우리나라에도 희토류가 있다?
'첨단산업 핵심' 희토류…중국이 시장 독점
한국도 희토류 매장국…경제성 낮아 전량 수입
북한 희토류 매장량 많지만 기술·재원 부족
희토류
최근 미국이 러시아와 전쟁 중인 우크라이나에 지원한 무기 등에 대한 대가로 희토류(Rare Earth Elements, REEs) 등 주요 광물 개발 지분을 요구하면서 온라인 커뮤니티 등에서는 희토류가 주목받았다.
"희토류를 스텔스 전투기 만드는 데도 쓴다는데 그렇게 중요한 거냐?", "우리나라에만 왜 희토류가 없는 거냐?", "중국이 왜 희토류 시장을 독식하고 있는 거냐?" 등 다양한 의견이 쏟아졌다.
온라인 커뮤니티나 관련 보도의 댓글의 지적처럼 과연 우리나라에는 희토류가 없는 걸까.
결론부터 말하자면 우리나라에도 희토류가 있다. 희토류가 매장돼있긴 하지만 채굴하기엔 경제성이 매우 떨어지고 환경 오염 문제도 심각해 현재 우리나라는 희토류를 전량 수입에 의존하고 있다.
하지만 첨단 산업에 주로 쓰이는 희토류를 놓고 미·중 간 갈등이 격화되는 등 희토류의 중요성이 갈수록 커지고 있다.
따라서 희토류 채굴 및 환경 보존 기술이 한단계 도약해 경제성이 확보된다면 우리나라도 장기적으로는 채굴을 검토할 가능성을 배제할 순 없어 보인다.
희토류는 첨단 기술, 국방, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 필수적인 역할을 하는 전략 자원이다.
희토류는 주기율표상의 15개 란타넘족 원소(La~Lu)와 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)을 포함하는 17개의 원소를 통칭한다.
지구 지각 내에 상대적으로 저농도로 분포하고 있지만 특정 광상에서는 경제적으로 채굴할 수 있는 농도가 나타나기도 한다. 물리적, 화학적 특성이 독특해 자석, 촉매, 형광체, 세라믹 등 첨단 소재로 사용된다.
희귀한 원소임에도 실제로는 비교적 풍부하게 존재하지만 추출과 정제가 어려워 '희토류'라는 이름이 붙었다.
희토류에 포함되는 원소는 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y) 등 총 17종이다.
희토류 설명 [연합뉴스TV 제공]
이들 원소는 화학적 유사성을 공유하며 서로 혼합돼 존재하는 경우가 많아 분리·정제가 쉽지 않다.
희토류는 독특한 물리·화학적 특성 때문에 주요 산업에서 핵심 소재로 사용된다. 전자 및 정보기술(IT) 산업, 국방 및 항공 우주, 에너지 및 환경 분야가 대표적이다.
네오디뮴과 디스프로슘 등은 강력한 영구자석 제조에 필수적으로 전기차 모터, 하이브리드 차량, 풍력발전 터빈 등에 이용된다. 반도체 및 디스플레이에 있어 형광체, 광학 필름 등 첨단 전자제품의 핵심 부품으로 활용된다.
희토류는 정밀 유도 무기 및 고성능 레이저 시스템에 사용되며, 희토류를 사용한 첨단 합금은 군사용 항공기 및 미사일의 경량화와 내구성을 위한 소재로도 중요하다.
미국 의회조사처 보고서에 따르면 F-35 스텔스 전투기에는 대략 920lb(417kg), 이지스함(DDG-51)에는 5천200lb(2천358kg), 버지니아급 핵잠수함(SSN-774)에는 9천200lb(4천172kg)의 희토류가 소요된다.
희토류는 내열성, 내마모성이 요구되는 고급 세라믹과 카메라 렌즈, 광학 장비 등에 적용되며, 자기공명영상장치(MRI) 등 첨단 의료 장비에서도 중요한 역할을 한다.
