1. 니켈 매장량은?
니켈 매장량은 현재 기술과 가격을 사용하여 알려진 매장지에서 경제적으로 추출할 수 있는 니켈의 추정량입니다. 매장량은 고정된 것이 아니라 탐사, 채굴, 소비, 재활용 및 시장 상황에 따라 시간이 지남에 따라 변합니다. 매장량은 경제성과 관계없이 매장지에 존재할 수 있는 니켈의 총량인 자원과는 다릅니다.
Statista에 따르면 2022년 기준 전 세계 니켈 총 매장량은 약 1억 톤에 달합니다. 이 중 인도네시아와 호주가 각각 2,100만 톤으로 세계 최대 매장량을 보유하고 있습니다. 브라질이 1,600만 톤, 러시아가 750만 톤으로 그 뒤를 이었습니다. 필리핀, 중국, 캐나다, 미국도 상당한 니켈 매장량을 보유하고 있었습니다.
2. 니켈을 가장 많이 생산하는 국가는?
전 세계 25개 이상의 국가에서 니켈을 채굴하고 있습니다. 2022년 전 세계 니켈 생산량은 약 330만 톤에 달할 것으로 추정됩니다. 니켈 매장량이 가장 많은 국가 중 하나인 인도네시아는 2022년에 약 160만 톤을 생산할 것으로 예상되는 세계 최대 생산국이라는 것은 당연한 결과입니다. 인도네시아는 주로 적도 지역에서 발견되는 라테라이트형 또는 산화물형 니켈을 생산하며, 이 니켈은 습식 야금 처리가 필요합니다.
필리핀은 두 번째로 큰 니켈 생산국으로, 2022년 생산량은 40만 톤으로 추정됩니다. 필리핀은 또한 환경 및 사회적 문제로 비판을 받아온 소규모 광산에서 주로 라테라이트형 니켈을 생산합니다. 러시아는 세 번째로 큰 니켈 생산국으로, 2022년 생산량은 30만 톤으로 추정됩니다. 러시아는 주로 시베리아와 극동 지역의 대규모 광산에서 황화물형과 라테라이트형 니켈을 모두 생산합니다.
다른 주요 니켈 생산 국가로는 뉴칼레도니아, 호주, 캐나다, 브라질, 중국, 노르웨이 등이 있습니다. 이들 국가는 주로 황화물형 니켈을 생산하는데, 황화물형 니켈은 추운 지역에서 발견되며 열야금 처리가 필요합니다.
3. 니켈은 주로 어떻게 사용되고 소비되나?
니켈은 다양한 산업 분야에서 많이 사용되지만 가장 많이 사용되는 분야는 스테인리스 스틸 생산입니다. 스테인리스강은 니켈이 질량 기준으로 10.5% 이상 함유된 철과 크롬의 합금입니다. 니켈은 스테인리스 스틸의 내식성, 강도, 연성 및 용접성을 향상시킵니다. 국제 스테인리스 스틸 포럼(ISSF)에 따르면 2020년 스테인리스 스틸 생산량은 5,090만 톤으로 전 세계 니켈 소비량의 약 70%를 차지했습니다.
니켈의 또 다른 사용처는 전기 자동차(EV) 및 기타 배터리입니다. 니켈은 전기차, 스마트폰, 노트북 및 기타 장치에 널리 사용되는 리튬 이온 배터리(LIB)의 핵심 구성 요소입니다. 니켈은 LIB의 에너지 밀도, 내구성, 안전성을 높여줍니다. 블룸버그NEF(BNEF)에 따르면 2020년 전 세계 LIB 수요는 181기가와트시(GWh)에 달했으며, 이는 전 세계 니켈 소비량의 약 6%를 차지합니다.
니켈의 다른 용도로는 합금강, 비철 합금, 도금, 촉매, 화학, 동전, 자석, 전자, 항공우주, 의료 장비 등이 있습니다.
4. 리튬 배터리에 대해
리튬 이온 배터리는 리튬 이온을 주 충전 캐리어로 사용하는 충전식 배터리의 일종입니다. 리튬 이온 배터리는 양극(보통 흑연으로 만들어짐)과 음극(보통 금속 산화물로 만들어짐)의 두 전극으로 구성되며, 전해질(보통 유기 용매의 리튬 염)로 분리되어 있습니다. 배터리가 충전되면 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하여 탄소 원자 사이의 공간에 저장됩니다. 배터리가 방전되면 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하여 전류를 생성합니다.
