[알쓸광잡] ‘꿩 대신 구리’…금보다 저렴해 ‘음극재’로 쓴다

[이뉴스투데이 김덕형 기자] 올림픽에서 우승한 선수에게는 금메달을 수여한다. 2등 선수에게는 은메달, 3등 선수에게 수여하는 메달은 동메달이다. 동메달이 바로 구리로 만든 메달이다.

이같이 구리가 금이나 은에 비해 가치를 인정받지 못하는 가장 큰 이유는 희소성이 작기 때문이다. 공교롭게도 구리가 현재 이차전지 음극재 소재로 사용되는 이유도 금이나 은에 비해 흔하기 때문이다.

배터리의 음극재를 감싸는 전지박(Elecfoil)은 전기 화학반응에서 발생하는 전자를 모으거나 공급하는 집전체 역할을 해야 하는데, 이때 사용되는 집전체는 배터리를 경량화할 수 있도록 가능한 얇으면서 고용량을 위해 높은 균일도를 가져야 한다.

이에 전도성이 높고 무른 성질을 지닌 구리를 이용해 음극 집전체인 전지용 동박을 제작한 것이다.

이차전지에서 금속의 이온화경향에 따라 알루미늄은 양극재로 사용되고, 구리는 음극재 소재로 쓰인다.

이차전지는 기본적으로 양극재가 산화(이온화)되면서 전자를 내어놓으면, 그 전자가 음극으로 흘러가며 전류를 발생시키는 구조다.

이때 음극에서는 전해질의 금속이온을 환원시킨다.

알루미늄은 이온화하려는 경향이 높은 데 반해 구리는 이온화경향이 낮아 양극재처럼 산화되지 않아 음극재 소재로 쓰인다.

또한 구리의 잘 구부러지는 특성은 가늘게 늘리거나 얇게 펴야 하는 작업에 유리하다. 매우 높은 열·전기 전도도를 가진 점도 다른 금속과 합금을 만들 때 더욱 단단한 물질이 되는 데 일조했다.

이 때문에 전선이나 전자제품, 전기차, 난방용 배관 등 높은 전기 및 열전도도가 필요한 곳은 물론 선박 프로펠러, 밸브 등 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

일반적인 특성을 살펴보면, 구리는 원자번호 29번 원소로 원소 기호는 ‘Cu’로 표기한다. 지각을 구성하는 원소 가운데 약 25번째로 풍부하며 철, 알루미늄 다음으로 많이 재활용되는 금속이다.

고대 로마에서는 구리를 키프로스(Cyprus) 섬에서 채굴했다. 이러한 이유로 ‘키프로스의 금속’이라는 뜻의 ‘키프륨(Cyprium)’으로 불리다가 이후 라틴어 ‘Cuprum’가 되고, 현대 영어에서 ‘Copper’로 쓰이게 됐다.

지구 지표에 적지 않은 양의 구리가 분포된 것으로 조사됐지만, 채취할 수 있는 양은 생각보다 많지 않은 것으로 알려져 있다.

산업 전반에 사용량이 많은 구리가 전 세계적으로 경제성 있게 채굴할 수 있는 광산이 일부 지역에 편중돼 있어 가격이 높은 편이다.

이에 따라 세계 경제가 활황인지 불황인지 쉽게 알 수 있는 지표로 구리 거래량을 사용한다. 특히 전쟁 분위기가 감돌면 구리 가격이 높아진다는 분석이 있다.

일부 지역에 편중된 구리 생산량은 3분의 1이 칠레에서 나오고, 두 번째 생산량이 많은 곳은 미국 애리조나주다.