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희토류 원소

last modified: 2014-11-18 12:39:34 by Contributors

Contents

1. 개요
2. 환경오염
3. 현황

1. 개요


원자번호 57번 란탄부터 71번 루테튬까지의 란탄족과 21번 스칸듐, 39번 이트륨의, 다시 말해서 주기율표에서 3족, 4~6주기에 속하는 17종류의 원소의 총칭. 여기에 7주기인 악티늄족을 넣기도 한다.

란탄족 원소 중 란탄을 제외한 세륨 이하의 14원소는 란탄족으로 총칭된다(란탄을 포함하기도 한다). 또 란탄에서 사마륨까지의 6원소를 세륨족 원소, 유로퓸에서 루테튬까지 이트륨·스칸듐을 합친 11원소를 이트륨족원소라고 한다. 모두 희유원소에 속하며, 프로메튬은 방사성원소로 안정동위원소는 존재하지 않는다. 또 원자번호가 홀수인 것은 짝수인 것에 비해 존재량이 적다.

희토류 중에서 가장 많이 쓰이는 것은 네오디뮴으로 전체 희토류 소비의 40%를 차지한다. 네오디뮴을 넣어 자석을 만들면 자력이 10배 강해지므로 그만큼 자석을 소형화할 수 있다. 이런 식으로 조금만 넣어도 소재의 성능이 크게 달라지는 미원같은 특성이 있다.

2. 환경오염

방사성원소인 프로메튬과 우라늄 정제로 미량만 나오는 스칸듐을 제외하면, 귀한 양이라는 이름과 달리 지표에 풍부하다. 허나 원석이 많이 있어도 추출이 어렵기 때문에 펑펑 생산되지 않는 것. 둘째 추출이 잘 안 되는 것을 강제로 추출하려다보니 강한 화학약품을 많이 쓰게 되는데, 이 때문에 추출과정에서 대량의 독성 폐수가 발생한다. 또 희토류 원소들이 방사성 원소(주로 토륨유로퓸)와 함께 몰려 있는 특성이 있어서 희토류를 찾을 때도 방사능을 측정해서 찾는다. 희토류 추출과정에서 방사능 오염수도 다량 발생한다.

즉 채굴과 추출과정에서 심각한 환경오염이 발생하기 때문에 그 재처리 및 정화과정에 비용이 많이 든다. 중국이 얼마나 경제발전을 명분으로 환경에 신경을 안쓰는지 희토류 광산 개발지역을 보면 알 수 있다. 세계최대 희토류광산이 있는 바오터우 지역은 그야말로 심각할 지경이고 중희토류가 매장되어 있다는 중국 남부지역은 무분별한 개발(이곳은 희토류가 토양에 섞여 있기 때문에 멀쩡한 산에 수도파이프라인 같은걸 두르고 일정간격마다 작은 구멍을 뚫은후 약산성수를 흘려보내어 채굴한다고 한다. )덕분에 산림이 파괴되고 산이 무너지고 식수원이 오염되는 등 개막장이다. 현재 말레시이아에 호주 광산업체가 희토류 제련공장을 짓고 있는데, 이것은 워낙 환경오염을 유발하기 때문에 호주에서 광석을 채굴해 4천킬로미터나 떨어진 말레이시아까지 운반해 그곳에서 제련하기 위해서이다. 문제는 이미 예전에 말레이시아에서는 일본회사의 희토류 제련공장으로 심각한 환경오염 및 주민피해를 야기한 바 있기에 말레이시아 환경단체들과 주민들이 극렬반발하고 있다고. 근데 결국 이 공장짓는 걸 허가해준 건 말레이시아 정부 아닌감... 관련인물들은 무뇌아 아니면 뭐라도 받아먹었겠지...

3. 현황

중국 이전에 희토류를 가장 많이 수출하던 국가는 미국이었지만 환경처리 비용 때문에 타산이 맞지 않아 폐광했었다. 그 대신 중국이 현재 세계 최대의 희토류 생산국 반열에 떠오르게 된 것은 환경오염을 개의치 않는 점도 크게 작용했다.

2010년 10월 중국 정부가 센카쿠 열도 분쟁을 이유로 일본에 희토류 원소의 수출을 중단한다고 선언하자 국제적으로 난리가 났다. 이유야 어쨌든 비싸기 때문에. 미국 정부는 십년 전 채굴이 중단된 폐광산까지 국가가 직접 재개발에 나서며 자국내 희토류 원소 공급망을 만들 계획을 내놓을 정도. 그러나 정작 지난 15년동안 희토류 관련 연구인력들을 푸대접한 결과 미국은 희토류 생산관련 인프라를 다시 건설해야 한다고 한다. 네오디뮴자석을 최초로 개발한 과학자도 미국인이고 그 과학자가 속해 있는 기업도 미국기업이었는데 경영문제를 이유로 중국에 팔았고 중국은 구입할때 약속했던 5년의 기한(미국내의 관련시설과 인력을 최소 5년동안 유지한다는 계약조항이 있었다고...)이 지나자마자 관련 인력들을 해고하고 생산시설 및 기술을 중국으로 가져갔다고 한다. 그래서 그 과학자는 졸지에 직장을 잃고 엉뚱하게도 태국 방콕에 있는 직장(다만 직위는 CEO라고)을 얻어 그곳에 있다고...

