중국의 희토류 수출 통제와 미국의 희토류 광산 발견

희토류 (rare earth elements, rare earth metals, REE)는 현대사회에서 전기 및 하이브리드 자동차, 풍력발전, 태양열 발전 등 21세기 저탄소 녹색성장에 필수적인 영구자석 제작에 꼭 필요한 물질이다.

 

中, 세계 갈륨·게르마늄 생산의 80% …"희토류 수출통제 확대할 수도"

 

중국 당국이 2023년 8월 1일부터 국가안보와 국익 수호를 이유로 핵심 광물인 갈륨·게르마늄 관련 물질에 대해 수출 통제 방침을 밝하면서 유럽연합(EU), 일본 등의 녹색 경제 이행에 타격이 있을 가능성이 제기된다고 블룸버그통신이 4일 보도했다.

 

이들 광물이 반도체, 이동통신, 전기차, 태양광 패널의 핵심 소재이며, 중국은 전 세계 갈륨·게르마늄 생산의 80%를 차지하고 있다. EU의 경우 갈륨의 71%, 게르마늄의 45%를 중국에서 조달할 정도로 의존도가 높다.

중국 매체 차이신은 세관 자료를 인용해 지난해 중국 갈륨 생산품의 최대 수입처는 일본·독일·네덜란드, 게르마늄 생산품의 최대 수입처는 일본·프랑스·독일·미국이라고 전하기도 했다.

 

로이터통신에 따르면 미국 투자은행(IB) 제프리스 애널리스트들은 미국의 추가 반도체 수출 제한 가능성에 맞서 중국이 5월 마이크론 제재에 이어 더 큰 반격 카드를 꺼냈다고 평가했다.

이어 "미중 긴장이 급격히 고조될 위험성이 작지 않다"면서 "(상황이 바뀌지 않으면) 더 많은 희토류 수출 통제가 예상된다"고 우려했다.

 

결국 미국 트럼프가 America first를 주창하며 촉발시킨 국가별, 지역별 신냉전과 국수주의가 점점 접입가경으로 치달으며  자원빈국이나 개발도상국은 매우 어려운 상황에 몰리고 있다.  제발 답없는 세계 강대국들의 자국우선주의와 패쇄정책들을 내려놓고 세계 국의 상생 협력 자세가 필요하다.

 

미국, ‘1963조 원어치’  세계 최대 리튬 매장지 발견

 

▲ 네바다-오리건주 접경지역에서 발견된 리튬 매장지(사진)에는 최대 4000만t에 달하는 리튬이 매장돼 있을 것으로 추정된다.

 

뉴욕포스트, 폭스비즈니스 등 현지 언론의 2023.09.11일자(이하 현지시간) 보도에 따르면, 네바다-오리건주 접경지역에서 발견된 리튬 매장지에는 최대 4000만t에 달하는 리튬이 매장돼 있을 것으로 추정된다. 이는 지난 해 Battery용 탄산리튬의 평균가격인 톤당 37,000달러로 환산하면 약 1조 4800억 달러(1,963조원) 가치로 칠레와 호주의 매장량보다 훨씬 더 많은 것으로 알려졌다. 

 

‘맥더미트 칼데라’라고 불리는 해당 지형은 오리건주 남동부와 네바다주 북부에 있는 멕더미트 서쪽의 타원형 모양의 대형 분화구(칼데라)로 약 1600만 년 전 거대한 화산 마그마가 외부로 폭발하면서 형성됐다. 맥더미트 칼데라(분화구) 내부는 나트륨과 칼륨, 염소, 붕소가 풍부한 알칼리서 마그마의 산물이 가득 차 있으며, 이것이 빠르게 냉각되면서 풍화작용을 통해 리튬의 생성으로 이어졌다.

