스마트폰 속에 숨겨진 지리학

내몽골 바이윈어보(白雲鄂博)의 노천 광산 가장자리에 서면, 에너지 전환의 규모가 눈으로 직접 볼 수 있는 물리적 실체가 된다. 회색 암석으로 이루어진 계단식 단구가 수백 미터 아래의 광체까지 층층이 내려가고, 집채만 한 트럭들이 그 턱을 따라 기어 다닌다. 이 광산에서 나온 광석은 남쪽으로 약 100킬로미터 떨어진 바오터우(包頭)의 정련소로 옮겨지며, 그곳에서 가공되고 정제된 형태로 변모해 지구상 거의 모든 풍력 터빈과 전기 모터의 자석 안으로 들어간다. 당신 휴대폰의 진동 모터, 스피커, 친구를 향해 들이대면 초점을 맞추는 작은 카메라, 이것들을 충분히 멀리까지 거슬러 올라가다 보면 놀라울 만큼 많은 것들이 바로 이곳, 중국 북부의 단 하나의 광산으로 이어진다.

우리는 흔히 스마트폰을 디자인의 승리, 흙과는 아무런 연관이 없어 보이는 유리와 소프트웨어로 봉인된 판으로 여긴다. 하지만 모든 기기는 동시에 지리학 수업이기도 하다. 지구상의 몇 안 되는 매우 특정한 장소에서 끌어낸 금속들이 압축적으로 조립된 결과물이기 때문이다. 그 장소들은 편의를 위해 선택된 것이 아니다. 적절한 암석이 마침 그곳에 자리하고 있고, 그것을 가공할 화학 기술이 마침 그곳에 존재하기 때문에 선택된 것이다. 이 글은 당신 주머니 속 물질들을 땅속까지 거슬러 추적하며, 그 과정에서 화석 연료에서 벗어나려는 전 지구적 전환이 지금 통과하고 있는 영향력과 물, 갈등의 지도를 그려낸다.

사실은 희귀하지 않은 열일곱 가지 금속

이야기는 화학에서 가장 오해를 부르는 이름 중 하나를 지닌 원소 무리에서 시작된다. 희토류 원소는 주기율표 하단 가까이에 모여 있는 열일곱 가지 금속으로, 열다섯 가지 란타넘족 원소에 스칸듐과 이트륨이 더해진 것이다. 이 이름은 18세기, 흔치 않아 보이는 광물에서 이 원소들이 처음 분리되었을 때 붙은 것이며, 사실이 아닌데도 지금까지 굳어져 내려왔다. 희토류는 지각에서 결코 희귀하지 않다. 란타넘족 중 하나인 세륨은 사실 구리보다 풍부하고, 그 이웃 원소들 중 몇몇은 주석이나 납보다 흔하다.

그렇다면 이 원소들이 어디에나 있다면, 우리는 왜 그것을 걱정할까? 답은 땅속의 암석과 사용 가능한 금속 사이에 진정으로 희소한 두 가지가 가로놓여 있기 때문이다. 첫 번째는 경제적으로 채굴 가능한 농도, 즉 이 원소들이 채굴이 수지가 맞을 만큼 빽빽하게 모여 있는 장소다. 이들은 평범한 암석 속에 얇게 흩어져 있는 경향이 있고, 이들을 한데 뭉치게 하는 지질 조건은 흔하지 않다. 두 번째 희소성은 이 원소들을 서로 분리하는 데 필요한 화학 기술이다. 이 열일곱 가지 원소는 화학적으로 거의 동일하기 때문에, 이들을 순수한 단일 원소 흐름으로 분리하는 일은 현대 재료 과학에서 가장 까다로운 산업 공정 중 하나다. 이 두 가지 희소한 것, 즉 풍부한 광상과 분리 기술 모두 압도적으로 한 나라에 자리하고 있다. 바로 그 사실이 화학 교과서의 각주를 지정학의 문제로 바꾸어 놓는다.

