왜 화합물 반도체인가?

· 전자 이동속도가 빠를수록 전력 소비가 낮음

· 전력 소비가 낮을수록 발열량도 낮아짐

· Ⅲ-V 족 화합물 반 도체는 기존 실리콘 반도체보다 높은 전자 이동도를 보이며 소비전력도 적어 고성능 핵심소재로 인식되고 있음

· 하지만 제조공정이 비싼 단점이 있어 지금 까지는 방위산업, 우주개발, F1 등 특수 분야에 한정적으로 이용되고 있었음

· Ⅲ-V 족 화합물로는 현재 질화갈륨(GaN)와 갈륨비소(GaAs), 인화인듐(InP) 안티몬화인듐(INSb)의 연구가 활발히 진행중

· Ⅲ-V 족 화합물 반도체에서 전자 이동속도는 기존 실리콘 반도체보다 수십 배 빠르고 소비전력도 기존 반도체 대비 1/ 8 ~ 1/10 수준

재생에너지 발전설비 분야에서는 풍력 설비에 필요한 광물이 두드러진다. 기존의 가스화력 및 석탄화력 대비 육상풍력은 각각 약 13배, 6배 이상의, 해상풍력은 각각 약 9배, 4배 수준의 광물을 필요로 한다. 풍력 설비는 구리를 포함해 아연과 망간, 니켈, 망간과 희토류가 필요로 하며 태양광은 구리와 실리콘을 주로 사용하는 것으로 파악된다.

알루미늄 수급은 타이트한 편 주요 생산과 소비지역은 중국

2020년 알루미늄(Primary, 1차) 생산량은 약 6,500만 톤인 것으로 파악되는데, WBMS는 2020년 글로벌 알루미늄 소비 규모가 약 6,477만 톤인 것을 감안한다면 알루미늄의 수급은 상당히 타이트하다고 볼 수 있다.

알루미늄을 가장 많이 생산하고 소비하는 국가는 중국으로, 지난 10년 동안의 알루미늄 소비량이 글로벌 소비의 약 50%를 넘게 차지하고 있다. 점유율 또한 지속적 으로 증가하는 추세를 보였다.

IAI는 알루미늄 사이클 분석을 기반으로 2020년 기준, 알루미늄(Ingot, 주괴기준) 생산량의 약 30% 이상이 재활용 생산에서 파생된 것으로 분석하고 있다. 덧붙여 추후 2050년까지 알루미늄의 재활용량 비중이 약 50%까지 개선될 수 있을 것으로 전망하고 있는데, 알루미늄의 생산량 수급 자체는 타이트하지만 그간 높은 재활용량에 힘입어 수급 균형을 유지했음을 알 수 있다.

- 구리의 경우 국내 상장 시장에서도 제련, 가공상장 업체들에 투자가능

- 제련업체(LS)  및 신동업체(풍산, 이구산업)의 실적에 구리가격이 미치는 영향은 생각보다 제한적 이지만, 주가는 구리가격과 동행

- 아연은 고려아연을 통해 투자 가능하지만, Free Metal, By-product, TC 등 다방면의 수익원으로 분산된 매출구조상 가격과의 연관관계가 강력하지 않음

니켈, 구리, 리튬, 코발트 등의 수요증가에 주목 

- 에너지전환 으로 인해 가장 많은 수요의 증가가 나타나는 것은 전기차 관련 광물로, 특히 리튬과 코발트는 2040년 까지 각각 수요가 11배, 3.5배 증가할 전망

- 산업 금속 내에서는 니켈과 구리가 각각 2040년 까지+154%, +40% 수요가 증가 할 전망

알루미늄 생산 방법과 수요

알루미늄은 타 광물 대비 생산절차가 까다로운 편이다. 알루미늄의 원재료라고 할 수 있는 수산화알루미늄이 결집된 보크사이트(Bauxite, 철반석)를 채굴한 뒤, 정제 과정을 통해 산화알루미늄인 알루미나(Alumina)를 생산한다. 이후 알루미나에 전기분해 과정(제련)을 거치고 나서야 알루미늄을 얻을 수 있다.

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USGS의 2021년 보고서에 따르면 보크사이트 매장량 1위 지역은 기니이며 광산 생산량 1위는 호주다.

2020년 기준으로 채굴된 보크사이트의 양은 약 3.6억 톤이며 알루미나는 약 1.4억 톤이 생산된 것으로 파악된다. 알루미나 생산량은 중국이 약 54%를 차지한다.

전기차와 재생에너지 발전설비에 활용되는 알루미늄의 주요 용도

알루미늄의 신규 수요처는 다양하지만 특히 재생에너지 설비시설에 많이 활용된다. 태양광에서의 수요가 가장 높은 것으로 파악되는데, 태양광 모듈을 구성하는 틀로도 활용되며 각개의 태양광 패널들을 고정하는 역할을 수행하기 때문이다.

풍력에서는 나셀(Nacelle)이라고 하는 풍력의 회전력을 전기 에너지로 전환하는 발전 장비와 풍력 타워를 구성하는 물질로도 쓰인다. 1대의 전기차에 필요한 알루미늄 수요는 약 250kg로, 내연기관차의 알루미늄 사용량 대비 약 4배 이상의 알루미늄이 활용된다. 주로 전기차 배터리의 비중이 높은 편이며 전기차의 경량화를 위해 합금 형태로도 활용되는 경우가 많다.

이처럼 순환자원을 재활용해 만든 시멘트를 유럽에서는 'Green 시멘트', 일본에서는 'Eco 시멘트' 라고 부를 정도로 친환경 제품으로 인정하고 있다. 더 나아가 유럽 그린딜에서는 시멘트 열원을 가연성 폐기물로 대체하는 연료 전환(Fuel Switching)을 현재 46%에서 2030년까지 100%로 만들기 위해 노력하고 있다.

국내 시멘트 업계 역시 연료의 순환자원 대체율을 높이기 위한 설비 투자를 지속적으로 추진 중이다. 대표적으로 쌍용C&E는 현재 28% 수준의 순환연료 대체율을 2030년 90%까지 높일계획이며, 아세아시멘트는 현재 28% 수준의 순환연료 대체율을 중장기적으로 42%까지 높일 계획이다.

시멘트 공정에서의 폐기물 처리는 1) 소성 공정에서 사용되는 유연탄(전량 수입에 의존)의 감소량만큼 이산화탄소 배출을 줄일 수 있으며, 2) 가연성폐기물 매립 대비 메탄(CH4)*의 발생을 제거할 수 있어 온실가스 배출량 저감에 기여하게 된다. 업계에서는 "당분간 혁신적인 건축자재가 출현하지 않는 이상 대용량의 경제적이고 높은 품질의 건축자재인 시멘트를 대체할 수 없을 것"으로 보고있다. 따라서 시멘트 공정에서의 순환자원 대체는 탄소중립적 관점에서 중요한 가치를 갖는다.