리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도, 낮은 자체 방전, 긴 사이클 수명, 메모리 효과 없음 등 다른 유형의 배터리에 비해 많은 장점이 있습니다. 전기 자동차, 스마트폰, 노트북, 그리드 규모의 에너지 저장 장치 등 다양한 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 하지만 높은 비용, 안전 위험, 환경 영향, 윤리적 문제 등 몇 가지 단점도 있습니다.
리튬 이온 배터리의 비용은 사용되는 재료의 종류와 품질, 제조 공정, 생산 규모 등 여러 요인에 따라 달라집니다. McKinsey에 따르면 전기자동차용 리튬이온 배터리 팩의 평균 비용은 2020년 킬로와트시(kWh)당 약 132달러로 2010년의 kWh당 약 1,000달러에서 하락했습니다. 이 비용은 2023년에는 kWh당 약 100달러, 2030년에는 70달러로 더 하락할 것으로 예상됩니다.
리튬 이온 배터리의 안전성은 주로 열 안정성 및 가연성과 관련이 있습니다. 리튬 이온 배터리는 손상, 과충전, 단락 또는 고온에 노출되면 과열되거나 화재가 발생할 수 있습니다. 이로 인해 열 발생과 가스 방출의 연쇄 반응으로 폭발이나 화재로 이어질 수 있는 열 폭주 현상이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 리튬 이온 배터리에는 분리막, 통풍구, 퓨즈 및 열 관리 시스템과 같은 다양한 안전 기능이 장착되어 있습니다.
5. 니켈 채굴이 환경과 사회에 미치는 영향은?
니켈 채굴 및 가공은 환경과 작업장 주변 지역사회에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 니켈 채굴과 관련된 주요 환경 문제로는 토지 황폐화, 수질 오염, 대기 오염, 온실가스 배출, 폐기물 등이 있습니다. 니켈 채굴과 관련된 주요 사회 문제로는 인권 침해, 건강 위험, 노동 분쟁, 원주민 이주 등이 있습니다.
-토지 황폐화: 니켈 채굴은 토양 침식, 식생 손실, 야생동물 서식지 교란을 일으킬 수 있습니다. 또한 채굴 활동은 경관을 변화시키고 지역의 토지 이용과 미관에 영향을 미칠 수 있는 대규모 노천 구덩이, 광미 연못, 폐기물 덤프를 만들 수 있습니다. 예를 들어, 대부분의 라테라이트형 니켈이 채굴되는 인도네시아에서는 삼림 벌채와 토지 개간이 주요 환경 문제로 보고되고 있습니다.
-수질 오염: 니켈 채굴은 산, 금속, 방사성 물질과 같은 유해한 화학물질로 지표수와 지하수를 오염시킬 수 있습니다. 채굴 활동은 또한 해당 지역의 수문학과 수문 지질학을 변화시켜 수자원의 양과 질에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 전 세계 니켈 매장량의 상당 부분이 위치한 뉴칼레도니아에서는 산성 광산 배수 및 금속 침출이 수질 오염의 주요 원인으로 확인되었습니다. 또한 전 세계 니켈 매장량의 상당 부분이 위치한 호주에서는 산성 광산 배수 및 금속 침출이 수질 오염의 주요 원인으로 확인되었습니다.
-대기 오염: 니켈 채굴은 니켈 자체, 구리, 코발트, 크롬 등 잠재적으로 독성이 있는 금속을 고농도로 함유한 먼지, 연기, 연기를 발생시킬 수 있습니다. 이러한 오염 물질은 대기 질에 영향을 미치고 근로자와 인근 주민에게 건강 위험을 초래할 수 있습니다. 채굴 활동은 또한 산성비와 기후 변화의 원인이 되는 이산화황(SO2)과 이산화탄소(CO2) 가스를 배출할 수 있습니다. 예를 들어, 황화물형 니켈과 라테라이트형 니켈을 모두 생산하는 러시아에서는 제련소와 정련소가 시베리아와 극동 지역에 심각한 대기 오염과 산성비를 유발한다는 비난을 받아왔습니다.
-온실가스 배출: 니켈 채굴은 화석 연료 연소, 토지 이용 변화, 폐기물 관리, 광석 처리 과정에서 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 등의 온실가스(GHG)를 배출하여 지구 온난화에 기여할 수 있습니다. 맥킨지에 따르면, 니켈 산업은 2019년에 약 7,200만 톤의 CO2e(이산화탄소 환산톤)를 배출했으며, 이는 전 세계 온실가스 배출량의 약 0.2%를 차지합니다.
