전기차: 전기차 전 세계 판매량, 상위 10대 판매국, 전기차 작동 원리 및 배터리 제조에 들어가는 광물

기후 변화의 위기가 높아지는 상황에서 전기차는 현재 세계의 기술과 경쟁력을 정의하는 주요한 지표 중의 하나이다. 특히 전기차 배터리 기술 경쟁력은 향후 수십 년 동안 경제력은 물론 정치권력의 기반이 될 수 있다. 현재 전기차 제조의 승자는 중국이다. 전기차 판매는 지난 3년 간 3배 이상 성장 했으며 그중 절반 이상은 중국에서 판매되었다. 수십억 달러의 투자에도 불구하고 중국은 희귀 광물을 채굴하고 엔지니어를 교육하고 거대한 공장을 건설하는 등 훨씬 앞서 있기 때문에 나머지 세계가 따라잡는 데 수십 년이 걸릴 수 있다. 사실상 전 세계 자동차 산업은 중국과의 협력 없이는 전기차를 생산할 수 없다. 전통적인 차 보다 전기차는 그 핵심인  배터리 몇 배의 광물이 들어가는데 중국은 그 광물의 확보, 정제, 배터리로의 조립에서 다른 나라들을 압도하고 있다. 컨설팅 그룹인 Benchmark Minerals의 추정치에 따르면, 2030년까지 중국은 다른 모든 국가를 합친 것보다 두 배 이상 많은 배터리를 만들 것이다. 전기차는 배터리 때문에 희귀 광물을 기존 자동차보다 약 6배나 많이 사용하는데, 중국은 누가 어떤 가격에 광물을 먼저 획득할지에 대한 결정을 좌우할 수 있다. 중국은 필수 성분의 지하 매장량이 거의 없지만, 저렴하고 안정적인 공급을 위해 장기적인 전략을 추구해 왔다. 중국 기업들은 국가 지원에 의존하여 5개 대륙의 광산 회사들의 지분을 인수했다. 중국은 콩고에 코발트 광산의 대부분을 소유하고 있는데, 이 광산은 가장 일반적인 종류의 배터리에 필요한 이 희귀한 물질의 대부분을 세계적으로 공급하고 있다. 그 결과 중국은 전 세계 코발트 채굴량의 41%를 점유하고 있으며, 배터리의 전하를 운반하는 리튬 채굴량도 가장 많다. 채굴뿐만 아니라 채취된 광물의 정제과정 또한 전기차 배터리 제조에서 매우 중요하다. 정제는 또한 종종 오염을 유발하고, 중국 정제소는 덜 엄격한 환경 규제로부터 이익을 얻는다. 흑연을 가는 것은 대기 오염을 일으킨다. 니켈을 처리하면 유독성 폐기물이 발생하는데, 이 폐기물은 바다나 지하의 특수 구조물에 버려야 한다. 전문가들은 배터리 광물을 처리하기 위해 더 지속 가능한 방법을 사용하는 것이 비용을 증가시킨다고 말한다. 정제소는 보통 건설하는데 2년에서 5년이 걸리는데 오늘날 미국은 가공 능력이 거의 없다. 따라서 누가 어떤 광물을 채취하든 정제를 위해서는 중국으로 운송되어야 한다. 전기차 배터리 조립은 복잡하고 기술적이다. 하나를 만들기 위해, 양극과 음극 재료는 각각 사람 머리카락의 약 5분의 1 두께의 얇은 금속 시트에 부착된다. 그러고 나서 이것들은 분리막으로 쌓이고, 전해질로 적신 후 말려진다. 전체 과정은 공기 입자와 습기를 최소화하는 방에서 이루어져야 한다. 이러한 복잡한 공정을 거치는 배터리 공장을 중국은 북미나 유럽에 비해 절반의 비용으로 건설할 수 있다. 중국 정부의 국가적 지원과 소비촉진 정책은 중국 전기차 제조업체와 소비시장의 성장을 촉진했다. 오늘날 전기차 배터리 글로벌 공급망에서 중국으로부터 자립하는 것은 실제적으로 거의 불가능하다. 이 글은 Al Jazeera 6월 5일 자 기사 Visualising the growth of the electric car industry의 번역으로 최근 전 세계 전기차 판매량, 각 국가별 전기차 판매 순위, 전기차 작동 원리와 전기차 배터리에 들어가는 광물에 대해 소개하고 있다.

