서 론
금속자원의 99.3%를 수입에 의존하는 우리나라는 2015년 기준으로 약 35억 달러의 희소금속 무역역조의 규모를 나타내고 있다(Kim et al., 2016). 정부는 이 무역역조 규모를 2019년까지 12.5억 달러 개선하고 2020년까지 폐금속 재활용율을 75%로 하는 ｢폐금속자원 재활용 대책｣을 2009년 발표하였다(Kim, 2010). 폐금속자원은 적절한 처리 없이 매립할 경우 토양오염의 원인이 되고, 이의 확산에 따라 수질오염의 원인이 되기도 하나, 금속성분을 분리하여 회수할 경우 자원으로서 이용이 가능하다(Jung et al., 2017; Park et al., 2017). 따라서 잠재적인 환경오염원을 처리하고, 유용한 금속 회수하기 위해 폐금속자원 중의 유용금속 회수시스템 구축이 필요하다.
일본 Tohoku 대학의 Nanjo 교수는 폐기물 중 금속의 존재를 회수 가능한 자원의 개념으로 정립하여 ｢도시광산｣이라는 용어를 1988년 처음으로 사용하였다(Nanjo, 1988). 우리나라 정부는 자원재활용을 위한 제도적 시스템 구축에 힘써왔고, 자원순환사회 형성을 목표로 2016년 “자원순환기본법”을 제정하였다(Lee and Kang, 2016). 또한, 정부는 자원재활용에 관련된 기술개발 연구사업을 위해 자원재활용기술개발사업단(2000년-2009년)과 유용자원재활용기술개발사업단(2011년-2020년) 등의 연구사업을 운영하여 금속 재활용 기술의 수준을 향상시켜왔다(Cho et al., 2019). 이러한 노력에 의해 자원재활용사업의 성공적인 사례도 나타나고 있으나, 정부의 금속 무역역조 목표를 달성하기 위해서는 지속적인 도시광산산업 발전이 필요한 실정이다.
시장 규모를 파악하는 것은 국가정책 수립 및 자원재활용 기업체들의 목표 시장을 정하는 데 있어 필수적이다. 국내외에서 발생하고 있는 폐금속자원의 시장을 파악하기 위한 자료로서 폐촉매(Kim and Kang, 2017; Kwon et al., 2014), 금속캔(Park and Shin, 2014), 폐인쇄회로기판(Ahn et al., 2017), 자동차(Oh, 2014), 소형가전(Jung et al., 2015), 비철금속스크랩(Park and Sohn, 2015)의 데이터가 정리되어 보고되었다. 또한 정부는 효율적인 금속자원 관리를 위해 국가통합자원관리시스템(K-MFA, Korean National Material Flow Analysis, https://k-mfa.kr)을 구축하였고, 구리(Lee et al., 2014), 코발트 및 팔라듐(Lee et al., 2018) 등 개별 금속의 물질흐름을 정리한 내용도 보고되었다. 그러나 폐금속자원을 발생하는 관련 산업의 구조나 폐금속자원의 특성 등이 빠르게 변하기 때문에 관련 자료의 지속적인 현재화 노력이 요구된다.
톰슨로이터(Thomson Reuters)사는 매해 금, 은, 백금족에 대해 보고서를 발간하고 있다(Alexander et al., 2019a, Alexander et al., 2019b, Alexander et al., 2019c). 저자들은 2018년에 발간된 톰슨로이터의 자료를 이용하여 스크랩으로부터 금, 은, 백금, 팔라듐의 생산량을 정리하여 보고하였으나(Kim et al., 2018) 자료의 지속적인 현재화 작업이 필요하다고 생각되어 이 글에서는 2019년에 발간된 자료를 이용하여 도시광산과 관련된 스크랩 발생량 및 산업수요 등을 발췌하여 정리하였다. 또한 국가별 스크랩 발생량 등도 함께 정리하여 국내 도시광산산업체가 해외로부터 도시광산자원을 수입할 때 참고할 수 있도록 정리하였다.
도시금속자원 발생현황 정리
도시광산자원 발생량을 금, 은, 그리고 백금족 중 백금과 팔라듐의 데이터를 정리하였다. 별도의 인용문헌이 표시되지 않은 자료는 상기에 기재한 톰슨로이터사의 자료를 정리한 것이다.
