첨단산업의 비타민, 첨단산업의 쌀 희토류?!

[최승호의 환경칼럼]

 

첨단산업의 비타민, 첨단산업의 쌀 희토류?!

 

중국 내몽골 희토류 광산에서 나오는 유해폐기물

중국 자원 무기화
중국 정부가 희토류 광산 및 광물 관련 3개 기업의 합병을 최종 승인해(2021.12.23.)세계 최대 규모의 희토류 그룹을 출범시켰습니다. 이렇게 되면 세계 시장점유율 70%를 차지하는 거대한 희토류 단일기업이 시장 지배적 지위를 확고히 할 것으로 보입니다.
희토류는 우리가 가장 많이 사용하는 스마트폰부터 요즘 한창 상한가를 달리고 있는 전기차 배터리는 물론 첨단 스텔스 전투기에 사용되는 핵심 물질입니다. 하지만 희토류는 환경오염의 주범이고 채산성이 떨어져 미국 등 선진국들은 희토류 생산을 그만두는 실정입니다. 
중국 정부가 희토류그룹 합병을 최종 승인함으로 앞으로 신생 희토류 기업의 지위는 막강해질 것으로 보이며 지난해 10월 중국 전국인민대회에서 국익과 안보를 보호하기 위해 군사 및 기타 물품의 수출을 제한하거나 금지할 수 있는 수출관리법을 통과시켰는데 여기에 희토류가 포함되어 있습니다.
최근 우리나라도 요소(수)가 중국의 수출 금지품목으로 지정되어 급하게 방어를 하고는 있지만 어려운 상황에 처하게 되었는데요, 희토류가 만약 요소(수)처럼 당장 쓸 수 없는 상황이라면 첨단 제품을 주 수출품으로 만들고 수출하는 우리나라 입장에서는 심각한 타격을 받을 수밖에 없게 됩니다. 이런 상황의 실례로 중국은 과거 센카쿠(尖閣·중국명 댜오위다오[釣魚島])열도 영유권 분쟁 때 일본에 희토류 제품 수출을 중단시키면서 외교 분쟁의 무기로 활용한 예가 있었습니다. 이로 인해 일본의 희토류 수입가격이 9배나 폭등해 일본 기업들이 큰 타격을 받았습니다. 이런 상황에 우리나라도 외교적 줄타기를 하고 있지만, 미국을 중심으로 한, 반중 전선이 확대되고 있는 상황에 첨단 분야가 많은 우리나라로서는 새로운 출구를 모색해야 할 때입니다.
 
휴대폰이 작아진 이유? 희토류?
희토류(稀土類; Rare Earth Elements)는 각 원소별로 고유한 화학적, 금속적, 전자적 특성을 가진 17개의 원소를 뜻하는 용어입니다. 17개의 원소는, 원소기호 57번부터 71번까지의 란타넘(란탄)계 원소 15개와 21번 스칸듐(Sc), 39번 이트륨(Y)입니다.

 

원소주기율표(빨간색 테두리 표시가 희토류 원소)

희토류는 농축된 광물형태로 산출되지 않아 경제성이 있을 정도로 희귀해 ‘자연계에 매우 드물게 존재하는 금속원소’라는 의미로 희토류라 이름이 붙었습니다. 하지만 그 이름에 비해서 상대적으로 풍부한 매장량이 존재합니다. 
희토류는 화학적으로 매우 안정적이고, 건조한 공기에서도 잘 견디며 열을 잘 전도하는 특징이 있습니다. 상대적으로 탁월한 화학적, 전기적, 자성적, 발광적 성질을 갖습니다. 특별히 최근 발전 및 전기자동차에 많이 사용되는 전기모터 제작에 꼭 필요한 영구자석에 희토류 원소가 포함되어 있으며 대략 1대의 전기차를 움직이기 위해서는 희토류 약 1kg 가량이 필요합니다.
우리나라도 희토류의 주요 응용분야 중 하나인 네오디뮴(neodymium, 원소기호 Nd, 원자번호 60번) 영구자석의 중국 수입비중이 88%에 달해 중국 의존도가 심각한 것으로 나타났습니다. 이에 우리도 산업 안보차원에서 희토류 원료 확보 및 공정기술 개발, 비축 및 자원순환의 전 과정을 고려한 공급망 구축 전략이 필요하다는 분석입니다. 
 