바이윈어보와 중국이라는 병목

바이윈어보는 세계 최대의 희토류 광산이며, 이곳 한 곳만으로 전 세계 희토류 공급량의 약 40에서 50퍼센트를 생산한다. 여기에 다른 중국 광산들을 더하면 그 집중도는 두드러진다. 중국은 전 세계 희토류의 약 70퍼센트를 채굴하고, 약 85퍼센트를 정련한다. 가장 중요한 수치는 정련 비율이다. 정련이야말로 까다로운 화학이 자리하는 단계이고, 새 광산을 여는 것보다 새 정련소를 짓는 것이 더 어렵기 때문이다.

이러한 집중이 무엇을 의미하는지 세계는 2010년, 중국과 일본 사이의 수출 쿼터 분쟁에서 분명히 목격했다. 중국이 희토류 출하를 제한하자 가격이 치솟았고, 하이브리드 자동차 모터부터 정밀 전자기기까지 모든 것에 이 금속을 의존하던 일본 제조업체들은 자신들이 얼마나 취약한 처지인지를 별안간 깨달았다. 이 사태는 오래가지 않았지만, 그 어떤 스프레드시트도 보여주지 못할 방식으로 그 영향력을 가시화했다. 세계 나머지가 조용히 의존하게 된 한 부류의 물질에 대해 단 한 나라가 사실상의 독점을 쥐고 있는 상황은, 공급망의 언어로 말하자면 병목이다. 작은 교란이 하류에서 큰 효과를 만들어내는 좁은 길목인 셈이다.

코발트, 콜탄, 그리고 에너지 전환의 광물 지도

희토류는 이 퍼즐에서 가장 집중도가 높은 조각이지만, 그것이 전체 그림은 아니다. 네 가지 핵심 광물이 에너지 전환 이야기의 대부분을 짊어진다. 자석을 위한 희토류, 그리고 배터리와 배선을 위한 리튬, 코발트, 구리다. 각각은 세계의 저마다 다른 구석에 집중되어 있으며, 이들이 이루는 지도는 한쪽 끝의 중국 희토류 병목에서부터 다른 쪽 끝의 전혀 다른 종류의 문제까지 뻗어 있다.

그 다른 쪽 끝은 콩고민주공화국 동부다. 이 지역은 탄탈럼을 정련해내는 광석인 콜탄의 세계 주요 공급지를 품고 있는데, 탄탈럼은 스마트폰의 빽빽한 회로 속에 들어차는 고용량 커패시터를 만드는 물질이다. 동남쪽으로는 카탕가 광물대가 전 세계 코발트의 약 70퍼센트를 생산하는데, 코발트는 대부분의 리튬 이온 배터리에서 양극재를 안정화시키는 금속이다. 이 두 공급망은 모두 1998년부터 2003년까지 이어지며 대륙 곳곳의 군대를 끌어들인 제2차 콩고 전쟁 이래로 무력 분쟁과 뒤얽혀 왔다. 분쟁이 단순히 광물이 있는 곳에서 우연히 벌어진 것이 아니다. 광산의 지배가 곧 분쟁의 자금을 대는 수단이 되었고, 그렇게 해서 분쟁 광물이라는 표현이 전자제품 제조업체와 인권 단체 모두의 어휘 속으로 들어왔다. 당신 휴대폰 속 커패시터는 작을지 모르지만, 그 안의 탄탈럼이 어디서 왔느냐는 물음은 법정과 공장 감사, 국제법을 점령해왔다.

리튬 삼각지대와 아타카마의 염수

지구 반대편으로 가면 에너지 전환은 또 다른 성격을 띤다. 이번에는 전쟁이 아니라 물로 쓰인 이야기다. 아르헨티나 북부, 볼리비아 남서부, 칠레 북부에 걸친 리튬 삼각지대는 전 세계 리튬 매장량의 약 절반을 보유하고 있다. 이곳의 리튬은 단단한 암석에서 캐내는 것이 아니라 광활한 소금 평원, 즉 고지대 안데스의 살라르(salares) 아래 염수에 녹아 있다. 이를 추출하기 위해 기업들은 염수를 거대하고 얕은 못으로 퍼 올린 뒤 태양에 일을 맡긴다. 여러 달에 걸쳐 물을 증발시켜 리튬이 가공 가능할 만큼 농축될 때까지 기다리는 것이다.

