2010/10/03 19:29

중국, 그리고 희토류(稀土類)에 대하여 ① Business


지난 주 우리들의 눈길을 끄는 뉴스 중의 하나는 중국과 일본의 센가쿠(尖閣) 열도 - 중국명 댜오위다오(釣魚島) - 분쟁에서 중국이 희토류 수출 금지라는 압박용 카드를 사용하자 일본이 구금중이던 중국인 선장을 석방했다는 소식이었습니다.

그렇다면 과연 희토류란 무엇이고 어디에 쓰이길래 이런 자원 무기화가 가능한 것이며, 중국은 어떤 과정을 거쳐서 현재 희토류 생산을 거의 독점 - 현재 전세계 희토류 산화물 생산의 97% 점유 - 하게 됬는지가 궁금해 지더군요.

그래서 나름대로 다음과 같은 순서로 정리해서 2회에 걸쳐 포스팅 해보려고 합니다.

 Ⅰ. 희토류(稀土類, rare earth elements)란 무엇인가?
 Ⅱ. 희토류의 생산과정
 Ⅲ. 중국의 희토류 생산 독점화 과정
 Ⅳ. 중국의 희토류 관련 장기 전략
 Ⅴ. 각국의 대응 및 교훈


머 상식적인 측면에서 간단히 써볼테니, 관심있으신 분들은 이어지는 내용을 참조해주시기 바랍니다...^^


Ⅰ. 희토류(稀土類, rare earth elements)란 무엇인가?


희토류는 원자번호 57~71번인 란탄계 원소 15개 - 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메늄, 사마륨, 유로피움, 가돌리늄, 테르비움, 디스프로슘, 홀미움, 에리비움, 투리움, 이테르븀, 루테튬 - 와 스칸듐과 이트륨을 더한 17개 원소를 지칭하는 용어입니다.

1787년 스웨덴 포병장교에 의해 발견된 이후 처음에는 광학산업의 렌즈 연마용 등으로 쓰일 뿐이었지만, 현재는 첨단 전자 산업 및 의료기구, 석유화학 산업의 촉매 등 광범위한 분야에 사용되고 있습니다. 희토류의 종류 및 용도에 대해서 정리된 표를 한 번 보실까요?


이렇게 다양한 분야에 사용되어 '산업의 비타민'이라고 까지 불리게 된 희토류 이지만, 특히 요즈음 급속히 팽창하고 있는 친환경 산업인 '그린 산업' - 하이브리드카, 2차 전지, 디스플레이, 풍력발전 등  - 에서 그 활용도의 비중이 높습니다. 이들 희토류가 이런 첨단 신산업에서 높은 비중을 차지하고 있는 이유는 이들 희토류가 더 작고, 더 가벼우며, 더 강력한 영구자석을 만드는데 필수 소재로 사용되기 때문입니다. 실제로 현재 희토류 소비의 약 30%는 이들 영구자석 제조분야가 차지하고 있습니다.

 [ 네오디뮴이 포함된 합급을 사용한 영구자석 ]


이렇게 희토류의 주요 소비처 중 하나가 영구 자석 분야라는 것을 알게되면 이들이 현재의 산업, 특히 첨단 전자제품 관련에서 얼마나 중요한 역할을 차지하고 있는지가 쉽게 납득이 갑니다. 예를 들어 일본이 세계적인 경쟁력을 확보하고 있는 하이브리드카 분야를 살펴보면, 가장 성공적인 모델 중인 하나인 도요타의 프리우스(Prius)의 전기 모터 제작에는 약 1kg의 네오디뮴이 사용되며, 배터리에는 약 10~15kg의 란타늄이 사용된다고 합니다. 

또한 화석연료를 대체할 친환경 에너지의 대표격으로 꼽히는 풍력발전에서도 희토류는 대량으로 사용됩니다. 예를 들어 풍력발전기 1대에 들어가는 영구자석의 무게가 2톤 이라고 하면 이 중 약 28%는 희토류가 차지하게 되는 것입니다.

