호주는 파리기후변화협정의 일원으로 2030년까지 2005년 기준 탄소 배출량의 약 43%를 줄이고, 2050년까지 넷 제로(net-zero)를 달성하기로 공표했다. 이에 따라 정부에서도 광업을 친환경적인 방향으로 전환하기 위해 지원 및 투자를 진행하고 있으며, 광업 부문은 배출 집약적인 산업 분야인 만큼 그 중요도가 더욱 주목된다. 청정에너지 금융공사(Clean Energy Finance Corporation, CEFC)와 서호주 광물연구소(Mineral Research Institute of Western Australia, MRIWA)에 따르면, 2019년 기준 광업은 호주 에너지 수요의 6.2%를 차지했으며 온실가스 배출량의 9.5%를 차지했다. 이는 해당 연도 전체 산업군 중에서 2위에 해당하는 수치이다. 또한 2023년 7월부터 광산업, 제조업 등을 대상으로 한 세이프가드 메커니즘이 시행됐다. 이 법안은 온실가스 배출을 대상으로 하는 환경 법으로, 10만 톤 이상의 온실가스를 배출하는 215개의 주요 산업 시설을 대상으로 한다. 해당 법안에 따르면 대상 시설인 알루미늄 정제소, 석탄 광산 등은 매년 4.9%씩 배출량을 감축하거나 목표치 달성을 위해 탄소 배출권을 구매해야 한다. 호주 광업분야에서 넷제로 기술은 이제 선택의 영역이 아닌 필수 고려 사항이 된 것이다.

<2000년부터 2019년까지의 호주 주요 산업 군별 탄소 배출량>

(단위: MtCO2e*)

*MtCO2e= 백만 톤 이산화탄소 등가량

[자료: DCCEEW]

광물 생산과정에서의 친환경 기술

광업 기업들은 탄소 배출량을 줄이기 위해 다양한 분야에서 노력하고 있다. 그중에서도 가장 손쉽게 접근할 수 있는 분야 중 하나는 운송수단의 전환이다. 광산에서는 사람, 채굴 장비, 광물을 운송하기 위해 상당한 거리를 이동해야 한다. 따라서 친환경적인 이동수단으로 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있는 가능성이 있으며, 특히 전기를 동력으로 하는 운송수단에 대한 기술은 상용화 가능성이 높고 접근하기도 용이하다.

1. 리오 틴토(Rio Tinto)의 배터리 구동 열차

일례로 호주 최대 광산업체인 리오 틴토(Rio Tinto)는 필바라(Pilbara) 지역에서 2024년부터 4대의 배터리 구동 열차를 시범 운행할 계획을 발표했다. 이 열차는 해당 지역의 광산에서 항구까지 광물을 운반하는 용도로 사용되며 양쪽 종착점에서 재충전이 가능한 시스템을 갖추고 있다. 열차가 움직이는 과정에서 에너지를 얻어 내장된 배터리를 충전할 수 있는 ‘브레이크 시스템’이 탑재돼 있어 자체적으로 에너지를 재충전할 수도 있다. 리오 틴토의 항만, 철도, 핵심 서비스 담당 전무 이사 리차드 코헨(Richard Cohen)은 해당 기관차가 단기적으로 탄소 배출 감소에 상당한 잠재력을 제공한다고 언급했다.

<배터리 구동 열차 대표 이미지>

[자료: Charged EV 공식 웹사이트]

2. BHP의 바이오 연료

반면, 호주 최대 광산기업인 BHP는 운송 수단을 당장 교체하는 것 보다 기존 운송 수단에 바이오 연료를 공급해 탄소 배출량을 감축하려고 시도했다. BHP는 영국의 석유 및 가스 기업인 BP와 협력해 서호주의 얀디(Yandi) 철광석 프로젝트 초기 단계에서 3개월 동안 운송 트럭 및 광산 장비의 연료로 수소 처리된 식물성 기름(HVO)을 공급했다. BHP에 따르면, 2020년 기준으로 해당 회사의 탄소 배출량 중 40%가 디젤 기반 장비 구동에서 비롯됐다. 그러나 HVO는 폐기물을 포함한 다양한 물질로부터 생산할 수 있으며, 디젤에 비해 이산화탄소 배출량을 최대 90%까지 감축할 수 있어 탄소 배출량 감소에 도움이 될 것으로 보인다. BHP 서부 호주 철광석 자산 사장 브랜든 크레이그는 "해당 시도가 BHP의 전 세계적인 운영에 적용 가능성을 생각했을 때 매우 흥미롭다"라고 밝혔다.