금 스크랩 발생현황 정리
금을 광산에서 생산하는 정보를 다음과 같이 정리하여 도시광산산업과 비교하고자 하였다. 2018년 세계 전체 광산으로부터의 금 생산량은 3332톤으로 2017년에 비해 2.2% 증가하였다. Fig. 1에 2018년 금의 생산량 기준 10위권까지의 회사를 나타내었다. 생산량 기준으로 3위까지는 Newmont Mining, Barrick Gold, AngloGold Ashanti 순이며, 연간 생산량은 각각 158.7톤, 140.8톤, 106.1톤으로 산출되어 2018년 생산량이 100톤 이상이다. 상위 3사는 2017년에 이어 100톤이 넘는 금을 생산하였으나 1위와 2위 업체의 순위 변동이 있고, 2017년에 비해 생산량이 Barrick Gold의 경우 15% 정도 감소하였다. Freeport McMoran은 2017년 11위에서 2018년 6위로 크게 상승하였는데, 이는 이 회사가 소유한 인도네시아의 Grasberg 광산의 생산량이 크게 증가한 것이 원인으로 생각된다. 금 1온스 당 생산단가는 북미가 644 US$, 남미가 633 US$, 호주는 756 US$, 남아프리카는 795 US$, 세계 평균으로는 696 US$이다. 생산단가는 2017년에 비해 다소 상승하여 지속적인 증가하는 추이를 나타내며, 이는 부원료 가격 등의 상승이 원인으로 보고되었다(Alexander et al., 2019b).
2009년과 2018년에 스크랩으로부터 생산된 금의 양을 지역별로 정리하였고, Fig. 2에 유럽지역의 국가별 데이터를 나타내었다. 터키의 경우 2009년에 217.2톤으로 매우 높으며 이후 지속적으로 감소하여 2018년에 77.4톤에 불과하였다. 포르투갈과 러시아를 제외한 이탈리아, 영국, 독일, 프랑스, 스페인 등의 국가는 감소율의 차이는 있으나 대부분 감소한 것을 알 수 있다. 포르투갈을 제외한 국가들은 스크랩으로부터 생산되는 금의 양에 큰 변화는 없어 전체적으로 시장이 안정되었다고 생각된다. Fig. 3에 아메리카대륙 국가들의 2009년과 2018년 스크랩으로부터의 금 공급량을 나타내었다. 아메리카대륙에서 데이터가 파악되고 있는 미국, 캐나다, 멕시코, 브라질 등 모든 국가가 감소한 데이터를 나타냈으며, 특히 미국은 2009년 124톤에서 2018년 56.4톤으로 절반 이하로 감소하였다.
Fig. 4에 동아시아 및 동남아시아 국가들의 스크랩으로부터 금 공급량을 나타내었다. 중국과 일본이 2009년에 비하여 2018년 공급량이 증가하였고, 특히 중국은 2009년 116.3톤에서 2017년 222.1톤으로 2배 정도 증가하였다. 이 수치는 2018년 생산량 중 세계 1위로 나타났다. 이는 중국이 다른 금속 생산량을 증가시키며, 다량의 스크랩을 수입․처리한 것이 원인으로 판단된다. 우리나라는 2009년 57.1톤에서 2018년 32.9톤으로 감소하였는데 스크랩 시장에서 중국 및 동남아시아 국가들과의 경쟁이 심화되어 원료확보가 부진했던 것이 원인으로 추정된다. Fig. 5는 중동 및 중앙아시아와 서남아시아 국가들의 스크랩으로부터의 금 공급량을 나타냈다. 인도, 이란, UAE, 사우디아라비아, 이라크, 파키스탄에서 2009년에 비해 2018년 감소하는 것으로 나타났고, 인도는 이 지역 국가들 중 가장 많은 금의 양을 나타내는데, 이는 인도에서 귀금속으로서 금의 소비가 많기 때문으로 판단된다. Fig. 6에 아프리카 국가들과 호주의 스크랩으로부터 금 공급량을 나타내었다. 이집트가 2018년 45.9톤으로 나타났고, 나머지는 20톤 이하로 나타났다. 호주는 2009년 3.1톤에서 2018년 8.6톤으로 2배 이상 증가하였으나 국가의 규모 및 경제수준에 비하여 매우 적은 양으로 호주의 금속관련 재활용 산업 발달이 아직 미미하다고 판단할 수 있다.
Fig. 7에 산업분야별 요구되는 수요량 추이를 2009년부터 2018년까지 나타내었다. 산업분야별 수요는 도시광산자원을 수집하는 목표시장을 설정할 수 있는 데이터로서 매우 중요하다. 여기서 산업분야는 보석이나 코인과 골드바 등의 내용은 제외된다. 금의 산업수요는 크게 전자, 치과 등 의료와 기타로 분류하여 나타냈으며, 전체 수요는 2009년 426톤에서 2018년 391톤으로 35톤 감소하였다. 전자분야의 수요는 큰 변화가 없고, 산업분야 중 수요가 가장 커 2018년 288톤으로 나타났다. 금은 우수한 특성으로 산업적 수요가 높으나 고가이므로 대체제가 개발되거나 사용량을 줄이면서도 효율을 유지시키는 기술 등이 개발되어 수요가 감소한 것으로 판단된다.