뿐 만 아니라 중국의 자원무기화로 희토류가 안보 이슈로 까지 부각된 현 시점에서, 희토류는 항공기 엔진용 발전기, 미사일 유도 시스템, 전자전 시스템 등등 첨단 무기 체계 제조를 위해서도 반드시 필요한 자원입니다.

[ 희토류 먹는 하마(?), 일본 도요타의 하이브리드카 프리우스 ]


[ 지구를 지키기 위한 풍력발전기에도 희토류를 사용한 발전기가 들어갑니다. ]


[ 미국의 DDG-51 알레이 버크급 구축함,  하이브리드형 전력시스템에 희토류가 필요 ]


그렇다면 이제 다음 장으로 넘어가 우리가 관심을 별로 가지지 않는 사이에 이렇게나 세계 경제에서 엄청난 비중을 차지하게 된 희토류는 과연 어떻게 생산되는지 한 번 살펴보도록 합시다.



Ⅱ. 희토류의 생산과정


희토류(稀土類, rare earth elements)란 말 그대로 하면 '드문 흙'이라는 뜻이지만 사실 이 명칭은 우리를 약간 오도하는 측면이 있습니다. 희토류는 지각에 상대적으로 고르게 분포하며, 그 양도 적어도 구리나 은정도로 풍부한 양이 존재하고 있습니다. 게다가 일부 희토류는 납보다도 풍부하게 존재하고 있을 정도입니다. 단, 문제가 되는 것은 이들 희토류가 충분히 농축되어 경제성이 있을 정도로 매장된 장소를 찾아야 한다는 것입니다. 

이런 점을 감안해 볼 때 비록 현재 중국이 희토류 생산량의 97%를 차지하고 있지만 현재까지 파악된 경제성 있는 희토류 매장량의 분포를 감안하면 중국의 비중은 57% 수준까지 떨어지게되고. 지금은 경제성이 없지만 향후 희토류의 가격이 상승할 경우 경제성이 생기게 될 예비 매장량까지 포함하면 중국의 비중은 다시 37% 수준으로 하락하게 됩니다.


[ 경제성 있는 희토류 매장량의 분포 ]


[ 가격 수준에 따라 경제성을 갖게 될 예비 매장량 까지 포함한 분포 ]


그러나 여기서 강조해야 할 점은 희토류는 다른 광물과 달리 채굴 후 추출/분리하는 과정이 매우 어렵고 까다롭다는 것입니다. 먼저 미세한 희토류를 포함한 광석이 채굴되어, 잘게 갈립니다. 그 다음에 각종 화학약품 - 대게 독성이 있는 - 을 사용, 거품을 만들어 다른 광물과 분리하는 부상법(浮上法, floatation process)을 사용하여 희토류를 분리하며, 이렇게 추출된 희토류는 산화물의 형태로 존재하게 됩니다.

여기서 문제는 각 희토류 광산은 대부분 다른 광산들과는 다른 조건을 지니고 있어 여기에 맞춤식으로 채굴 및 추출에 필요한 각종 인프라가 구축되어야 하며, 경제성있는 순도로 추출하기 위해서는 희토류 각각의 원소들마다 다른 방법을 사용해야 한다는 점입니다.

게다가 희토류란 것이 서로 비슷한 성질을 가지고 있어, 여러 희토류 원소들이 혼재된 상태로 발견된다는 것을 감안한다면, 희토류의 채굴 및 정제 과정에는 상당한 원천기술 및 노하우가 필요하다는 점을 알 수 있습니다.

[ 희토류의 채굴, 추출 및 제품화 과정 ]




Ⅲ. 중국의 희토류 생산 독점화 과정


    중동에 석유가 있다면, 중국에는 희토류가 있다.
      - 덩샤오핑(鄧小平), 1992년 남순강화(南巡講話) 중 -
  


자, 그렇다면 중국은 어떻게 이런 희토류의 생산을 독점할 수 있었을까요? 단순히 땅이 크기때문에 경제성있는 희토류 매장장소가 많고, 싼 인력에, 환경파괴에 신경쓰지 않고 희토류 생산을 독려하는 것 많으로 이런 결과가 나올 수 있을까요?