 

리튬 전쟁 및 향후 전망

 

리튬은 전기차 배터리의 핵심 소재로 ‘하얀 석유’라고 불린다. 중국은 희토류와 함께 리튬과 니켈 등의 자원을 미국을 반격하는 카드로서 적극 사용하고 있다. 이에 일각에서는 미국과 중국의 반도체 전쟁이 ‘광물 전쟁’으로 확산했다는 분석도 내놓는다.
원자재 컨설팅업체인 CRU 그룹의 추산에 따르면, 중국은 세계 리튬 채굴량의 28%를 차지한다. 광물 가공 부분에서는 무려 67%를 차지하고 있다. 리튬의 채굴뿐 아니라 가공과 공급에 이르기까지, 공급망 상당부분을 중국이 움켜쥐고 있는 것이다.

 

미국 컬럼비아대 글로벌 에너지 정책 센터가 공개한 ‘IRA(인플레이션 감축법)와 미국 배터리 공급망:배경과 주요 동력’ 보고서에 따르면, 중국은 전기차 배터리 핵심 소재인 음극재·양극재 공급의 75%를 차지한다.

반면 북미 지역의 음·양극재 생산량은 수요의 각각 18%, 8%에 그쳐 최대 공급처인 중국에서의 수입이 불가피하다. 특히 양극재는 니켈·코발트·망간을 원료로 만든 중간재인 전구체에 리튬을 혼합해 만든다.

전기차 배터리 생산 원가의 40% 이상을 차지하는 양극재 중 리튬이 차지하는 원가는 60~70%에 달한다.

이에 시장에서는 미국이 적어도 10년 이내에 음·양극재에 대한 중국에 대한 의존도를 줄일 수 없을 것으로 내다봤지만, 이번 리튬 광산 매장량 추정치가 나오면서 시장 판도에도 영향을 미칠지에 관심이 쏠리고 있다.

 

동시에 미국을 중심으로 서방국가들은 리튬 등 희귀 광물에 대한 중국 의존도를 낮추기 위한 움직임이 활발하다. 특히 주요7개국(G7)은 중국 대신 다른 국가에서 광물 수입을 늘려 최종 목표를 달성한다는 방침이다. 유럽연합(EU) 역시 2030년까지 제3국에서 수입하는 핵심 원자재 비중을 역내 소비량의 65% 밑으로 낮춘다는 계획이다.

 

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# 참조: 희토류란

 

■ 첨단 산업의 핵심적인 존재, 희토류

 

현대인들에게 하루도 떼어 놓을 수 없는 스마트폰, 컴퓨터, 텔레비전, 카메라, 자동차가 만들어지기 위해서 다양한 원소들이 필요합니다. 철, 알루미늄과 같은 일반적으로 몸체를 구성하는 데 필요한 원소가 있는 반면, 앞에서 언급된 물건들이 구동하기 위해 필요한 전자 회로와 같은 핵심 부품을 만드는 데 꼭 필요한 재료가 바로 희토류입니다. 희토류는 독특한 특성으로 인해 하이브리드 전기자동차, 전투기, 휴대전화, 배터리, 텔레비전, 영구 자석, 저에너지 전구 및 풍차 등 첨단 기술 부문에서 중요한 원자재로 쓰입니다.

 

희토류 원소	사용처
네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 터븀, 사미륨	하이브리드 자동차, 배터리,
란탄, 세륨	자동차 배터리 및 배출 장치
유로퓸, 이트륨, 가톨리늄	LCD, PDP, 디스플레이
에르븀	디지털 카메라, 광섬유

 

채취하기가 어렵고 희귀하기 때문에 희귀한 흙, 희귀한 광물이란 뜻을 가지고 있는 희토류는 유사한 특성을 가진 17개의 광물을 말합니다. 그런데 이름과는 다르게 사실 희토류는 생각보다 희귀하지 않답니다. 전세계적으로 중국을 비롯한 러시아, 미국 등에 1억 톤 이상이 매장되어 있죠. 물론 그 양이 무한하지는 않기 때문에 지금 같은 추세로 희토류를 소비하면 약 100년 정도 후에 고갈될 수도 있다고 합니다. 이러한 희토류는 2013년 기준 중국에서 전세계 생산량의 약 90% 정도를 차지하고 있습니다.

