[김흥식 칼럼] 배터리 무게, 사실은 4.5톤...전기차는 지구 황폐화 주범?

출처=맨하탄 연구소 

볼보 BEV(순수 전기차) XC40 리차지와 ICE(순수 내연기관차) XC40의 배기가스 배출량 차이는 얼마나 될까? 전기와 가솔린이 만들어지는 모든 과정 그리고 운행 단계를 포함한 이산화탄소 배출량을 따져보면 우리가 알고 있는 것과 조금 다른 결과가 나온다.

볼보 자체 연구에 따르면 XC40 리차지는 운행 과정에서 탄소 배출이 없는데도 4만 5000마일(약 7만 2000km) 운행 전까지 XC40보다 많은 탄소를 배출했다. 12만 마일(약 19만 2000km) 이상을 지나야 내연기관차보다 적어진다. XC40 리차지는 69kWh 용량 배터리를 기준으로 했다.

주행 거리를 늘리고 성능을 높이기 위해 최근 전기차의 배터리 용량이 90kWh 이상으로 늘고 있다. 그만큼 전기차 탄소 배출량이 내연기관과 비슷한 수준이 되거나 적어지는 기간은 더 길어지고 있다. '전기차=친환경'이라는 공식에 반론이 나오는 이유다. 

미국의 12개 주, 유럽을 포함한 세계 여러 나라는 기한을 콕 찍어 내연기관 생산과 판매를 금지했다. 동시에 배출가스 규제를 강화하면서 전기차를 대체제로 선언했다. 맨해튼 연구소(Manhattan Institute)의 생각은 다르다. 전기차는 몽상에 불과하다고 주장했다.

이 연구소 마크 밀스(Mark P. Mills) 선임연구원은 최신 보고서에서 환경론자와 정치인이 전기차 합리화의 근거로 얘기하는 ▲밀레니얼 세대를 중심으로 자동차가 소유의 개념에서 벗어나고 있으며 ▲배터리 기술 발전으로 전기차 가격이 ICE와 비슷해질 것이며 ▲획기적인 탄소 배출량 감소에 도달할 것이라는 주장에 조목조목 반박했다.

자동차 수요의 정점 여부, 가격 등에 대해서는 다른 생각이 있을 수 있다고 본다. 하지만 가장 중요한 쟁점은 전기차의 탄소 배출량이 정말 내연기관차보다 더 적은 것인지에 있다. 밀스 연구원의 보고서 는 그 동안 전기차에 회의적 주장을 펼친 이들과 크게 다르지 않다. 

전기차는 운행 과정에서 이산화탄소 등 오염물질을 전혀 배출하지 않는다. 그러나 배터리가 만들어지는 과정을 살펴보면 과연 전기차와 환경이 양립할 수 없다고 주장한다. 밀스 연구원은 '배터리에 필요한 광물을 채굴하고 제조하는 데 필요한 모든 업스트림, 다운스트림을 살펴봐야 한다'라고 말한다.

그의 주장에 따르면 전기차는 약 80파운드(36kg)의 탱크를 가득 채운 ICE와 비슷한 에너지를 내기 위해서는 1000파운드(450kg)의 배터리가 필요하다. 여기에는 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄, 리튬 등 다양한 광물과 기타의 소재가 필요하다.

문제는 이런 광물과 소재가 어떤 과정을 거쳐 채굴되고 정제 과정을 거쳐 공급이 되고 있으며 이 과정에서 나오는 탄소 등 오염물질 배출 데이터가 존재하지 않고 있다는 사실이다. 광물의 특성상 어떤 지형, 지역 그리고 채굴 방법에 따른 차이도 크다.

그런데도 중국이 지배하는 배터리 주요 광물 채굴과 정제, 유통 과정의 탄소 배출량은 대부분 '대략적이거나 추정치 등 근사치의 데이터'를 근거로 추산하는 정도에 그친다고 주장한다. 반면, ICE 연료는 채굴에서 최종 소비자에 전달하는 모든 과정이 엄격하게 감시되고 있으며 정확한 데이터가 공유되고 있다.

더 충격적인 것은 전기차 배터리가 우리가 알고 있는 것 이상으로 엄청난 광물을 필요로 한다는 사싫이다. 일반적인 전기차 배터리의 무게를 1000파운드(450kg)로 봤을 때 여기에는 약 30파운드(13.6kg)의 리튬, 60파운드(27kg)의 코발트, 130파운드(59kg)의 니켈, 190파운드(86kg)의 흑연, 90파운(40kg)드의 구리 그리고 400파운드(181kg)의 강철을 포함해 알루미늄과 플라스틱 등의 소재가 필요하다.

이러한 광물을 만들어 내는 데 대량의 화학물질이 필요하고 450kg 무게의 배터리 하나를 만들기 위해 많게는 앞에서 원급한 10배 이상의 원자재를 가공해야 한다. 11개 이상 재료, 4.5톤 이상 광물을 정제해야 450kg의 배터리 하나를 완성할 수 있다는 얘기다.

전 세계가 목표로 한 전기차 보급 속도에 맞추기 위해서는 매년 수백 메가톤의 지구 표면을 들쑤셔 내야 한다는 점도 충격적이다. 매년 배터리 광물 채굴이 400%에서 최고 4000% 이상 증가해야 하고 이를 위해 384개의 새로운 광산이 필요하다고도 봤다. 

일각에서는 전기차를 위해 지금까지 인류가 훼손한 것보다 큰 면적의 산림이 사라질 수 있다는 경고도 있다. 실제로 전기차 배터리 광물 가운데 주요 소재인 리튬·코발트·니켈·마그네슘 등을 채굴하는 중국과 인도네시아, 아프리카, 남미 국가의 광산 인근 지역은 복원은 물론, 어떤 작물의 재배나 식물의 생존이 불가능한 정도로 황폐화했다.

참담할 정도로 자연을 훼손해 가며 광물을 채굴하고 수 많은 화학물질로 가공과 정제 과정을 거쳐 배터리로 사용하기까지의 과정에서 전기차 탄소 배출량이 더 많다는 것은 이미 입증된 것들이다. 전기차 옹호론자들이 이에 반박해 '100% 배터리의 재사용'을 얘기하지만 이 역시 쉽지 않은 일이다. 

밀스 연구원은 보고서에서 전기차 배터리의 평균 수명으로 봤을 때 향후 10년 이내 재사용, 재활용이 필요한 사례는 많지 않을 것이며 그 사이 새로운 광물 공급은 천문학적으로 계속해 증가할 수밖에 없다고 주장했다. 

따라서 전기차의 급진적 전환에 속도 조절이 필요하다는 주장에 관심을 가질 필요가 있다. 밀스 연구원에 따르면 전기차의 업스트림, 다운스트림 탄소 배출량은 67톤, 가솔린 SUV는 59톤, 하이브리드와 같은 효율적 ICE는 40톤으로 줄어든다.

지구 온난화와 기후변화를 막기 위해 이산화탄소, 탄소발자국, 제로 이미션 등 온갖 용어가 더해져 미래 환경을 위한 완벽한 대체제로 여기고 있는 전기차가 내연기관 하이브리드카보다 배 이상 이산화탄소를 내 뿜고 있다면 다시 살필 일이다.

김흥식 기자/reporter@autoherald.co.kr