‘코발트 블루’의 ‘코발트’가 금속 이름이라는 것, 혹시 알고 계셨나요? 특히 이 코발트라는 금속은 배터리 산업이 성장하면서 크게 주목받고 있는데요. 오늘은 2차 전지의 핵심 원자재 중 하나인 코발트에 대해 알아보겠습니다.
사실 코발트는 청동기 시대부터 파란색 안료로 사용되어 왔습니다. 코발트로 착색된 가장 오래된 유리는 이집트 제18왕조 때 만들어졌다고 하는데요. 이집트의 조각물, 페르시아의 보석, 폼페이 유적지, 투탕카멘의 묘에서도 진청색의 유리 제품이 발굴되었고 이슬람 모스크의 푸른 모자이크 타일들도 코발트가 들어간다고 합니다. 또 레오나르도 다 빈치도 이 색을 즐겨 사용했다고 알려져 있습니다. 중국의 당과 명 시대 유물 등에서 코발트가 발견되고 있으며 동양에서는 흔히 도자기에 청색을 낼 때 사용되었습니다.
코발트(Cobalt)라는 이름은 독일의 광부들이 코발트를 함유한 광석을 지칭할 때 ‘코볼트(Kobold)’라고 한 것에서 유래했는데요. 코볼트는 광산 속에 산다고 알려진 일종의 상상 속의 요정 혹은 도깨비를 말합니다. 코발트 광석은 푸른 빛이 도는데, 어두운 광산에서 푸르게 빛나는 광석들이 코볼트의 눈처럼 보여 그런 이름으로 불리게 되었다고 합니다.
1735년경 스웨덴의 화학자 게오르그 브란트(Georg Brandt)가 코발트 광석으로부터 코발트를 처음으로 분리했지만, 당시의 화학자들은 이를 철과 비소의 화합물이거나 구리 화합물일 것이라 추측했습니다. 코발트와 구리 화합물이 모두 푸른색을 띠기 때문이었는데요. 1780년 스웨덴의 화학자 토르베른 올로프 베리만(Torbern Olof Bergman)이 코발트가 새로운 원소임을 재차 확인하면서 비로소 원소로 인정받게 되었습니다.
코발트는 원자번호 27번의 원소로 원소기호는 ‘Co’로 씁니다. 주기율표에서 제9족에 속하는 철족원소로 단단하고 강자성(ferromagnetic, 외부 자기장이 없는 상태에서도 자화되는 물질의 자기적 성질)을 띤 은백색 금속 원소입니다. 공기 중에서는 안정하고 물에도 반응하지 않지만 묽은 산에는 천천히 녹는 성질을 가지고 있습니다. 천연으로는 비소나 황과 결합하여 산출되는데요. 스말타이트가 주요 광물이며, 구리광석이나 납광석에도 함유되어 있습니다. 단독으로 채광되는 경우는 드물고 대부분 구리나 니켈을 채굴하고 정제하는 부산물로 생산됩니다.
20세기 초까지 코발트는 안료 외에는 다른 용도가 거의 없었습니다. 하지만 1903년 미국의 사업가 엘우드 헤인즈(Elwood Haynes)가 코발트를 이용한 초합금 ‘스텔라이트’1)를 세상에 내놓으며 주목받기 시작했습니다. 이후 코발트는 제트엔진의 터빈 날개와 같이 강도가 높고 고온에서 잘 견디는 초합금에 주로 사용되었으며 영구자석에도 사용되고 있습니다.
현재 코발트가 주목받는 이유는 무엇보다도 전기차 산업의 핵심인 리튬이온배터리를 만드는데 사용되는 핵심소재이기 때문입니다. 코발트는 전기차 배터리 성능을 결정하는 양극재에 사용되는데요. 특히 양극재 부식 및 폭발 위험을 제어하는 데 필수적인 물질입니다. 주로 구리와 니켈 광산의 부산물로 얻어지는 만큼 희소성이 높아 ‘하얀 석유’로도 불리고 있는데요. 가격도 전기차 배터리의 또 다른 핵심 소재인 니켈보다도 높습니다.
코발트는 전 세계 물량의 70%가량이 콩고민주공화국에서 생산되고 있습니다. 편재된 자원인데다 수급이 원활하지 않다 보니 가격이 월등히 비싸 배터리 제조 원가의 20% 이상을 차지하고 있는데요. 채굴이나 생산 과정, 환경오염 등의 문제로 인해 글로벌 이슈로 부각된 광물이기도 합니다. 이러한 까닭에 지속 가능한 공급망 운영을 위한 ‘책임 있는 공급망 관리’에 대한 중요성이 전 세계적으로 대두되고 있는데요.
LG에너지솔루션은 이미 ‘RMI(Responsible Minerals Initiative·)’ 가입2)을 통해 코발트를 비롯한 다양한 배터리 원자재의 수급에서도 올바르고 안정적인 공급망을 구축해 나가고 있습니다. 배터리 산업이 전 세계적인 주목을 받고 있는 만큼, 윤리적이고 투명한 공급망 운영은 배터리 기업의 사업전략에 있어 필수 전제조건이 되어야 할 것입니다.
1) 스텔라이트: 높은 온도에서 강도와 형태를 유지하는 합금 중 하나. 주로 베어링과 내연기관 밸브등에 쓰임
2) RMI(Responsible Minerals Initiative) 가입: LG화학에서 분사 이전 2019년 가입