몇년 후에는 현재 희토류 수출국인 중국이 준수입국으로 바뀌고 앞으로 희토류는 공급 과잉으로 가격이 떨어질 것이라 한다. 중국내 희토류 소모가 늘면서 중국내 생산량이 국내소모량보다도 못해질거라 는 것. 또 엄청난 환경오염으로 점차 환경규제가 강화되고 있다고... 자원무기화라는 불순한 의도만 빼면 왜 중국이 희토류 생산을 규제하는지 수긍이 간다. 뭐 그만큼 그동안 중국의 환경대책이 개판이었다는 얘기지만... 참조

그런데 2011년 초여름 중국이 수출량을 1/3로 또 조여버렸다. 이 때문에 희토류 가격이 다시 폭등하는 현상이 발생했다. 그 결과 2년간 희토류 가격이 평균 10배 이상 폭등했다. 이 난리통 덕에 희토류 매장량과 정제술에 대한 연구가 많이 진행되었는데, 연구에 따르면 지금 같은 추세로 희토류를 소비해도 적어도 고갈될 때까지 100년 이상 걸릴 것이라는 결과가 나왔다. 또 기업들은 대체소재 연구에 들어갔고 가시적인 성과가 보이고 있는 상황이다. 예를 들어 전기차 한 대를 생산하는데 1.5kg의 희토류가 소요되는데, 도요타는 베트남 등 희토류 대체생산지 확보에 나서는 한편 희토류를 쓰지 않는 신형 배터리를 개발했다. 세계에서 희토류를 가장 많이 수입하는 나라가 일본인데 중국이 최근 희토류 수출량을 그전의 1/3로 확 줄인 결과 일본의 수입량보다도 못한 양이 되었다고 한다. 왜 일본이 중국인 선장을 바로 석방하며 중국한테 굴복했는지 알수 있다.

이런저런 결과로 앞으로는 계속 희토류 가격이 하락세일 것으로 전망되고 있다. 공급 통제로 가격폭등을 노린 점도 있는 중국 입장에서는 뜻대로 되지 않은 결과. 실제로 2010년 11월을 정점으로 가격은 안정세에 들어간 편이다. 즉 경제학으로 보면 오일의존도 하락만 유발한 오일쇼크의 재판이다.

국내에서는 강원도 충주·홍천지방에서 약 2,400t의 희토류가 섞인 광맥이 발견되었다. 자세한 것은 더 조사해봐야 알겠지만 50여년간 자급 자족이 가능한 양이라고 한다. 우리나라는 추출기술을 아직 연구 중에 있다. 하지만, 위에 나온 것처럼 희토류를 채굴하면서 생기는 환경오염이 워낙 심각한 것이다 보니, 어떻게 보면 양날의 검이라 할 수 있다. 캐나다나 미국, 중국만 해도 국토가 넓지만, 우리나라는 그렇지 않다는 게 문제, 희토류 채굴 때문에 충주·홍천 지역 개발을 하면 이 지역이 심각하게 파괴되니...

KBS스페셜의 희토류 관련 프로에서 희토류를 탐사하던 분은 "당장 생산되지 않아도 우리 땅에 묻혀 있는 것만으로 전략자원으로서의 가치가 있다."고 강조했다.

희토류가 중요한 현대의 자원이라는 사실은 부정할 수 없지만 채굴하고 정제할 때 생기는 환경 파괴 등의 문제도 무시하지 못한다. 다행히도 태평양 해저에 희토류 진흙층이 발견되었고, 희토류를 쓰지 않고 제품을 만들 수 있도록 연구가 이루어지고 있다고 한다. 물론 현재 우리나라에 매장되어 있는 희토류도 충분히 전략자원으로 활용할 가능성은 있겠지만 아래에 서술되어 있듯이 태평양에서 희토류가 대량으로 발견되었기 때문에 사실상 저 지역을 개발하는 일은 없다고 봐야 할 듯.

이에 더해서 태평양 해저에 대량의 희토류 진흙층이 발견되었다고 한다. 극히 일부 지역을 제외하면 공해(公海) 지역이라서 특정 국가가 독점할 수 없는 형태다. 수심 3~6000미터의 심해라 당장 채취하기는 좀 어려운 상황이라 채취 기술이 확보될 경우 국제적인 희토류 문제는 사실상 완전히 끝날 것으로 보인다.

한편 일본에게 경제보복하겠다며 희토류 수출을 금지했던 중국은 초반에는 중국 선장의 석방도 받아내며 성공하는듯 싶었으나 일본의 신기술 개발로 희토류가 필요성이 적어지면서 중국의 희토류 업체 몇 곳이 부도나고 점유율은 50%대로 떨어졌다.#
결국 위에서 전개된 일련의 사건들로 덩샤오핑의 '아랍애들이 석유가 있으면 우리는 희토류가 있음!' 하던 것은 흑역사


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