은 스크랩의 발생현황 정리
Fig. 8에 2018년 은의 생산량 기준 10위권까지의 광산회사를 2017년 은 생산량과 비교하여 나타내었다. 생산량 기준으로 3위까지 Fresnillo plc., Glencore plc., KGHM Polska Miedź S.A. Group의 순이며 2018년 생산량은 각각 58백만온스(tr.oz), 35백만온스, 34백만온스이다. Fresnillo plc.가 2위사와 큰 차이를 나타내고 있으며, 2위와 3위 업체는 2017년과 2018년 동일하게 백만온스 차이로 순위가 동일하였다. 2018년 은 생산의 생산비용(total cash cost, TCC)은 제련소에서 부산물로서 생산될 경우 음의 값(–)으로 큰 이득을 취할 수 있으나 2017년 온스당 –9.46 $에서 2018년 –4.95 $로 폭은 감소하였다. 주 생산품으로 은을 생산하는 경우 광산에서의 비용은 온스당 8.01 $로서 2017년 평균 은의 가격 15.64 $의 51.2 %이다.
세계의 지역별 스크랩으로부터 생산되는 은의 생산량을 Fig. 9에서 Fig. 13에 나타냈다. Fig. 9와 Fig. 10에 유럽지역에서 스크랩으로부터 2009년과 2018년에 공급된 은의 양을 국가별로 나타내었으며, Fig. 9와 Fig. 10은 은 생산량 백만온스를 기준으로 나누었다. 유럽국가 중 서유럽의 독일, 영국, 이탈리아, 프랑스, 그리고 러시아가 2018년 4백만온스의 은을 스크랩으로부터 공급하였고, 영국이 2018년 19.4백만온스로 가장 많은 수치를 나타내었다. 이 5개국 중 독일은 큰 증가를, 영국은 큰 감소를 나타내나 나머지 국가에서 큰 수준의 변화를 나타내고 있지 않아 안정적인 은의 재활용이 이루어지고 있다고 판단할 수 있다. Fig. 11에는 아메리카 대륙 국가들의 스크랩으로부터의 은 생산량을 2009년과 2018년 데이터로 구분하여 나타내었다. 미국은 2009년 54.4백만온스에서 2018년 33.8백만온스로 크게 감소하였으나 아메리카 대륙에서는 타국가들에 비하여 매우 높은 수치를 나타내고 있다. 캐나다와 멕시코는 감소세를 나타내고, 브라질, 베네주엘라, 우르과이는 증가세를 나타내나 생산량은 3백만온스를 크게 밑돌고 있다.
Fig. 12에 아시아국가들의 은 스크랩으로부터의 은 생산량 변화를 2009년과 2018년 데이터로 나타내었다. 아시아 국가들의 스크랩 재활용은 전체적으로 감소하였으며, 인도의 감소폭이 큰 것을 알 수 있다. Fig. 13에는 아프리카 국가들과 호주의 은 스크랩 재활용을 나타내었으며, 이 데이터도 역시 은 스크랩양이 감소한 것을 알 수 있다. 이 지역 국가들의 은의 재활용양은 2018년에 백만온스를 넘지 않았다. 2009년과 2018년의 세계 생산량을 비교할 때, 스크랩으로부터의 은 생산량은 200.6백만온스에서 151.3백만온스로 감소하여 은의 재활용이 세계적으로 감소한 것을 알 수 있다. 다만 광산생산은 2009년과 2018년에 각각 717.3백만온스와 855.7백만온스로서 세계 전체 은의 공급량은 약 8천8백만온스가 증가하였다.
은의 산업별 요구량을 조사하면 향후 어떤 산업의 폐기물로부터 은의 회수가 가능한지 추정할 수 있다. Fig. 14에 2018년 은의 산업별 수요량을 나타내었다. 은의 물리적, 화학적 우수한 특성으로 전기전자 분야에서 249백만톤이 요구되고 있으며, 납을 사용하지 않는 무연솔더의 개발로 58백만톤의 은이 솔더에 요구되고 있다. 태양광 모듈용으로 81백만톤이 요구되고 있으며 태양광 모듈 설치량의 급증으로 이 분야의 은 사용량도 함께 급증하고 있다. X-ray 사진 등에서 수요도 꾸준히 이어져 왔으나 최근 전자파일로 저장하는 기술의 발달로 이 분야의 수요는 감소할 것으로 예상된다.