문제는 이 일이 지구상에서 가장 건조한 곳에서 일어난다는 점이다. 아타카마는 지구상에서 가장 메마른 사막 중 하나이며, 막대한 양의 염수를 퍼 올리는 일은 가공에 쓰이는 담수와 더불어 주변 생태계와 지역 공동체가 의존하는 물을 끌어내린다. 아타카메뇨와 코야 원주민 공동체는 칠레와 아르헨티나 양쪽에서 물 권리를 둘러싼 법적 다툼을 이끌어왔다. 먼 도시에서 칭송받는 친환경 기술이 일부는 자신들의 지하수로 대가를 치르고 있다는 주장이다. 이는 청정 에너지라는 깔끔한 이야기에 유용한 교정을 가한다. 자동차를 굴릴 때 아무런 배기가스를 내지 않는 배터리라 해도 여전히 지리적 발자국을 남기며, 이곳에서 그 발자국은 다시 채워지기까지 아주 오랜 시간이 걸리는 대수층에서 끌어낸 리터 단위의 물로 측정된다.

병목이 생각보다 더 하류에 자리하는 이유

이런 채굴 수치를 보고 광산을 지배하는 자가 곧 기술을 지배한다고 결론짓고 싶어진다. 하지만 현실은 더 미묘하며, 희토류 공급망이 그 이유를 보여준다. 암석에서 작동하는 자석에 이르는 과정은 네 개의 서로 다른 산업 단계를 거치며, 각 단계마다 지배력이 집중될 수 있는 지점이 존재한다. 첫째는 광석 채굴인데, 보통 바스트네사이트나 모나자이트 광물을 캐낸다. 둘째는 용매 추출 분리로, 혼합된 원소들을 단일 원소 산화물로 갈라내는 까다로운 화학 단계다. 셋째는 야금 환원으로, 그 산화물들을 순수한 금속으로 바꾸는 과정이다. 넷째는 합금화로, 그 금속을 철 및 붕소와 결합해 풍력 터빈과 전기차 모터를 구동하는 네오디뮴-철-붕소 자석, 즉 NdFeB라 표기되는 자석을 만드는 단계다.

중국은 분리 단계 이후의 모든 과정을 지배하며, 이는 진짜 병목이 표제를 장식하는 채굴 수치가 암시하는 것보다 더 하류에 자리한다는 것을 뜻한다. 어떤 나라가 내일 당장 새 희토류 광산을 연다 해도, 결국 분리를 위해 그 광석을 중국으로 실어 보내는 처지에 놓일 수 있다. 정련소와 축적된 전문성이 바로 그곳에 있기 때문이다. 이것이 85퍼센트라는 정련 수치가 70퍼센트라는 채굴 수치보다 더 중요한 이유다. 채굴은 이 사슬에서 가장 옮기기 쉬운 부분이고, 그 뒤를 잇는 화학은 다른 어디서도 좀처럼 구축하기 어려운 것으로 드러난 부분이다. 이를 이해하면 정책의 물음이 어디서 캘 것인가에서 어디서 가공할 것인가로 바뀐다.

규제, 치솟는 수요, 그리고 장기적 흐름

각국 정부가 이러한 의존을 모른 척해온 것은 아니다. 분쟁 광물 문제에 대한 가장 명확한 규제적 대응은 2010년 7월 21일 미국에서 법으로 서명된 도드-프랭크법 1502조다. 이 법은 미국 상장 기업들에게 콩고민주공화국과 그 인접국에서 조달한 주석, 탄탈럼, 텅스텐, 금, 이른바 3TG 광물에 대한 공급망 실사를 공개하도록 요구한다. 이 법은 어떤 것도 정면으로 금지하지 않는다. 다만 기업들이 들여다보게 하고, 발견한 바를 공개적으로 밝히게 강제할 뿐이다. 햇빛이 행동을 바꾼다는 발상에 근거한 것이다. 그 효과는 진지하게 논쟁의 대상이 되고 있으며, 이런 종류의 공개 규정이 현장의 피해를 줄이는지 아니면 그저 서류 작업을 피하려 조달처를 옮기게 만들 뿐인지를 두고 합리적인 사람들도 의견을 달리한다.

논쟁의 여지가 없는 것은 수요의 방향이다. 국제에너지기구의 2024년 핵심 광물 전망은 넷제로 경로를 가정할 때 2040년까지 리튬 수요가 약 아홉 배, 희토류 자석 광물 수요가 약 세 배 늘어날 것으로 전망한다. 이 수치들은 기존의 채굴 지리가 공급하도록 설계된 것보다 훨씬 많은 배터리와 자석을 만들어내는 세계를 그려낸다. 세 가지 장기적 지렛대가 이 부담을 덜 수 있다. 첫째는 재활용으로, 새 광석을 캐는 대신 수명을 다한 배터리, 자석, 전자제품에서 금속을 회수하는 것이다. 둘째는 대체로, 공학적으로 가능한 곳에서 더 풍부하거나 덜 집중된 물질에 의존하도록 화학 조성을 재설계하는 것이다. 셋째는 다변화로, 중국과 콩고민주공화국 바깥의 관할권에 새 광산, 특히 새 정련소를 여는 것이다. 이 가운데 어느 것도 지리를 빠르게 바꾸지는 못한다. 광산은 허가를 받고 짓는 데 10년이 걸리고, 정련소는 그보다 더 오래 걸린다. 하지만 이들은 함께 다음 세대가 물려받을 시스템을 그려내며, 지금 내려지는 선택들이 그 시스템이 얼마나 집중되어 있고 얼마나 다툼의 대상이 될지를 결정할 것이다.

핵심 요약

스마트폰은 세계 핵심 광물 지리를 담은 휴대용 지도이며, 그 지리는 봉인된 유리가 암시하는 것보다 훨씬 더 집중적이고 중대하다. 희토류는 화학적으로 희귀하지 않지만(세륨은 지각에서 구리를 능가한다), 경제적으로 풍부한 광상과 이들을 분리하는 화학 기술은 압도적으로 중국에 자리한다. 중국은 세계 공급량의 약 70퍼센트를 채굴하고 약 85퍼센트를 정련하며, 바이윈어보 광산 한 곳이 그중 40에서 50퍼센트를 생산한다. 2010년 일본과의 수출 분쟁은 바로 그 영향력을 드러냈다. 콩고민주공화국 동부는 세계 콜탄(커패시터용 탄탈럼의 원천)의 대부분을 공급하고, 카탕가 광물대를 통해 코발트의 약 70퍼센트를 공급하는데, 둘 다 제2차 콩고 전쟁 이래로 무력 분쟁과 뒤얽혀 있으며 3TG 광물에 관한 도드-프랭크법 1502조의 공개 규정으로 불완전하게나마 다루어지고 있다. 아르헨티나, 볼리비아, 칠레로 이루어진 안데스 리튬 삼각지대는 세계 리튬 매장량의 약 절반을 소금 평원의 염수 형태로 품고 있으며, 지구상에서 가장 건조한 사막에서 이루어지는 태양 증발 추출이 원주민 주도의 물 권리 다툼을 불러일으켰다. 결정적으로 희토류 병목은 채굴의 하류, 즉 중국이 지배하는 분리와 자석 제조 단계에 자리한다. 그렇기에 새 광산을 여는 것만으로는 그 의존을 깰 수 없으며, 오직 재활용과 대체, 그리고 새로운 정련 능력만이 그것을 가능하게 한다. 그리고 이 세 가지 모두는 국제에너지기구가 2040년까지 리튬은 아홉 배, 자석 광물은 세 배 늘어날 수 있다고 전망하는 수요 곡선에 맞서 더디게 움직인다.