리튬은 전기자동차(EV)와 스마트폰에 탑재되는 리튬이온 배터리 등에 사용되며 현대 사회에서 없어서는 안 될 물질이 됐다. 새롭게 미국 지질조사국(USGS)이 주도한 연구에 따르면 미국 아칸소 주에 500만~1,900만 톤에 이르는 리튬이 매장되어 있는 것으로 추정됐다.
최근 들어 리튬이온 배터리에 필수적인 리튬 수요가 전 세계적으로 증가하고 있다. 앞으로도 화석연료에서 재생 가능 에너지로의 전환이 계속됨에 따라 리튬 수요는 계속해서 증가할 것으로 예측된다.
리튬은 지구 전체에 널리 분포되어 있는 물질이지만 현재 주요 생산국은 호주, 칠레, 중국, 아르헨티나, 브라질 등이다. 미국에도 리튬 광상이 있지만 현재 미국이 사용하는 리튬 25% 이상을 수입에 의존하고 있다고 한다.
새롭게 USGS와 아칸소 주 에너지환경부 지질학자는 공동으로 아칸소 주에 있는 스맥오버 층이라 불리는 지층에 얼마나 많은 리튬이 존재하는지 추정하는 연구를 수행했다.
스맥오버 층은 쥐라기 시대 바다로 거슬러 올라가는 석회암 지층이며 석유와 브롬이 풍부하게 퇴적되어 있는 것으로 알려져 있다. 최근에는 스맥오버 층에서 채취되는 염수에 고농도 리튬이 포함되어 있는 것으로도 주목받고 있지만 지금까지 스맥오버 층에 존재하는 리튬에 대한 정확한 양은 추정되지 않았다.
연구팀은 스맥오버 층을 포함한 아칸소 주 전역에서 염수 샘플을 채취해 리튬 농도를 측정하고 USGS가 과거에 수집한 샘플 데이터를 비교했다. 그리고 이런 샘플 데이터와 다양한 지질학적 데이터를 결합해 샘플이 부족한 지역 전체 리튬 농도를 연속적으로 예측하는 기계학습 모델을 개발했다.
예측 모델을 사용해 스맥오버 층 리튬 농도 지도를 작성한 결과 스맥오버 층 염수에 포함된 리튬량은 500~1,900만 톤으로 추정됐다. 이 양은 현재 미국 리튬 자원 추정량 35~136%에 해당하며 국제에너지기구(IEA)가 예측하는 2030년 EV 리튬 수요 4배 이상이라고 한다.
연구팀은 아칸소 주 스맥오버 층에는 미국 리튬 수입을 대체하기에 충분한 용해 리튬이 존재한다고 추정하고 있다고 말하면서도 이는 어디까지나 매장량을 추정한 연구라고 지적했다. 실제로 염수에서 리튬을 추출하는 방법을 바탕으로 기술적으로 회수 가능한 양을 추정한 게 아닌 점에 주의가 필요하다고 설명했다.
데이비드 애플게이트 USGS 국장은 리튬은 에너지 전환에 중요한 광물이며 수입을 대체할 미국 생산량 증가 가능성은 고용, 제조, 공급망의 회복력에 영향을 미친다며 이 연구는 경제적으로 중요한 문제를 해결하는 데 있어 과학 가치를 보여주는 것이라고 말했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.