이처럼 희토류는 첨단 기술과 국방, 에너지 등 다양한 분야에서 전략적 중요성을 가져 미래 산업의 경쟁력 강화에 필수적인 자원으로 인식된다. 아울러 미·중 갈등 및 글로벌 경쟁 강화 등에 따른 희토류 공급망 안정화와 환경친화적인 채굴 기술 개발도 국제적으로 중요한 이슈로 떠오르고 있다.
한국무역협회(KITA)의 '우리나라와 주요국의 희토류 공급망 현황 및 시사점' 보고서에 의하면 전 세계 희토류 가채광량은 총 1억2천만t으로 추정된다. 가채광량이란 현재의 기술과 비용 조건상 경제적으로 채굴할 수 있는 자원량을 의미한다. 희토류 가채광량 규모는 국가별로 중국(36.7%), 베트남(18.3%), 브라질(17.5%), 러시아(10.0%) 순이다.
전 세계 희토류 생산량은 2020년 기준 24만t이며 중국이 가장 많은 14만 톤(비공식 생산 제외)을 생산해 전체의 60% 가까이 차지했다. 불법인 중국의 비공식 희토류 생산은 중국 정부의 단속으로 감소하는 추세지만 연간 6만~8만t에 달하는 것으로 추정된다.
희토류 가채광량 및 생산량 추이 [출처=한국무역협회 보고서]
2023년 기준 전 세계 희토류 생산량은 35만t으로, 중국이 24만t으로 전체의 70% 가까이 차지했고 호주가 1만6천880t, 인도가 2천600t 정도였다.
미국은 1980년대만 해도 캘리포니아의 마운틴패스 광산이 세계 최대의 희토류 광산이었으나 뒤늦게 시장에 진입한 중국에 자리를 내줬다. 중국은 값싼 노동력과 환경상의 우려가 미미한 여건을 바탕으로 전 세계 희토류 시장을 사실상 독점하고 있다.
중국은 1990년대 후반 이후 전 세계 희토류 생산량의 90% 이상을 차지했다. 하지만 호주가 2011년부터 희토류 생산을 시작하고 미국도 2018년부터 희토류 생산을 재개하면서 중국의 비중은 차츰 줄어드는 추세다.
2020년 전 세계 희토류 원광 생산량은 중국을 비롯한 4개국(미국, 미얀마, 호주 포함)이 전체의 90%를 넘게 독식하고 있다. 희토류 원광의 분리·정제가 가능한 국가는 중국, 프랑스, 인도, 베트남 등 소수에 불과하며, 중국을 제외한 나머지 국가에서는 일부 공정 또는 일부 원소에 대해서만 이뤄지고 있다.
이처럼 희토류 채굴이 일부 국가에 국한된 것은 무엇보다 채굴의 경제성과 더불어 생산 과정에서 환경 오염이라는 치명적인 문제를 갖고 있기 때문이다.
희토류 원광 안에는 여러 희토 원소가 낮은 농도로 섞여 있어 분리·농축을 위해서는 황산, 암모니아, 불소 등을 이용한 복잡한 화학적 처리공정을 거쳐야 한다. 이 과정에서 다량의 폐수와 가스 및 방사성 물질이 배출돼 주변 환경에 좋지 않다.
우리나라는 강원, 충남, 울산 등 일부 지역에 희토류 매장이 확인되고 있으나 품위(grade)가 낮고 경제성이 없어 전량을 수입에 의존하고 있다.
품위란 광물에서 유용 성분이 얼마나 포함돼있는지를 비율로 나타낸 것으로 광석을 가치를 따지는 주요 기준이다.
한국광물자원공사의 '2023 광물자원 매장량 현황'에 따르면 우리나라 희토류 매장량은 2천597만t(품위 2.1%)으로 파악되지만, 경제성이 낮아 채굴되지 않고 있다. 매장된 희토류의 경상가격 환산 가치는 8억원 정도로 추정되며 충남의 제2신두사광에서 희토류 원석이 일부 채굴되는 것으로 보고되고 있으나 효용 가치는 거의 없는 것으로 알려졌다.