사실 답은 앞에서 언급한 희토류의 생산과정의 특수성에 있습니다. 먼저 희토류가 경제성있을 정도로 농축되어 매장된 장소를 찾고, 이를 채굴하고 정제하는데 상당한 노하우가 필요하다면, 여기에 상당한 시간을 투자한 국가 만이 경쟁력을 가질 수 밖에 없기 때문입니다.

즉, 덩샤오핑이 1992년 저런 말을 하기에 앞서, 중국은 희토류 자원 및 생산 노하우 확보를 위한 노력을 이미 진행해오고 었었던 것입니다.
 
불과 60여년 전만해도 희토류 생산의 최대 생산국은 미국이었습니다. 핵무기 생산을 위한 우라늄 광산 탐사중 캘리포니아의 마운틴 패스(Mountain Pass) 광산에서 대량의 희토류가 매장된 것이 확인되었고, 이 광산은 1975년 까지 당시 주로 칼라 텔레비젼의 음극관에 사용되던 희토류의 세계 최대 공급지 였습니다. 

그러나, 중국은 1986년 3월에 서방 선진국과의 과학기술의 격차를 좁히기 위한 '국가 고기술 연구발전 항목계획' - 이른바  863계획 - 을 시작하였고, 희토류 자원 개발에 관련되는 항목도 이 계획에 포함되어 있었습니다. 다시 11년 후 1997년 3월, 중국 과학 기술부의 973계획에도 역시 희토류 관련 기술이 포함되어 있고, 이런 국가적인 프로젝트에 장기간 포함된 만큼 중국에서 희토류 관련 연구는 풍부한 자금과 우수한 인력을 끌어들여 가시적인 성과를 창출할 수 있었던 것입니다.
 
불행히도 중국이 이렇게 희토류와 관련된 경쟁력을 축적하는 동안 미국 및 기타 국가에서 희토류 관련 분야는 비인기 분야였으며, 설상가상으로 90년대 부터 중국산 희토류의 수출로 인한 가격하락으로 경쟁력을 잃은 서방의 기업들이 속속 문을 닫게되자, 중국의 희토류는 세계시장에서 독점적인 위치를 차지하게 됩니다.

[ 연도별 희토류 생산량 비중, 현재는 중국이 97%로 독점적 지위 ]


앞서 언급한 다른 광물과는 다른 희토류의 채굴 및 추출 과정의 독특함 때문에 중국이 확보한 독점적 경쟁 우위는 단시간에 뒤집기는 힘든것으로, 예를 들어 미국도 중국 수준의 경쟁력을 갖춘 희토류의 생산을 위해서는 10년 정도의 시간도 우습게 흘러간다고 볼 정도입니다.



그런데 쓰다보니 좀 많이 길어졌군요. 오늘은 여기서 일단 마무리 하고 다음에 진행할 Ⅳ. 중국의 희토류 관련 장기 전략, Ⅴ. 각국의 대응 및 교훈 에서는 일본과의 영토분쟁 이전에 이미 2010년 7월에 중국의 희토류 수출 쿼터제 시행으로 시작된 세계 각국의 희토류 자원 확보에 대한우려, 그리고 이 수출 쿼터제가 나오게 된 원인인 중국의 내부적 문제와 장기적인 경제 전략, 마지막으로 중국의 희토류 독점에 비로소 위기를 느끼기 시작한 세계 각국의 안정적 희토류 자원 확보를 위한 노력에 대해서 간단히 정리해 보겠습니다.

재미도 없는 글 읽으시느라 수고하셨는데, 희토류 관련해서 재미있는(?) 에피소드 한개 소개하고 오늘은 여기서 끝내겠습니다.


위 사진에 나오신 분은 중국 희토류 관련 화학 분야의 아버지로 불리우는 쑤 광시안(徐光宪) 교수님입니다. 1946년 ~ 1951년 미국 콜럼비아 대학에서 유학을 한 후 박사 학위를 취득하고 중국에 돌아와 자신의 조국을 위한 과학기술의 개발에 매진하였습니다. 그러나 이런 분도 문화대혁명의 광풍을 아무 탈 없이 피할수는 없었나봅니다.

1969년 쑤 광시안 교수님은 부인과 함께 무려 '국민당의 스파이' 협의로 체포되어 1972년까지 노동 캠프에 수감되어 있었습니다. 물론 그 후에 다시 베이징대 교수로 복직 하였으니 다른 사람들 보다는 운이 좋았던 편이라고 해야할까요?

[ 알면 알수록 범접할 수 없는 포스와 아우라가 느껴지는 마오쩌둥 대인...-_-;; ]



[ 참조자료 ]

김경중, 김원기, 희소금속 분석시리즈(2): 희토류, 유진투자증권

Cindy Hurst, China's Rare Earth Elements Industry: What Can the West Learn?,
Institute for the Analysis of Global Security (IAGS)

Marc Humphries, Rare Earth Elements: The Global Supply Chain,
Congressional Reserch Service

Rare Earth Materials in the Defence Supply Chain,
Briefing for Congressional Commitees, Government Accountability Office

John Seaman, Rare Earth and Clean Energy: Analyzing China's Upper Hand,  
Institut français des relations internationales (IFRI)    

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덧글

  • jane 2010/10/03 20:34 # 답글

    "해로운 흙이다"라고 했으면 어떨지 상상해본 일인 ^^;;;
  • Orca 2010/10/03 20:40 #

    헐 마오 대인이 설마 그 정도로 막나가지는 않으실겁니다...ㅎㅎㅎ
  • 漁夫 2010/10/03 21:02 # 답글

    말씀처럼 저 넘들이 분리 정제가 까다로운 데는 여러 가지 이유가 있는데 그 핵심 이유는 저 계열이 외부 전자 구조는 거의 같고 내부인 f subshell에서만 전자 수가 변한다는 점입니다. 따라서 화학적 성질이 별반 차이가 없어서 분리가 어렵지요.

    제가 화학 공부를 할 때만 해도 별 용도가 없는 넘이 태반이었는데 어느 새 중요하게 부각되더군요.
  • Orca 2010/10/03 22:14 #

    오 역시 전공자께서 한 말씀 해주시니 감사합니다...^^
  • 스위티페스츄리 2010/10/03 22:34 # 답글

    재미있는 글 잘 읽었습니다~
  • Orca 2010/10/04 19:57 #

    잘 보셨다니 감사합니다....^^
  • 검투사 2010/10/03 23:29 # 답글

    오오~ 정말 저처럼 무식한 자들을 위해... @..@/
  • Orca 2010/10/04 19:58 #

    겸손하시군요...ㅎㅎㅎ

    출판업계에 계신다고 들었는데 하는 일 다 잘 되기를 빌겠습니다...^^
  • 검투사 2010/10/05 06:31 #

    옙~ 감사합니다. ^^
  • synki21 2010/10/03 23:54 # 답글

    매장량이 꼭 적은 것만도 아니었군요. 잘 읽었습니다 ^^
  • Orca 2010/10/04 19:58 #

    잘 보셨다니 감사합니다....^^
  • 지브닉 2010/10/04 00:07 # 답글

    오오 좋은글이에요 잘 읽었습니다
  • Orca 2010/10/04 19:58 #

    잘 보셨다니 감사합니다....^^
  • 킹오파 2010/10/04 00:35 # 답글

    다 필요없고 그냥 존나 레어한 원소 금속으로 알고 있습니다.

    예전에 인터넷에서 본인이 재료과 다니셨다고 하시면서 그 분이 희토류 재료들 가지고 이것저것 실험실에서 해봤는데 비싼건 작은 병하나에 100이상씩 막 하고 그런다고 들었습니다.
  • Orca 2010/10/04 19:58 #

    헐...전 아직 실제로 본 적은 없습니다...^^
  • d 2010/10/04 00:43 # 삭제 답글

    어디서 베껴왔냐 출처나 밝혀라
  • ... 2010/10/04 01:47 # 삭제

    출처 적혀있는데 안보이슈?
  • d 2010/10/04 01:52 # 삭제

    병시나 학교에서 출처 적는 법 안 배웠냐?
  • 피셔 2010/10/04 05:50 # 삭제

    참조자료 다 멀쩡히 붙었구만 뭔 헛소리야.
  • 크레이들 2010/10/04 09:12 # 삭제

    짐승한테 먹이를 주지 맙시다.
  • 명랑이 2010/10/04 00:49 # 답글

    기대되는 연재군요. ^^
  • Orca 2010/10/04 19:59 #

    예...이번 주말 쯤 다음 내용도 진행하겠습니다.
  • 지나가는행인 2010/10/04 00:56 # 답글

    잘 읽었습니다 ^^
  • Orca 2010/10/04 19:59 #

    잘 보셨다니 감사합니다....^^
  • 2010/10/04 01:13 # 삭제 답글 비공개

    비공개 덧글입니다.
  • Orca 2010/10/04 20:19 #

    아 말씀하신 부분은 다음 이야기에 진행하려고 했는데요...일단 말 나온김에 잠깐 답변을 드리면...

    말씀대로 희토류의 채굴은 주로 바스트네사이트, 모나자이트와 같은 광물에서 생산되는데 토륨 및 우라늄과 같은 방사성원소와 같이 채굴되는 경우가 많아 방사능 피폭의 위험이 존재합니다.

    게다가 추출 과정에 사용되는 화학약품의 상당수가 이탄산 암모늄 내지는 옥살산과 같은 독성 물질임을 생각하면 환경에 미치는 부담은 상당할 수 밖에 없습니다.

    이런 문제점은 중국도 파악하고 이를 개선하기 위해 노력중입니다.
  • Orca 2010/10/04 20:19 #

    그리고 중국의 희토류 생산에 관련된 기술은 세계적 수준에서 상당한 경쟁력을 가지고 있다고 보아도 될 것 같습니다.

    본문에서 언급한 국가적 차원의 지원에 의해 중국은 희토류 관련 응용과학 뿐 만 아니라, 기초과학 측면에서도 탄탄한 인적, 물적 기반을 다져 놓았기 때문입니다.

    예를 들면 중국은 희토류 연구만을 전담하는 국가 연구소를 운용하고 있을 뿐 만 아니라, 희토류 만을 전문으로 취급하는 세계의 정기 간행 학술지 2종은 모두 중국의 것입니다.
  • 스토리작가tory 2010/10/04 05:22 # 답글

    오 정말 재미난 글 잘읽었습니다. 감사합니다^^
  • Orca 2010/10/04 19:59 #

    잘 보셨다니 감사합니다....^^
  • BeN_M 2010/10/04 08:51 # 답글

    중국이 최소한 십수년간은 독점에 준하는 위치를 차지하고 있게 된다는 이야기인데...

    이번 일본과의 분쟁에서 그 카드를 꺼내들었으니
    앞으로 중국하고 아웅다웅 할 나라들은 머리 아플 일이 하나 더 생긴 셈이군요.
    우리나라는 어쩔런지..
  • Orca 2010/10/04 20:00 #

    그래도 이번 희토류 사건(?)은 일본, 미국과 같은 강대국이 먼저 나서는지라...

    그냥 묻어가면 될수도...-_-;; (농담입니다...ㅎㅎㅎ)
  • Anima 2010/10/04 09:46 # 답글

    무지한 저에게 참 좋은글입니다 ㅠ
    잘 보았습니다 ^^!
  • Orca 2010/10/04 20:00 #

    잘 보셨다니 감사합니다....^^
  • Pioneer 2010/10/04 10:40 # 삭제 답글

    좋은 글 읽고 갑니다.
  • Orca 2010/10/04 20:00 #

    잘 보셨다니 감사합니다....^^
  • 지나가다 2010/10/04 14:28 # 삭제 답글

    좋은 글 잘 읽었습니다

    근데 희토류 이거 어감도 별로고 ...
    떼넘들 작명 센스 돋네요..ㄷㄷ
    무슨 원소라는 생각이 전혀 안들어요

    차라리 희소원소..희소금속..REE~
  • Orca 2010/10/04 20:01 #

    머 나름 귀에 익지않은 용어라 '희토류' 느낌도 살고 괜찮은데요...^^
  • bbaeng 2010/10/05 17:01 # 답글

    희토류..
    일본말인줄 알았어요.. ㅋ
    잘 읽었습니다 ^^ 여기저기서.. ㅎ
    근데, 엄한 키워가 여기 한분 계시네요..
    ㅉㅉㅉ
  • Orca 2010/10/05 22:35 #

    잘 읽었다니 다행이구만...

    그리고 머 저정도면 양호하다고 해야...-_-;;
  • yvette 2010/10/06 08:30 # 삭제 답글

    오오 정말 읽다보니 인터레스팅하군요!
    카카나마 말고도 저런 난생첨보는 원소들이 +_+
    2편도 정독하겠습니다!
    you know my nickname?
  • Orca 2010/10/06 12:02 #

    그럼 알지....-_-;; 사람을 멀로 보고...ㅋㅋㅋ
  • 발리드 2010/10/07 15:04 # 삭제 답글

    재밌습니당..^^기대대네요^^다음것..ㅋ
  • Orca 2010/10/08 07:54 #

    재미있게 보셨다니 다행이네요...ㅎㅎㅎ
  • 도르래 2010/10/10 20:39 # 답글

    정말 좋은 글이네요. 잘 읽었습니다.
  • Orca 2010/10/10 20:46 #

    잘 보셨다니 감사합니다...^^
  • Merkyzedek 2010/10/11 01:33 # 답글

    좋은 자료 감사합니다. 희토류에 관심이 많았는데 이제서 보게 되네요.
  • Orca 2010/10/11 20:09 #

    잘 보셨다니 다행입니다...^^
  • 하얀동이 2010/10/12 16:41 # 삭제 답글

    히토류는 하얀흙인지 알았어요.ㅎㅎㅎㅎ
    이해하기 엄청 쉽네요. 오늘부터 자주 놀러와야지~~* 그럼 총총
  • Orca 2010/10/12 21:09 #

    흠 이건누구지 혹시 희둥 머신인가...-_-;;
  • 장군 2010/12/27 11:36 # 삭제 답글

    희토류가 .. 드문 흙 이란 뜻이었군요..
    세상에 외면받고 있는 어딘가에는 늘 다가올 시대의 키가 될 수 있는 숨겨진 보물들이 도사리고 있는거로군요.
    우리는 석유도 없고 희토류도 물건너 간듯 한데..
    또 어디서 보석을 캐내야 할까요
  • Orca 2010/12/31 20:00 #

    ㅋ...주장군이 댓글을 달아주다니...

    너도 새해 복 많이 받고...2011년도 뜻 깊은 한해가 되기를...ㄲ
  • 푸기 2011/04/23 21:15 # 삭제 답글

    재미있게 잘보고 갑니다^^
    그런데 하나 궁금한게 있어서요.
    중국이 애초 왜 그렇게 싼 가격으로 희토류를 팔았는지 궁금합니다..
    90년대에 들어 지방 영세업체들이 희토류 개발에 참여해서 생산과잉에 놓이고 밀수출이 굉장히 심했다고 들었는데
    단순히 이것때문인가요?
    일찍이 국가에서도 희토자원의 값어치를 알고 많은 돈을 투자해서 개발한건데
    왜 '흙보다 싸다'란 말이 나올 정도로 싸게 팔았는지 궁금합니다.....
  • Orca 2011/04/24 11:42 #

    음 제가 희토류 가격에 대한 자료는 잘 없는데요....'흙보다 싸다' 정도로 쌀 리는 없습니다...ㅎㅎ...제조과정이 제조과정인지라...

    그리고 중국이 희토류를 싸게 팔았다기 보다는, 중국 희토류의 가격 경쟁력 때문에 다른 국가(미국 등)의 희토류 생산 기반이 몰락했다고 보아도 되죠...물론 여기에는 선진국에 비해 환경에 대한 고려가 덜했던 중국의 산업 환경도 일부 고려해야 할 것 같습니다.
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