미국지질조사국(USGS·United States Geological Survey)의 연구진과 아칸소 주 정부가 21일(현지시각) 배터리 제조의 핵심 재료인 리튬이 아칸소 주 스맥오버 지층의 지하 소금물 저수지에 전기차 배터리의 핵심 원료인 리튬을 발견했다고 발표했다.
미 일간 뉴욕타임스(NYT)에 따르면 연구진은 수질 테스트와 머신러닝(기계학습)을 통해 저수지 아래에 500만~1900만 톤 상당의 리튬이 있을 것으로 파악했다. 이는 전 세계 리튬 수요를 감당하고도 남는 양으로, 엑슨 모빌을 비롯한 기업들이 아칸소 주에서 리튬을 생산하기 위한 프로젝트를 추진 중인 것으로 전해졌다.
텍사스와 플로리다 주에 걸쳐 있는 스맥오버 지층은 석유와 천연가스 등 천연자원 생산의 중심지로 알려져 있다. 미 연방정부와 아칸소 주 정부는 이들 자원의 채굴과정에서 유출되는 대량의 소금물에서 리튬을 생산하도록 기업들을 장려해 왔다.
이 지역 염수에서 리튬을 생산할 수 있으려면 새로운 추출 기법이 개발돼야 한다. 엑슨 등 기업들은 기존 추출 방식보다 비용이 더 많이 드는 직접 추출(direct lithium extraction)로 알려진 가공 기술을 확장 중이다.
‘하얀 석유’로 불리는 리튬은 전기차 배터리 원가의 40%를 차지하는 핵심소재다. 리튬 산업은 리튬정광을 채굴하거나 염호(소금물 호수)에서 리튬을 뽑아내는 원재료 생산과, 이를 제련해 탄산리튬과 수산화리튬을 생산하는 공정 등으로 나뉜다. 염호에서 리튬을 추출하는 작업은 원유 시추 및 배관 추출, 가공 작업과 유사하다는 점에서 석유기업이 유리한 위치에 있다는 분석도 나온다.
전 세계 최대 리튬 매장국가인 칠레에서도 소금물에서 리튬을 추출하고 있다. 주로 소금물이 증발할 때까지 기다려 남은 광물 속에서 리튬을 분리해 내는 방식을 사용하는데, 비용이 적게 들지만 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 염호 주변 생태계 파괴와 수자원 고갈의 위험이 따른다. 소금물에서 필터 등을 사용해 리튬을 직접 추출하는 방식은 넓은 토지가 필요하지 않아 환경오염 피해가 적다. 그러나 아직 대규모 생산에 필요한 기술이 완성되지 못한 상태다.
액슨은 최근 아칸소 주에서 시험 시추를 했으며 경쟁력 있는 가격에 리튬을 생산할 수 있는지 평가 중이다. 액슨은 오는 2027년부터 생산을 시작해 2030년이면 연 100만 대 이상 분량의 전기 자동차 배터리용 리튬을 공급할 수 있을 것으로 예상한다고 밝혔다. 현재 리튬은 주로 호주와 남아프리카공화국에서 생산된다. 그중 절반 이상이 중국에서 가공되며, 중국은 전기 자동차 배터리 제조로 주도하고 있다.
이번 발견과 관련해 데이비드 애플게이트 USGS 국장은 “리튬 수입량을 대체하기 위한 미국 내 생산 증가는 고용, 제조업 및 공급망의 회복력에 영향을 미친다”며 “이번 연구는 경제적으로 중요한 문제를 다루는 데 있어 과학의 가치를 보여준 것”이라고 설명했다.
연구진은 또 남부 캘리포니아의 솔튼해 등 다른 지역에서도 리튬이 매장돼 있을 가능성을 확인했다. 이곳에서는 버크셔 해서웨이 에너지 등이 지하 1200m 이상 깊이의 대수층에서 지열발전소를 통해 끌어올린 뜨거운 지하수로부터 리튬을 추출하는 방법을 개발 중이다.
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