그럼에도 불구하고 생산하지 않는 미국
1960년대에서 1980년대까지 미국은 희토류 최대생산 국가였습니다. 1980년대부터 중국의 저가 공세로 인해 미국 희토류의 가격경쟁력이 약화된 것은 사실입니다. 그 결과 미국의 대표적인 희토류 광산인 캘리포니아의 마운틴 패스 광산은 2002년 이후 채광을 중지하게 되었습니다.
희토류는 채굴과정, 분리과정, 정련과정, 합금화 과정 4단계로 나뉩니다. 이 때 희토류의 분리, 정련 및 합금화 과정에는 고도의 기술력과 장기간 축적된 노하우가 필요합니다. 그리고 이 모든 과정에서 엄청난 공해물질이 발생합니다. 채굴과 분리과정에서는 엄청난 양의 비산먼지가 발생하고 방사성 함유 물질과 중금속 등이 함유된 폐석과 찌꺼기가 발생합니다. 정련과정에서는 유해가스, 중금속, 방사성 함유 물질, 유기물 함유 폐수 및 광물찌꺼기가 나옵니다. 이 때 발생하는 오염수준은 심각합니다. 희토류 1톤을 공정할 때 분해 침출 과정에서 황산이 포함된 독성가스가 6.3만㎥와 산성폐수 20만 리터, 암모늄이온, 황산염이온, 인산염이온, 불소이온, 중금속아연, 카드늄, 납, 토륨이 섞인 독성폐수가 다량 발생합니다. 실제 미국의 마운틴 패스 광산이 1949년 발견된 이유는 비정상적으로 높은 방사능 수치 때문이었다고 합니다. 
그렇다면 세계 최대생산국인 중국의 상황은 어떠할까요? 세계 최대의 희토류 광산인 중국 ‘바이원어보’(白雲鄂博) 광산 근로자 7,000명 중 절반에 가까운 3,000명은 방사성 원소인 토륨이 포함된 분진을 마시며 작업 중 입니다. 그리고 광산의 방사성 분진이 바람에 날려 바이원어보 시가지 토양에 축적된 것으로 밝혀졌습니다. 이 때문인지 가축이 폐사하거나 농작물이 자라지 않기도 하고, 주민들은 40세 이하에도 치아의 전부를 잃는 각종 질환에 시달리고 있다고 합니다. 
국내 기업들이 가장 절실한 것은 ‘희토류 자석’입니다. 자석 재료인 중(重) 희토류 광인 이온 흡착형은 환경오염도가 그마나 다른 광물에 비해 상대적으로 적은편입니다. 하지만 친환경 고효율 청정 생산 공정 기술개발이 동시에 이뤄져야 합니다. 그렇지 않는다면 당장 희토류 수급문제를 벗어나고자 하는 고육지책(苦肉之策)으로 사업을 지속하기 어려울 뿐 아니라 환경오염의 재앙을 불러오는 길임을 알아야 할 것입니다. 선진국들이 희토류가 자원무기로 활용될 것을 앎에도 불구하고 생산을 포기한 이유가 무엇인지 분명히 적용해야 할 부분입니다.

중국과 희토류 대전
중국과 제일 먼저 대전을 치른 곳은 일본입니다. 일본은 중국에 세 가지로 대응했습니다. 세계무역기구(WTO)분쟁절차에 중국을 제소했고, 수입처를 다변화했습니다. 동시에 대체재를 개발했습니다. 새로운 수입처로 호주가 떠올랐고, 희토류를 사용하지 않는 산업용 모터가 개발되었습니다. 분쟁 당시 90%에 달하던 중국 의존도는 2021년 40%로 줄어들었습니다.

두 번째는 미국입니다. 트럼프 정부가 관세폭탄을 쏘아 올리며 중국을 압박했을 때 중국이 만지작거리는 카드가 바로 희토류였습니다. 미국의 대중 수입액이 5,000억 달러이고, 중국의 대미 수입액이 1,500억 달러로 압도하는 상황에서 반전을 노릴 수 있는 카드였습니다. 하지만 미국은 중국이 희토류를 무기화 한다면 세계의 다른 지역으로 수입처를 언제든지 바꿀 수 있는 상황입니다. 게다가 미국 내 최대 생산지였던 마운틴패스도 재가동을 염두 할 수도 있는 상황입니다. 물론 환경문제 등의 반발이 있을 수도 있지만 초당적 반중전선으로 인해 쉽게 넘어설 수 있는 부분입니다.
이런 상황에 최근 우리나라도 희토류 국내 공급망 구축사례가 있습니다. 호주 더보(Dubbo)광산기업과 국내 스타트업, 자석 생산업체와 제품 수요 대기업이 협력해 충북 오창에 희토류 생산기지를 만들었습니다. 그리고 네오디뮴 영구자석 생산에 성공하였고 곧 양산 시설 구축에 나서기로 하였습니다. 한 부분의 예이긴 하지만 앞으로 더 많은 성공사례들이 있다면 첨단 산업에 대한 보호를 할 수 있는 부분입니다.

지금까지 희토류에 대해 알아봤는데요, 저탄소 친환경 정책을 지속하기 위해 희토류가 들어가는 첨단 제품이 필요합니다. 이것이 다시 희토류 생산 때문에 환경문제를 일으키고, 환경문제에 대해 소홀한 중국이 희토류로 세계경제를 주무르려하니, 다시 희토류 생산을 제기함으로 환경문제를 덮어 두고 생산하려는 복잡한 현상이 일어나고 있는 시점입니다. 

 

(주)그린휠 최승호
ceo@greenwheel.kr

 

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