Understanding Our Material World (76-102)

저자는 인간의 현대 문명 발전에 기여한 중요한 물질 4가지로 시멘트와 강철, 플라스틱, 암모니아를 꼽는다. (*<The Material World>의 저자 Ed Conway는 6가지 물질(소금과 모래, 철과 구리, 원유와 리튬)이 인류 문명 발전에 필요했던 핵심 재료였다고 주장하기도 한다)

시멘트는 석회암을 최소 1,450도 이상으로 가열해야 고운 가루로 탄생한다. 시멘트를 생산하기 위해서는 이와 같이 엄청난 열 에너지가 필요하다. (Page 94)

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세상에서 가장 긴 다리가 중국에 있다는 사실을 아는 사람은 많지 않다. 총 길이 164.8 킬로미터의 ‘단양-쿤산 대교 (Danyang-Kunshan Grand Bridge, 丹昆特大橋 (발음: 딴쿤 터 따챠오 Dān-Kūn tè dà qiáo)로 지난 2010년에 개통하였다. 중국 베이징-상하이를 구간을 연결하는 고속철도 노선도 이 다리를 통과한다. (page 97)

중국은 1980년대 경제개발 시작 이래 세계 최대의 시멘트 생산 국가로 등장했다. 1985년에 이미 시멘트 생산량에서 미국을 앞질렀다. 2019년에는 지구촌 소비량의 거의 절반이 넘는 약 22억 톤의 시멘트를 생산하는 국가로 중국이 자리를 잡고 있다. (page 98)

현재 세상에서 가장 큰 댐은 중국의 산샤댐 (Sanxia Dam or Three Gorges)이다. 샨사댐 건설에는 2,800만 제곱 미터(톤)의 시멘트와 256,500 톤의 철강이 사용되었다. (page 98)

전형적인 전기 자동차에 들어가는 리튬 이온 배터리의 무게는 대략 450kg이다. 일반적인 전기 차량 전체 무게를 감안할 때 배터리가 차지하는 무게의 비중은 최소 25퍼센트에서 최대 30퍼센트 전후(총 중량의 1/3 정도 차지)이다.

배터리에는 리튬 11킬로그램, 코발트 약 14 킬로그램, 니켈 27킬로그램, 구리 40킬로그램, 그래피트 (흑연 or 석묵) 50킬로그램이 주요 재료로 들어가 있다. 또한, 총 181 킬로그램의 철강, 알루미늄, 플라스틱이 배터리 제조 원료로 들어간다. (page 101)

암석 형태의 소금과 더불어 리튬을 가장 많이 함유한 암석은 ‘스포듀민(Spodumene) 이다. ‘스포듀민’은 중량 기준으로 약 1~2%의 리튬을 함유하고 있다. 일반적으로 스포듀민 광석 6~10톤에서 약 1톤의 ‘탄산리튬’을 얻을 수 있으며, 여기에는 약 19%의 리튬이 포함되어 있다. 

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리튬을 얻기 위해서는 중간 과정으로  ‘스포듀민’ 광석에서 ‘탄산리튬’을 먼저 추출해야 한다. 이 과정에서 가해지는 열의 온도는 섭씨 800도 전후이다. 고온 처리를 거친 후, 광석 10톤에서 약 1톤(1000kg)의 탄산리튬을 얻을 수 있으며, 여기에는 19%의 리튬이 포함되어 있다. 

이렇게 해서 얻을 수 있는 순수 리튬의 양은 탄산리튬 1000kg을 가공할 경우, 약 190kg의 리튬을 얻을 수 있다. 따라서 ‘스포듀민’ 광석에서 리튬 1kg을 추출하려면, 정확한 리튬 농도에 따라 약 52~55kg의 스포듀민 광석이 필요하다.

표준 전기 자동차 배터리(450kg) 1개를 생산하기 위해 필요한 리튬 11 kg을 얻기 위해서는 520-550kg의 스포듀민 광석이 필요하다는 계산이 나온다. 

참고로, 평균적으로 1톤(1,000kg)의 뭔가를 광산에서 캐내기 위해 필요한 에너지의 양은 ‘1.25GJ(기가 줄)/톤’이다. 따라서  52,000-55,000kg의 스포듀민 광석을 채굴하기 위해 필요한 에너지는 약 65~69 GJ(기가줄)이다.

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중장기 기계를 움직이는 디젤 연료는 대략적으로 1리터당 35.8 MJ(메가 줄)의 에너지를 제공한다. 따라서 약 1,816~1,921 리터(liter)의 디젤 기름이 52톤~55톤의 스포듀민 광석을 채굴하는데 필요하다는 것을 계산해 낼 수 있다. 

냉철하게 말하면, 생산이 완료된 전기 자동차는 인체에 해로운 배기 가스가 나오지 않을 뿐이다. 친환경 전기 자동차 생산 과정은 전혀 친환경적이지 않은 화석 연료의 사용 없이는 불가능하다는 것이 딜레마이기도 하다.

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지하 광산에서 디젤을 원료로 사용한 중장비를 돌려서 리튬, 니켈과 같은 희귀 원소를 캐내고 있다. 차량 외관 도장을 위한 페인트 역시 석유에서 나온다. 차량 범퍼와 인테리어 소재는 석유에서 추출한 플라스틱을 활용하여 만들고 있다. 전기 자동차 제조 과정에 이미 많은 화석 연료가 사용되고 있는 셈이다.

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