희소금속이란 무엇일까?

[객원 에디터 3기 / 정동혁 기자] 2021년 10월 시작되었던 요소수 부족 사태를 모두 기억할 것이다. 요소수는 주로 경차와 농업용으로 사용되는 물질로 경제성을 이유로 중국으로부터 대부분 수입해오고 있었다. 중국의 석탄 생산량 감소와 호주-중국의 무역분쟁으로 인하여 중국에서 석탄과 관련 제품의 수출을 규제하였고 이로 인해 국내에서 요소와 요소수가 부족해지는 사태가 발생했다. 당시 부족사태의 원인으로 지목되었던 것은 한 국가에 과도한 의존을 하고 있다는 것이었다. 이 사건이 화제가 됨과 동시에 비슷한 사태가 발발될 수 있는 위험 분야로 언급된 자원들 중에는 희소금속이 있다. 그렇다면 희소금속이란 무엇일까?

희소금속은 희토류라고 불리기도 한다. 희소금속은 지구상에 존재량이 적은 금속과 존재량은 많지만 추출하기 어려운 금속들을 말한다. 보통 원소기호 57번부터 71번까지의 란타넘(란탄)계 원소 15개와, 21번인 스칸듐(Sc), 그리고 39번인 이트륨(Y) 등 총 17개 원소를 총칭한다. 희소금속은 일반적인 원소들과는 다른 독특한 특징을 지니고 있다.

예를 들자면 터븀을 사용한 금속은 열을 가하면 자성을 잃고 냉각시면 다시 자성을 회복한다. 이들은 주로 첨단 기술사업과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있어 많은 국가들이 희소금속의 안정적인 확보에 주의를 기울이고 있다. 가장 대표적인 희소금속에는 네오디뮴이 있다. 네오디뮴을 이용하여 자석을 만들면 기존의 자석보다 약 10배정도 강력한 자석을 만들 수 있다.  이러한 장점을 기반으로 하이브리드 자동차, 스마트폰, 자동차 배터리, 배출장치, LCD, 디스플레이, 카메라 등 광범위하게 사용되고 있다. 특히 스마트폰과 디스플레이 분야의 핵심원료로 사용되고 있는데, 일반 영구자석보다 10배 이상의 자성이 있어 IT 제품의 소형화를 가능케 하고, 다른 물질에 녹거나 결정 속에 들어가도 고유의 성질을 그대로 유지하는 성질이 있어 LED 등 디스플레이의 선명도 유지에 큰 역할을 맡고 있다.

하지만 희토류에도 몇 가지 단점들이 있다. 우선 매장량이 특정 지역에만 밀집해있다는 점이다. 희토류의 주요 매장국인 중국과 미국, 독립국가연합(CIS)가 전체 매장량의 76%를 차지할 정도로 특정 지역에만 희토류가 치우쳐 있다. 이로 인해 희토류는 자원무기화될 수 있고 실제로 몇몇 주요 생산국들은 이를 자원무기화하고 있다. 또 다른 문제는 환경오염 문제이다. 희토류를 정제하고 생산하는 과정에서 다양한 환경오염 문제가 발생한다. 현재의 기술로 많은 양을 정제하기 위해 강력한 화학물질들이 사용되고 이는 주변 환경과 생태계를 크게 오염시킨다.

우리나라는 희귀금속이 없지만 일명 ‘도시광산’을 활용해 희소금속과 희토류를 확보하는 기술을 발전 중이다. 지질자원 탐색과 발굴을 연구하고 있는 한국지질자원연구원의 이평구 원장은 매일경제 인터뷰에서 “전기차를 비롯해 첨단산업의 핵심 원료인 희소금속 광물을 찾고 이를 활용할 수 있게끔 해 첨단산업의 기반을 만들어주는 역할을 하는 것이 앞으로 우리 지자연의 목적”이라고 설명했다. 또한, “배터리 핵심 광물은 한정돼 있고 워낙 적은 양이기 때문에 언젠가는 채굴이 중단될 것이다. 마지막에 의존할 수 있는 것은 오로지 재활용”이라며 전기차 폐배터리를 회수하고 해체하는 과정에서 핵심 원료를 뽑아내는 폐배터리 기술로 자원 자급을 실현해야 한다고 강조했다.

이렇게 첨단산업에 반드시 필요한 희토류는 장단점을 지니고 있다. 최근 일어났던 요소수 부족 사태처럼 희토류와 관련된 부족사태나 공급난이 일어나기 전에 조치를 취하여 요소수와 비슷한 사건이 반복되지 않기를 바란다.