희토류, 자석으로 변신하기까지 험난한 여정

유럽연합(EU)이 핵심 광물 자립을 위한 새로운 법안을 추진하며 희토류 확보에 어려움을 겪고 있다고 로이터 통신이 27일(현지시각) 보도했다.

보도에 따르면 희토류는 전기차, 풍력 터빈 등 미래 산업의 핵심 소재인 영구 자석의 필수 원료다. 하지만 희토류는 단순히 땅에서 캐내는 것만으로 끝나지 않는다. 복잡한 가공 과정을 거쳐야만 비로소 자석으로 탄생할 수 있다.
희토류는 지각에서 흔히 발견되는 17가지 은백색 광물이다. 하지만 경제성 있는 매장량은 드물고, 자석 생산에 필요한 물질로 분리하는 과정이 매우 복잡하다. 이 때문에 희토류는 실제로 희귀한 자원이 되었다.

현재 전 세계 희토류 광산 생산량의 약 60%를 중국이 차지하고 있다. 더욱이 가공된 희토류 및 자석 생산량은 90%에 달해 사실상 중국이 독점하고 있는 상황이다.


1. 채굴: 희토류 광석은 노천광이나 지하 광산에서 채굴된다. 채굴된 광석은 분쇄 과정을 거쳐 광산 인근 공장으로 옮겨진다.

2. 선광: 광석에는 희토류가 소량 포함되어 있어 다른 광물을 제거해야 한다. 부유선광, 자력선별, 정전기 처리 등 다양한 방법을 통해 희토류 농축물을 얻는다.

3. 방사능 제거: 모나자이트와 같은 일부 광석은 방사성 물질인 토륨이나 우라늄을 제거해야 한다. 주로 산을 사용해 이 과정을 진행한다.

4. 분리: 가장 어려운 단계는 각 희토류 원소를 분리하는 것이다. 이 기술은 2차 세계대전 이후 미국에서 처음 개발됐다. 이온 교환 기술이나 용매 추출법을 사용하지만, 일부 화학물질은 발암 가능성이 있는 독성 폐기물을 발생시킨다.
5. 금속/합금 변환: 분리된 희토류 산화물은 전기분해를 통해 금속으로 변환된다. 가장 많이 사용되는 영구 자석은 네오디뮴, 프라세오디뮴, 철, 붕소를 결합해 만든다.

6. 자석 제조: 합금 덩어리를 질소와 아르곤 분위기에서 분해해 미세한 분말로 만든다. 이 분말은 고온, 고압 공정을 거쳐 자석으로 압축된다.


희토류는 전기차, 풍력 터빈 등 미래 산업에 필수적인 자원이다. 하지만 복잡한 가공 과정과 중국의 독점으로 인해 수급 불안정 문제가 지속되고 있다. 이에 EU를 비롯한 여러 국가들은 희토류 자립을 위한 노력을 기울이고 있다.

희토류 자립은 단순히 광산 개발만으로는 해결되지 않는다. 친환경적인 분리 기술 개발, 희토류 재활용 등 다양한 노력이 필요하다. 특히 환경 오염을 최소화하는 친환경 기술 개발은 희토류 산업의 지속 가능성을 위해 반드시 해결해야 할 과제다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com