한국광물학회지의 '국내 희토류자원의 수급, 부존현황 및 자원 잠재성(2009년)' 논문에 따르면 충주 어래산 광화대와 홍천 광화대에 대한 탐사에서 460만t의 자원량을 확보했지만, 시추량의 제한에 따른 자원량의 부족과 낮은 가격으로 인해 경제성이 없는 것으로 잠정적으로 판단된 바 있다.
시추된 양양 철광 암석
광물 가격 상승으로 지난 1995년 문을 닫은 양양 철광을 재가동하는 작업이 본격적으로 시작돼 지역주민들의 이목이 쏠리고 있다. 양양 철광에서는 지난해 시추작업에서 희토류가 일부 발견된 것으로 알려져 관련 업계의 관심을 끌고 있다. 사진은 광물자원공사가 지난해 실시한 양양 철광 시추작업에서 시추해 놓은 암석들.
대전 한국지질자원연구원은 2010년 6월부터 희토류를 포함한 희귀광물이 있을 것으로 추정되는 국내 11곳 가운데 충주와 홍천에서 시료를 채취해 분석한 결과 희토류가 섞인 2천364만t 규모의 광맥을 발견했다.
평균 30ｍ 폭으로 2㎞에 걸쳐 동서로 길게 뻗은 충주의 광맥은 1천100만t 규모(희토류 품위 0.1∼2.6%)인데 이곳에서는 7만1천500t의 희토류가 존재할 것으로 지질자원연구원은 추정했다. 1천264만t 규모(희토류 품위 01∼4.7%)의 홍천 광맥(평균 23ｍ, 남북 길이 1.2㎞)에서도 7만6천t가량의 희토류가 생산될 것으로 예상하기도 했다.
이처럼 우리나라에도 희토류가 매장돼있지만 낮은 품위와 채굴 및 정제 기술, 환경 보호 비용 등의 문제로 현재 상황에서는 희토류 채굴이 경제적으로 타당하다고 보기는 어려운 것으로 평가된다.
다만 향후 희토류 채굴 기술 발전과 시장 변화, 그리고 환경 및 규제 대응 전략에 따라 우리나라를 포함한 다른 국가들의 희토류 채굴 경제성이 달라질 수 있으므로 지속적인 모니터링과 투자 전략 수립이 필요하다는 지적도 나오고 있다.
◇ 북한, 희토류 매장량 많지만 기술·재원 부족
그렇다면 광물 자원이 풍부한 것으로 알려진 북한의 희토류 상황은 어떨까.
2016년 한반도 광물자원개발(DMR) 융합연구단에 따르면 북한 정주 지역에 희토류가 있으며 활용 가치가 높은 희토류가 20억t가량 매장돼 있을 가능성이 있다는 분석이 나오기도 했다. 이 연구단은 북한 자원의 경우 기술·재원 부족과 열악한 인프라로 부존량과 비교하면 생산량이 적다고 지적했으며, 채굴한 자원도 가공하지 못하고 원광·정광 상태로 중국에 판매하고 있는 것으로 전해졌다.
2019년 미국 콜로라도 광업대 페인연구소 객원연구원인 패트리샤 슈커는 안보 전문매체 내셔널인터레스트(NI) 기고에서 북한이 희토류 시장에서 세계 최대의 매장량을 갖고 있을 수 있다는 분석을 내놓기도 했다.
슈커 연구원은 북한이 세계 최대 희토류 매장량을 갖고 있을 수 있다면서 북한은 제재 등으로 외부 시장과 단절돼 있고 희토류 생산에 필요한 높은 수준의 인프라와 높은 운영비용 등을 감당할 수 없어 현재로선 생산이 힘든 상황이라고 지적했다.
그는 북한의 정주 광산이 2억1천620만t의 희토류 산화물 매장량을 갖고 있을 것으로 추산했다.
