통적으로 비공식적인 경제의 "공식화"로 설명되는 것이 포함됩니다. 이는 모든 이해 관계자가 참여하고 동일한 목표를 향해 노력하도록 하기 위해 공통적이고 수용 가능한 표준, 지표, 모니터링, 평가 및 정보 공유를 채택하는 것을 의미합니다. 이는 ASM이 규제되어야 하고 강력한 감독을 받아야 한다는 것을 오래 전부터 말한 것입니다.

공식화와 기타 규제 개혁의 개념은 수많은 장애물에 직면합니다. 광업 산업의 규제에 대한 저항과 국가 정부 내의 부패가 목록의 맨 위에 있습니다. 또한 중국 기업이 DRC 코발트 채굴 산업에 엄청난 영향력을 행사하고 있다는 점도 주목해야 합니다. 그들의 협력과 지원은 모든 개혁이 효과를 거두는 데 필수적입니다.

이 분야의 전문가들은 또한 코발트의 대안을 모색하고 있습니다. 예를 들어, 니켈과 망간은 EV 배터리 양극에서 코발트의 대체물로 사용될 수 있습니다. 일부 연구자들은 이러한 재료를 전혀 사용하지 않는 배터리 기술을 모색하고 있습니다.

마지막으로, 일부 비평가들은 이러한 노력이 "문제 전환"의 연습이라고 주장합니다. 대체 광물을 대체하면 새롭고 때로는 더 심각한 환경 문제가 발생합니다. 유일한 실제 해결책은 개별 차량에 대한 의존도를 줄이고 환경에 해롭지 않은 대중 교통 및 기타 이동 수단에 더 의존하는 도시 계획을 통해 EV 및 차량 사용을 제한하는 것입니다.

하지만 자동차의 지속적인 세계적 인기와 전기자동차의 인기 증가로 미루어 볼 때, 이 극단적인 수준에는 미치지 못하는 솔루션이 아마도 더 실현 가능할 것입니다.

*Rick Laezman is a freelance writer in Los Angeles, California, US. He has a passion for energy efficiency and innovation. He has been covering renewable power and other related subjects for more than ten years.