 

▲ 희토류 생산량(자료출처: 미국지질조사, 중국정부)(출처: 에듀넷)

 

희토류는 겉모양은 금속처럼 생겼으나 금속에 비해 상대적으로 부드럽고 탄성과 연성이 있으며, 대개 은백색 또는 회백색을 띄고 있습니다. 희토류는 원자번호 57에서 71에 해당하는 란탄 계열의 15개 원소와 스칸듐, 이트륨 등을 포함한 17개 원소들을 말합니다.

 

▲ 주기율표 상의 희토류(출처: 에듀넷)

 

 

■ 희토류의 활용

 

희토류 중에 우리에게 가장 많이 알려진 것은 네오디뮴(Nd, Neodymium)이며, 초강력 자석을 지칭하는 네오디뮴 자석을 만드는 데 사용된다. 일반 자석과 네오디뮴 자석의 차이는 자기력이며 네오디뮴 자석이 일반 자석에 비해 아주 강력한 자기력을 갖습니다. 스마트폰 및 많은 전자제품은 소리를 내기 위해 스피커가 필요하며 스피커에서 음파를 발생시키기 위해선 자석이 필수적으로 필요합니다. 여기서 네오디뮴 자석을 이용하면 초소형의 자석으로 큰 힘을 낼 수 있기 때문에 스피커의 소형화가 가능하다. 이와 같은 특징을 갖는 원소들이 희토류 원소이기 때문에 희토류 원소들의 가치가 높은 것이다.

 

20년 후 도로 위 차량 중 절반가량은 전기차가 차지하게 된다. 전기차의 핵심 부품은 엔진이 아닌 배터리와 구동모터다. 특히 구동모터의 필수재는 ‘자석의 왕’이라고 불리는 희토류 자석이다. 희토류 자석은 곧 연비(에너지 효율)와 제품의 성능을 결정짓는다. 전기차뿐 아니라 수소차, 로봇, 퍼스널 모빌리티, 풍력발전기와 같은 신재생에너지 기술 제품 등 ‘모터’가 들어가는 거의 모든 첨단 제품에는 희토류 자석이 필요하다.

 

▲ 컴퓨터 하드 드라이버에 사용된 네오디뮴 자석(출처: 에듀넷)

 

이렇게 중요한 희토류이기 때문에 많은 나라에서 원하지만 생산하는 나라는 중국이 절대적인 비율을 차지하고 있다. 과거 중동 지역의 국가들이 석유를 무기화하여 세계 경제에 큰 타격을 주었던 것처럼 중국도 희토류를 통해 자원을 무기화하려고 하는 모습이 보이기도 합니다. 이것이 연구를 통해 희토류에 대한 의존을 낮출 수 있는 새로운 길이 필요한 이유라고 한다.

 

한국 제조업의 운명은 희토류 자석 독자 수급체계 확보에 달렸다고 해도 과언이 아니다. 희토류 광산 개발과 희토류 자석 생산 기업을 육성하는 등 자체적인 희토류 공급망 구축을 서둘러야 한다.

 

Z원소기호	구성비(ppm)	비율이 비슷한 원소
21Sc	22	리튬⋅갈륨(20), 코발트(25)
39Y	33	-
57La	39	-
58Ce	66.5	구리(60), 아연(70)
59Pr	9.2	토륨(9.6), 붕소(10)
60Nd	41.5	-
61Pm	10-16 미만	-
62Sm	7.05	-
63Eu	2.0	비소(1.8), 주석(2.3)
64Gd	6.2	-
65Tb	1.2	아르곤[3]⋅몰리브데넘(1.2)
66Dy	5.2	-
67Ho	1.3	텅스텐(1.25) , 저마늄(1.5)
68Er	3.5	세슘⋅하프늄(3.0)
69Tm	0.52	아이오딘(0.45), 탈륨(0.85)
70Yb	3.2	베릴륨(2.8), 세슘(3.0)
71Lu	0.5	아이오딘(0.45)