[Global Technology Briefings]
전기 자동차 시대, 핵심 금속 요구량과 운송 탈탄소화의 균형
By Chunbo Zhang, NATURE COMMUNICATIONS, April 11, 2023
‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’에 발표된 코넬 대학교의 새로운 연구에 따르면, 이번 세기 중반까지 설정된 온실가스 배출 목표를 달성을 위해 자동차의 전기화 속도가 빨라진다고 가정하면, 배터리 분류에[ 따른 리튬, 니켈, 코발트, 망간, 백금에 대한 수요가 기하급수적으로 증가할 것으로 보인다.
이러한 수요 급증은 필연적으로 다양한 경제 및 공급망 문제를 야기하게 된다.
코넬 대학교 연구진은 미국, 중국, 인도를 포함하여 교통 수단의 전기화에 대한 핵심 역할을 수행하기 위해 노력을 기울이고 있는 48개 국가를 조사했다.
결론적으로, 2050년까지 차량의 40%가 배터리 전기로 구동된다는 시나리오에서 전 세계적으로 리튬 수요는 2020년 수준보다 2,909% 증가할 것이다.
2050년까지 차량의 100%가 배터리 전기로 구동된다면? 리튬 수요는 2020년 수준의 7,513%로 증가하게 된다.
2050년 모든 차량이 전기화된다는 시나리오를 수량으로 환산하면, 리튬의 연간 수요는 전 세계적으로 2010년 747톤에서 2050년 220만 톤으로 증가한다.
물론 이것은 단지 리튬에 국한되는 것이 아니다!
예를 들어, 2050년대에는 니켈에 대한 수요 또한 다른 주요 금속 수요를 압도하게 되는데, 차량의 40%가 전기화되었을 때는 200만 미터톤, 100% 전기화의 경우 520만 미터톤을 필요로 하게 된다.
코넬 대학교 연구진에 따르면 코발트(0.30만~0.800만 톤)와 망간(0.2~0.500만 톤)에 대한 연간 수요 또한 2050년에 동일한 규모로 증가할 것으로 예상된다.
세계은행에 따르면, 현재 핵심 금속과 광물은 칠레, 콩고, 인도네시아, 브라질, 아르헨티나, 남아프리카공화국 등 정치적으로 불안정한 국가에 집중되어 있다.
이러한 핵심 금속 및 광물의 공급이 불안정하면, 수요 급증에 따른 공급 리스크는 더욱 커질 것이다.
또한 연구진은 다른 차량보다 금속 수요를 더 필요로 하는 대형 차량의 전기화에 주의할 것을 강조했다.
일부 국가에서 대형 차량은 전체 도로 차량의 4%~11%만을 차지하지만, 대형 전기 자동차에 사용되는 배터리 관련 핵심 금속은 앞으로 수십 년 동안 전체 핵심 금속 수요의 62%를 차지할 것으로 예상된다.
이러한 수요 관리에 대해, 연구진은 다음과 같은 세 가지를 제안하고 있다.
1. 폐쇄 루프 공급망(closed-loop supply chain)을 통해 순환 재생 경제를 구축해야 한다. 이러한 경제가 앞으로 핵심 금속 공급망에 필수불가결한 요건이 될 것이다.
즉, 수명이 다한 배터리를 재활용하는 데 있어서의 효율성과 회수율을 적절한 속도로 촉진하기 위한 전략이 고려되어야 한다.
폐쇄 루프 공급망은 제조 공정에서 나온 폐기물을 처리해서 재활용하는 시스템을 의미한다.
2. 모든 국가는 1차 핵심 금속에 대한 의존도를 줄이기 위해 음극, 양극 및 연료 전지 시스템의 대체재를 설계하는 데 우선순위를 두는 정책을 채택해야 한다.
3. 도로 운송의 탈탄소화 목표는 전기 자동차 배치, 정확한 배출 예산, 탄소 피크 타이망과 일치해야 할 것이다.
- PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES, April 25, 2023, “Self-Assembling Paclitaxel-Mediated Stimulation of Tumor-Associated Macrophages for Postoperative Treatment of Glioblastoma,” by Feihu Wang, et al. © National Academy of Science. All rights reserved.
To view or purchase this article, please visit:
[Global Technology Briefings]
Trade-off Between Critical Metal Requirement and Transportation Decarbonization in Automotive Electrification
By Chunbo Zhang, NATURE COMMUNICATIONS, April 11, 2023
According to new Cornell University research published in Nature Communications, the demand for battery-grade lithium, nickel, cobalt, manganese and platinum will increase exponentially assuming vehicle electrification speeds up in order to meet greenhouse gas emission targets set for mid-century.
Such a surge in demand will inevitably create a variety of economic and supply-chain problems.
The researchers examined 48 countries that are committed to playing a major role in electrifying transportation, including the U.S., China and India.
Under a scenario where just 40% of vehicles are battery-electric by 2050, the need for lithium globally will increase 2,909% from the 2020 level.
If 100% of vehicles are battery-electric by 2050, the need for lithium rises to 7,513% of 2020 levels.
Under the scenario where all vehicles are electric in 2050, the annual demand for lithium would increase from 747 metric tons globally in 2010, to 2.2 million metric tons in 2050.
And it’s not just about lithium. By mid-century, for example, the demand for nickel eclipses other critical metals, as the global need ranges from 2 million metric tons, where 40% of vehicles are electric, to 5.2 million metric tons if all vehicles are electric.
According to the researchers, the annual demand for cobalt (ranging from 0.3 to 0.8 million metric tons) and manganese (ranging from 0.2 to 0.5 million metric tons) will rise by the same order of magnitude in 2050,
According to the World Bank, critical metals and minerals are currently centralized in politically unstable countries including Chile, Congo, Indonesia, Brazil, Argentina and South Africa.
The unstable supply of these critical metals and minerals is expected to exacerbate supply risks under surging demand.
Furthermore, the researchers urge caution on the electrification of heavy-duty vehicles, which require more critical metals than other vehicles.
Although they account for only between 4% and 11% of the total road fleet in some countries, battery-related critical metals used in heavy-duty electric vehicles are expected to account for 62% of the critical metal demand in the decades ahead.
With regard to managing this demand, the researchers make three suggestions:
1. Constructing a circular economy would be indispensable to the critical metals if it achieved a closed-loop supply chain in the future.
Strategies should be considered to promote the recycling efficiency and recovery rate of end-of-life batteries at a proper pace.
2. Countries should adopt policies that prioritize alternative designs for cathodes/anodes and fuel-cell systems to reduce the reliance on primary critical metals. And,
3. Decarbonization targets for road transportation should be synchronized with electric vehicle deployment, accurate emission budgets, and the timing of peak carbon.
- PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES, April 25, 2023, “Self-Assembling Paclitaxel-Mediated Stimulation of Tumor-Associated Macrophages for Postoperative Treatment of Glioblastoma,” by Feihu Wang, et al. © National Academy of Science. All rights reserved.
To view or purchase this article, please visit:
