손바닥세계사 #148 - 희토류 稀土類

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[손바닥세계사 #148 - 희토류 稀土類 rare earth elements ]

최근 미국 대통령 바이든은 동맹국들과 함께 반도체 전기차 배터리 희토류 등 핵심부품과 원자재의 공급망을 강화하겠다고 선언했다

반도체는 대만 한국 일본 등 희토류는 호주 베트남 등과 연계할 것으로 전망된다

정당을 떠나 트럼프 전대통령의 중국 정책을 계속 이어가겠다는 뜻이다

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그러면 도대체 '희토류 稀土類 rare earth elements' 가 뭔지 알아보자

희토류는 말 그대로 '희귀한 원소'를 의미한다

원소기호 57번부터 71번 까지의 15개 원소 그리고 21번과 39번 원소를 더하여 총 17개의 원소들이다 (원소=물질을 이루는 기본 성분 즉 더 이상 화학적으로 분해할 수 없는 성분)

'희귀한 원소'라고 부르기는 하지만 사실 지구 여기저기에 풍부하게 매장되어 있다 예를 들어 세륨(Ce) 은 구리와 비슷할 정도로 양이 많고 툴륨(Tm)은 금보다 200배나 많다 그러나

경제성이 있을 정도로 모여있는 상태도 아니고 있다 하더라도 찾기도 힘들다 거기다 산업적으로 사용할 수 있는 형태로 생산하기도 어렵기 때문에 '희토류' 라고 부른다

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그 역사는

1787년 스웨덴의 학자인 칼 아레니우스가 위테르비 채석장에서 밀도가 높고 무거운 검은색 광석을 발견한다

2년후 핀란드의 요한 가돌린이 이 광석에서 새로운 산화물로 분리하는데 성공한다 이를 이트륨으로 부르다가 가돌리나이트라고 이름 붙히고 학술적으로 분류한다

이후 발견되는 다른 희토류 원소들도 위테르비와 관련된 이름을 가지게 된다

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인도와 브라질에서 희토류 가루를 생산하다가 1950년대에는 남아공에서도 많이 하고 1960년대에 들어서 미국이 생산기술을 향상시키고 1980년대 이후는 중국이 미국 회사를 인수하여 낮은 가격으로 전세계 시장을 장악한다

매장량으로 보면 중국이 약 40% 브라질이 약 20% 를 차지하고 나머지는 러시아 인도 베트남 등이다 실제 생산제품 기준으로 보면 중국이 전세계 시장의 80% 이상을 차지할 정도로 압도적이다

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희토류는 다양한 특성을 가지고 있다 대표적으로 탁월한 화학성 전기성 자성 발광성 등이다

예를 들어

가장 많이 쓰이는 네오디뮴(Nd)은 자력을 10배이상 강하게 만드는 특성이 있어 영구자석 제작에 필수적이다

광섬유 제조에 사용되는 가돌리늄(Gd)은 조금만 첨가해도 일반 광섬유보다 빛의 손실이 1/100 로 낮아진다

터븀(Tb)은 합금에 첨가하면 온도에 따라 자성을 잃고 회복하고 하는 특성이 생겨 정보를 기록하는 광디스크를 만드는 데 이용된다

이처럼 반도체 스마트폰 전기자동차용 모터와 배터리 LCD LED 렌즈 CRT 형광램프 고화질TV 태양전지 원자로 항공우주산업 등등 거의 모든 첨단산업에는 희토류가 필수적이다

그래서 희토류를 ''산업의 비타민'이라 부른다

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그러나 생산하는 과정에서 심각한 문제가 생긴다

채굴-분리-정련-합금 과정을 거쳐 제품화하는 그 과정에 고도의 기술도 필요하지만 엄청난 공해 물질이 발생한다

유독성 산성 물질도 생기고 특히 토륨(Th)이나 우라늄(U)을 생산할 때는 방사능이 위험하다 - 토륨과 우라늄를 희토류로 분류하기도 한다

이런 심각한 환경오염과 채산성 문제로 선진국에서는 희토류 생산을 꺼린다 미국이 수입하는 희토류의 약 90%는 중국산이다

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전세계 희토류 시장을 장악하는 중국은 희토류를 무기로 사용하기도 한다

2010년 센카쿠(=다오위다오) 열도 분쟁 당시 일본이 의도적으로 불법 조업 하는 중국 어선의 선장을 구속하자 중국이 항의하면서 희토류 수출을 중단한다 일본은 불과 3일 만에 굴욕적인 항복을 한다 (여담으로 이때 일본은 미국의 지원을 기대했으나 미국은 모른 척했다고 한다)

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트럼프 전대통령이 중국에 대해 무역전쟁을 시작하자 중국의 대항무기로 미국 국채 매각과 희토류 수출금지가 가끔 거론된다

그러나 전문가들은 둘 다 현실성이 높지 않다고 분석한다

미국 국채 최대 보유국인 중국이 미국 국채를 시장에 매각하면 미국 재정에 당장 영향을 주지만 동시에 미국 국채 가격이 하락하면서 중국 재정도 역풍을 받는다

희토류도 그렇다

중국이 희토류 수출을 금지하고 시장 가격이 갑자기 2배-5배씩 폭등하던 2010년 사건 이후 중국에 의존하던 미국 등 서방국가들은 깜짝 놀라 중국이 아닌 다른 생산지와 대체물질 개발에 나선다

이제 중국은 해외로 수출하지 않으면 오히려 재고가 남는 상황이다 일부 희토류는 중국도 수입해야 한다 미국에게 상당한 불편함은 주겠지만 결정적인 무기가 되기는 어렵다는 뜻이다

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심해 바닥에도 희토류가 있고 달에도 희토류가 매장되어 있다

물론 아직 충분한 생산 기술이나 채산성은 없다 그러나 2010년 수출금지 사건 이후 미국과 러시아 프랑스 일본 등은 달에 매장된 자원을 지구로 가져오는 방법과 상호조약을 계속 협의하고 있다 생각보다 빠른 시기에 가능할 거라고 전문가들은 예상한다

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출처 : 여기저기

(옮김)