백금과 팔라듐 스크랩의 발생현황 정리
Fig. 15와 Fig. 16에 2018년 백금과 팔라듐의 생산량 기준 10위권까지의 광산회사를 2017년 생산량과 비교하여 각각 나타내었다. 백금 생산량 기준(Fig. 15)으로 3위까지 Anglo American Platinum Ltd., Impala Platinum Holdings Ltd., Sibanye-Stillwater의 순으로 전년도와 동일하며, 2018년 생산량은 각각 129만2천온스, 101만6천온스, 81만9천온스이다. 또한 팔라듐 생산량 기준(Fig. 16)으로 3위까지 OJSC MMC Norilsk Nickel, Anglo American Platinum Ltd., Sibanye-Stillwater의 순으로 역시 2017년과 순위는 동일하며 2018년 생산량은 각각 272만9천온스, 95만천온스, 82만3천온스이다. 이 데이터로부터 Anglo American Platinum Ltd.과 Sibanye-Stillwater이 백금족 광산생산의 주요 업체인 것을 알 수 있다. 2018년 백금족의 온스당 생산단가(total cash cost)는 북미가 800 $, 남아프리카 985 $이며, 세계 평균으로는 938 $로 나타났다.
폐촉매로부터 생산된 백금과 팔라듐의 양을 2010년과 2019년 데이터를 비교하여 지역별로 Fig. 17과 Fig. 18에 각각 나타내었다(2019년은 추정치). 2010년에 비하여 2019년에 폐촉매로부터 생산된 백금과 팔라듐의 양은 증가하였으며, 이는 폐촉매 재활용 산업이 안정적으로 성장하고 있음을 나타낸다. 전 지역 중 폐촉매로부터 생산된 백금은 유럽에서, 그리고 팔라듐은 북미에서 가장 많아 각각 50만6천온스와 124만9천온스로 나타났다. Fig. 19과 Fig. 20에 세계의 스크랩으로부터 생산되는 백금과 팔라듐의 추이를 나타냈으며, 두 금속 모두 증가하는 추세이나 보석류 스크랩으로부터 생산된 양은 백금의 경우가 많다.
백금과 팔라듐의 용도별 수요 예상치를 Fig. 21과 Fig. 22에 각각 나타내었다. 촉매에 사용되는 백금과 팔라듐의 양은 각각 320만8천온스와 887만9천온스로 가장 크게 나타났으며, 백금의 경우 보석류와 화학약품류의 순이고, 팔라듐의 경우 전자와 화학분야로 나타났다. 향후에도 당분간은 촉매로부터 회수되는 백금과 팔라듐의 양이 유지될 것으로 보이나 자동차 시장에서의 전기차 이용의 확대로 자동차용 촉매 수요는 감소할 것으로 판단되어 이 분야에서의 재활용시장은 감소할 것으로 예상된다.
결 론
국내외에서 발생하는 금, 은, 백금과 팔라듐의 스크랩으로부터의 국가 또는 지역별 생산량과 금속의 산업별 수요를 정리하여 국내 도시광산산업의 원료 수급 기초 데이터로 활용하고자 하였다.
스크랩으로부터 발생하는 금의 양은 2009년과 2018년 데이터를 비교할 때 중국을 제외한 국가들에서 감소하는 경향을 나타냈으며, 이는 중국으로 금이 함유된 스크랩이 다량으로 수입되어 처리된 것이 원인으로 생각할 수 있다. 우리나라도 중국에 인접해 있어, 10년 사이 25톤 정도의 스크랩으로부터 생산되는 금의 양이 감소하였다. 금의 산업수요는 전자제품에서 가장 높으나 금 사용이 감소하는 경향으로 기술이 발전하는 것이 원인이 되어 전체적인 산업에서의 수요량은 감소하는 것으로 판단된다.
은의 스크랩 재활용양은 같은 기간 데이터를 비교할 때 감소하는 국가가 더 많이 나타나고 있어 스크랩 재활용양은 감소하는 것으로 판단되나 광산 생산량이 증가하여 전체 생산량은 오히려 증가하였다. X-ray 사진에서의 사용량은 감소하나 태양광 모듈에서 사용량은 꾸준히 증가할 것으로 판단된다. 백금과 팔라듐의 재활용양과 수요량 모두 촉매와 관련된 것이 제일 많으나 향후 전기자동차 사용의 추이에 영향을 크게 받을 것으로 생각된다. 이 글에서 정리된 데이터는 금, 은, 백금, 팔라듐 재활용 시장의 경향성을 예측하는데 유용할 것으로 기대되며, 향후 세분화된 제품과 지역별 스크랩 데이터가 정리되면 시장성 판단에 더욱 도움이 될 것으로 생각된다.