전기 자동차 산업의 성장 시각화

2022년 전 세계에서 판매된 자동차 20대 중 3대는 전기차로 중국에서만 절반 이상이 팔렸다.

Anson Zhang, Mohammed Haddad, Alia Chughtai

전기 자동차(Electric vehicle, EV) 판매량은 지난 3년 동안 3배 증가했으며, 2020년 전 세계적으로 거의 300만 대에 가까운 새로운 전기 자동차가 판매되었지만 작년에는 1,000만 대를 기록했다.

그 수치를 감안하면, 2022년 전 세계에서 판매된 신차 20대당 3대가 전기차였다.

정부 정책과 더 엄격한 배기가스 기준은 전기 자동차의 채택을 가속화하는 데 도움이 되었다. 국제에너지기구(International Energy Agency, IEA)는 2023년 말까지 올해 약 1,400만 대의 전기차가 판매될 것으로 예상하고 있는데, 이는 2022년보다 35% 증가한 수치이다.

아래 표는 IEA가 데이터를 제공한 국가 중 2010년부터 2022년까지의 전기차 판매 및 동향을 요약한 것이다.

중국, 세계 전기차 판매 선도

중국은 전 세계적으로 판매되는 모든 전기차의 절반 이상(58%)을 차지한다.

IEA에 따르면, 2022년까지 590만 대의 새로운 전기 자동차가 전국에서 판매되었으며, 이는 2021년 대비 80% 이상 증가한 수치이다. 중국 자동차 제조업 협회는 판매 수치를 7백만 대로 훨씬 더 높게 평가했다.

비야디 자동차(BYD, Build Your Dreams), 상하이GM우링(SAIC-GM-Wuling) 등 중국 자동차 제조사들은 저렴하고 효율적인 전기차 생산에 전념해 왔으며 현재 주요 자동차 생산국이자 수출국이다.

중국이 세계에서 가장 큰 자동차 시장이기 때문에, 전기 자동차 판매의 빠른 성장은 세계에서 가장 높은 이산화탄소 배출을 줄이는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

전체 자동차 판매의 비율로 볼 때 중국에서 판매되는 신차 3대 중 거의 1대(29%)가 전기 자동차이며, 이는 유럽의 21%, 미국의 8%, 기타 국가의 약 2%와 비교된다.

전기 자동차는 어떻게 작동하나?

전기 자동차는 바퀴를 구동하는 하나 이상의 전기 모터에 동력을 공급하기 위해 온보드 배터리에 저장된 에너지를 사용한다.

특정 커넥터를 사용하여 차량을 충전 스테이션이나 전기 콘센트에 연결하여 배터리를 충전할 수 있다. 배터리의 용량은 킬로와트시(kWh)로 측정되며, 이는 1시간 동안 지속적으로 사용할 경우 공급할 수 있는 에너지를 나타낸다.

충전소는 직류(DC)를 사용하여 안정적이고 강력한 전기 흐름을 제공하므로 가정에서 사용하는 표준 교류(AC) 콘센트보다 훨씬 빠르게 자동차 배터리를 충전할 수 있다.

전기차는 운행하는 동안 배출가스가 전혀 발생하지 않는다. 배출물의 수준은 공급원에 따라 다르다. 풍력이나 태양열 발전과 같은 재생 가능한 자원은 낮은 배출량을 발생시키고 석탄, 가스, 석유는 더 높은 배출량을 가지고 있다.

전기 자동차에는 어떤 광물이 사용되나?

모든 전기 자동차의 중심에는 배터리가 있다. 대부분의 플러그인 하이브리드와 완전 전기차는 리튬이온 배터리를 사용하는데, 이 배터리는 가볍고 에너지 밀도가 높다.

기존 자동차와 비교할 때, 전기차는 생산하기 위해 훨씬 더 많은 광물을 필요로 한다. 이러한 차이점을 설명한다면, IEA는 강철과 알루미늄 외에도 75 kWh NMC(니켈-망간-코발트) 배터리 하나를 장착한 전기차를 생산하는 데 200kg(440파운드) 이상의 광물이 필요하고 한다. 이에 상응하는 전통적인 자동차는 그 생산을 위해 약 34kg의 광물을 필요로 한다.

기존 차량과 전기 자동차 모두에 존재하는 구리와 망간 외에도 전기 자동차의 배터리와 모터는 상당한 양의 흑연, 니켈, 코발트, 리튬 및 희토류에 의존한다. 이를 위한 채취는 종종 환경오염과 글로벌 남부의 노동자 착취로 인해 손상된다.