<HVO 생성 과정>

[자료: MDPI 데이터 가공]

광물 제련 과정에서의 친환경 기술

1. 폐기물 활용 마그네슘 습식 추출/열 환원 공정

현재 마그네슘 생산에 주로 쓰이는 피전공정(Pidgeon Process)은 에너지 집약적인 공법으로 많은 양의 에너지와 자원을 소비하며, 오염물질과 과도한 양의 온실가스를 배출하는 등 환경 오염 문제로 인해 지속적인 비판을 받아왔다. 이에 대한 대안으로 환경 보호와 탄소 배출량 감소에 기여할 수 있는 친환경 기술이 개발됐다. Latrobe Magnesium사는 마그네사이트 광석 대신 갈탄 발전소 폐기물을 주원료로 사용하는 폐기물 활용 마그네슘 습식 추출/열 환원 공정을 개발했다. 이 기술은 원료로 사용되는 비산회(Fly Ash)에 탄산염이 더 낮은 농도로 함유돼 있고, 마그네슘 추출 과정에서 필요한 핵심 소모품인 페로실리콘을 수력전기로 이용해 생산하는 원리를 기반으로 한다. 해당 기술은 2023년 말에 생산을 시작할 예정인 데모 플랜트에서 시범 적용 후 상업화될 예정이다.

<Latrobe Magnesium 사의 데모 플랜트 전경>

[자료: Proactive]

2. Magsonic 프로세스

또 다른 친환경 마그네슘 생산 기술로는 호주 연방 과학산업연구기구(CSIRO)에서 개발한 맥소닉(Magsonic)기술이 있으며, Magnium Australia사에 의해 상용화가 진행되고 있다. 맥소닉 기술은 초음속 담금질을 이용한 고효율·저비용·저공해 기술이다. 우선 마그네시아 펠릿을 1,800도 이상으로 가열해 일산화탄소 가스와 마그네슘 증기로 분리한다. 분리된 가스는 초음속 노즐을 통해 흡입되고, 급속하게 냉각돼 마그네슘 증기와 반응하는 것을 막아 오염물질 생성을 방지한다. 공정 과정에서 마그네시아가 다양한 첨가제와 결합 및 반응해 오염물질을 만들게 되는 Pidgeon 공정의 단점을 보완한 것이다. CSIRO 공식 홈페이지에 따르면, 맥소닉 기술은 Pidgeon 공정보다 최대 80% 적은 에너지를 사용하며 이산화탄소 배출량은 최대 60% 적게 발생시킬 수 있다.

<Magsonic 기술 적용 과정>

[자료: CSIRO]

3. Liena Process

호주 원자력과학기술기구(Australian Nuclear Science and Technology, ANSTO)와 Lithium Australia사는 협력해 광산 폐기물에서 리튬을 추출하기 위한 리에나 공정(LieNA Process)이라는 리튬 추출 기술을 개발했다. 이 기술은 기존 공정에 비해 에너지 소비량이 적고, 광물에서 대부분의 리튬을 추출할 수 있다는 장점이 있다. 기존의 회전식 가마 공정 방식에서는 1,000˚C 이상의 높은 온도가 필요하기 때문에 에너지 소비량이 많았으며, 해당 공정에 부합하는 유형의 스포듀민만 처리할 수 있어서 암석에 함유된 리튬 중 50~70%만을 회수할 수 있다는 단점이 있었다. 하지만 리에나 공정은 광석 중의 금속분을 액체로 용해시킨 후 금속을 분리해 추출하는 습식 야금 공정을 적용하기 때문에 에너지 투입량이 크게 줄어든다. 또한 이 기술은 스포듀민의 등급이나 유형에 상관없이 추출이 가능하므로 95% 이상의 리튬을 추출해낼 수 있다. 서호주 광산 회사인 Mineral Resources Limited는 해당 기술을 적용한 파일럿 플랜트 개발 및 운영을 위해 Lithium Australia사에 219만 달러를 투자했으며, 성공적으로 마무리된다면 상용화를 위한 합작투자 회사도 설립할 예정이다.

<기존 공정과 LieNA Process의 차이점>

[자료: Lithium Australia] 

시사점

호주의 광업 업계는 넷제로에 대한 인식이 명확하게 자리 잡았으며, 이에 따라 친환경적인 산업 전환이 이뤄지고 있다. 환경 관련 이슈와 기술은 주요 광물 포럼 및 콘퍼런스에서 중요한 주제로 다뤄지며, 많은 기업이 친환경적인 개발을 위해 연구와 투자를 진행하고 있다. 호주의 최대 규모 광업 컨퍼런스인 IMARC(International Mining and Resources Conference)에 참가한 한 기업 관계자는 KOTRA 시드니 무역관과의 인터뷰에서 ‘드릴이나 그라운드 모빌과 같은 광산 장비의 구동 방식을 배터리 기반으로 전환하는 것도 해당 장비들의 경량화와 탄소 배출 절감 효과적일 수 있다’고 언급했다. 호주의 광산업에서 탄소 배출 감축은 선택이 아닌 필수가 되고 있다. 호주 광산 분야에 투자진출을 희망하는 기업은 호주 광업기업의 친환경 기술에 주목해 투자 진출을 고려해야 한다.

작성자: 시드니 무역관 김지현

자료: 호주 기후변화, 환경, 에너지 및 물 부처(DCCEEW), 호주 연방 과학산업연구기구(CSIRO), 호주 원자력과학기술기구(ANSTO), Clean Energy Finance Corporation, Mineral Research Institute of Western Australia, 주요 기업 웹사이트 및 현지 언론 종합