함흥 반도체 재료공장 시찰
북한 김정일 국방위원장이 함경남도 함흥 반도체 재료공장을 시찰, 희토류 금속공장에서 생산한 제품들을 살펴 보고 있다. <<조선중앙TV촬영>>
북한 또한 인접국인 중국을 잠재적 수요자로 삼아 17개 희토류를 최대 2천만t까지 생산할 수 있다고 주장한 바 있다. 북한은 계속되는 제재에도 불구하고 외국업체들과 희토류 채굴 투자협정을 체결한 것으로 알려졌으며 이 중 90%는 중국업체로 추정됐다.
2015년 북한은 대외용 웹사이트인 '조선의오늘'에서 내각 국가자원개발성 조사국 책임부원이 북한의 희토류 매장량이 2억1천600만t에 달한다고 홍보하기도 했다.
이 사이트는 기존에도 희토류를 북한의 주요 지하자원으로 내세우며 북한이 "금은보화 가득한 전설의 나라"라고 선전하기도 했다.
한국무역협회 무역통계에 따르면 2014년 1∼12월 북한이 중국에 수출한 희토류는 모두 6만2천662㎏으로 2013년(2만4천700㎏)보다 1.5배 늘었다. 북한이 중국에 수출한 희토류의 ㎏당 단가가 30달러(한화 4만3천여원)인 점으로 미뤄 1차 가공한 희토류 정광인 것으로 보인다.
◇ 희토류 수입 의존 탈피 노력…비축량 늘려
우리나라는 첨단산업 전반에 쓰이는 희토류를 전량 수입에 의존하고 있어 부족 사태를 대비해 희토류를 포함한 희소금속의 비축량을 늘리는 정책을 추진 중이다
희소금속 22종에 대해서는 2031년까지 비축 물량을 국내 수요의 100∼180일분까지 확보하고, 2027년까지 전용 비축 기지를 조성할 계획이다.
정부는 희토류의 선제적인 국제표준 품질 확보와 재활용도 시도하고 있다.
'희토류 국제표준화 전략'을 마련하고 2030년까지 표준물질 3종 도입 및 국제표준 8종 개발을 추진할 방침이다. 희토류 성분 표기와 분류 기준을 명시한 '재활용 표준 3종'도 추진한다. 대표적으로 모터 관련 재활용 표준을 개발·도입할 계획이다.
희토류 재활용 산업으로 친환경적이고 안정적인 희토류 공급망을 만들어 중국에 치우친 공급망을 다변화하겠다는 전략이다.
미국이 첨단산업 공급망에서 중국 배제를 본격화한 가운데 중국이 '희토류 자석의 제조 기술 수출 금지'를 추진하는 등 자원을 무기화하고 있어 독립적인 국내 선순환 공급망을 마련하기 위해서다.
희토류 [연합뉴스TV 제공]
디지털 기반의 광업 경쟁력 제고를 위해 자동화·무인화·디지털 기술을 활용한 스마트 마이닝(채굴) 보급을 확대하고, 인공지능(AI) 등 첨단기술을 적용한 시험광산 구축을 추진할 예정이다.
희토류, 리튬 등 핵심 광물 처리·가공 기술을 개발하고, 폐자원 유용자원 회수, 산업원료 광물 소재화 등을 통해 국내 광업 경쟁력을 높이는 방안도 고려 중이다.
한국광해광업공단에 게재된 '희토류와 지정학' 보고서에 의하면 우리나라는 미국, 유럽연합과 마찬가지로 희토류를 주로 중국에 의존해오다가 2021년에 큰 변화를 가져왔다.
2021년 우리나라 기업들은 2억5천만 달러(3천600여억원)를 투자해 호주 ASM이 운영하는 희토류 광산의 20% 지분을 매입해 영구자석 희토류 산화물을 국내로 가져왔다. 이후 제련시설을 거쳐 대구의 제조업체가 영구자석까지 제조해 공급망 구축을 시도하고 있다. 우리나라가 중국을 제외한 주요한 희토류 제련 영구자석 제조기지로 등장한 것이다.
[연합뉴스 제공]
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