-폐기물: 니켈 채굴은 과부하, 광미, 슬래그, 사용 후 침출액과 같은 다량의 고체 폐기물을 생성할 수 있습니다. 이러한 폐기물에는 환경 오염과 인체 노출을 방지하기 위해 적절히 폐기하거나 처리해야 하는 유해 물질이 포함되어 있을 수 있습니다. 광산을 운영하는 콜롬비아에서는 인근 지역 주민과 광산 근로자들이 니켈 채굴 및 제련 과정에서 발생하는 오염에 노출되어 기형아 출산율과 호흡기 질환 발병률이 높아졌다는 보고가 있습니다.
6. 니켈 산업은 어떻게 하면 더 지속 가능한 산업이 될 수 있을까요?
니켈 산업은 스테인리스 스틸과 배터리 부문에서 증가하는 니켈 수요를 충족하는 동시에 환경적, 사회적 지속 가능성을 보장해야 하는 딜레마에 직면해 있습니다.
- 환경 관리 시스템 및 표준 개선: 업계는 배출, 폐기물, 물 사용, 에너지 소비, 토지 교란을 줄이는 모범 사례와 기술을 구현해야 합니다. 또한 광산업계는 광산업체의 환경 성과와 책임성을 개선하기 위한 국제광업금속위원회(ICMM)의 광업 원칙과 같은 관련 환경 규제 및 표준을 준수해야 합니다.
- 사회적 책임 및 이해관계자 참여 강화: 업계는 니켈 채굴 및 가공으로 영향을 받는 근로자와 지역사회의 인권과 노동권을 존중해야 합니다. 또한 업계는 지방 정부, 시민 사회 단체, 원주민, 소비자 등 이해관계자들과 의미 있는 협의와 대화에 참여해야 합니다. 또한 업계는 일자리 창출, 인프라 개발, 교육, 보건, 수익 공유를 통해 니켈 생산으로 인한 사회경제적 이익을 지역 사회와 공유해야 합니다.
- 순환 경제 및 재활용 촉진: 업계는 니켈의 2차 공급원 사용을 늘려야 합니다,
리튬 이온 배터리를 재활용하는 것은 사용하거나 버린 배터리에서 귀중한 금속과 물질을 회수하여 새로운 용도로 재사용하는 과정입니다. 리튬 이온 배터리를 재활용하면 1차 금속에 대한 수요를 줄이고 에너지, 배출량, 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 리튬 이온 배터리를 재활용하면 부적절한 배터리 폐기물 처리로 인한 환경 오염과 인체 노출을 방지할 수 있습니다.
리튬 이온 배터리를 재활용하려면 수거, 분류, 분해, 전처리, 추출, 정제, 재생 등 여러 단계가 필요합니다.
-수거는 소비자, 제조업체, 소매업체, 수거업체 등 다양한 출처에서 사용하거나 버린 배터리를 수거하는 과정입니다.
-분류는 유형, 크기, 화학 물질 또는 상태에 따라 배터리를 분리하는 프로세스입니다.
-분해는 배터리 셀의 외부 케이스 및 기타 구성 요소를 제거하는 과정입니다.
-전처리는 분쇄, 파쇄, 체질 또는 침출과 같이 추출을 위해 배터리 재료를 준비하는 과정입니다.
-추출은 물리적 또는 화학적 방법을 사용하여 배터리 재료에서 금속 및 재료를 회수하는 프로세스입니다.
물리적 방법에는 기계적 분리, 자기 분리, 정전기 분리 또는 밀도 분리가 포함됩니다. 화학적 방법에는 고온을 이용한 열야금, 수용액을 이용한 수야금 또는 전류를 이용한 전기야금이 포함됩니다. 정련은 추출한 금속과 재료를 정제하여 불순물을 제거하고 순도를 높이는 과정입니다. 재생은 정제된 금속과 소재를 새로운 배터리 소재 또는 제품으로 변환하는 과정입니다.
리튬 이온 배터리를 재활용하면 리튬, 코발트, 니켈, 망간, 구리, 알루미늄, 흑연, 전해질, 분리막 등 다양한 금속과 소재를 회수할 수 있습니다. 회수율과 효율은 배터리 재료의 유형과 품질, 사용된 재활용 방법, 재활용 제품에 대한 시장 수요 등 여러 요인에 따라 달라집니다. Li 등의 연구에 따르면, 현재 재활용 기술 중 일부는 리튬 이온 배터리에서 코발트와 니켈의 높은 회수율(90% 이상)을 달성할 수 있다고 합니다.
(추천 포스트 : 니켈 매장량이 전기차 배터리 수요를 감당 가능한가?)
한 줄 요약 : 1억 톤에 불과한 전세계 리튬 매장량을 앞으로 어떻게 해결?
정답 : 불탄 아이오닉 재활용
.png)
0 댓글