학문
희토류 정제기술은 대부분 중국이 가지고 잇나요?
희토류는 희로튜를 채굴해서 그걸로 끝낸느게 아니라 그때부터 시작이라고 알고 있는데요ㅡ 거기에서 정제해서 원하는 걸 얻기 위해서는 상당한 노력이 필요하다고 하는데 그런 기술을 대부분 가진게 중국인가요?
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요, 이글스님. 이중철 전문가입니다.
먼저, 희토류는 채굴보다 광석 속에 엉켜 있는 17가지 원소를 하나씩 순수하게 떼어내는 분리와 정제 공정이 핵심인데, 현재 전 세계 희토류 정제 및 가공의 약 85퍼센트에서 90퍼센트 이상을 중국이 장악하고 있으며 관련 핵심 특허와 기술 인프라 역시 중국에 고도로 집중되어 있는 것이 사실이랍니다.
■ 화학적 성질의 유사성과 혹독한 분리 및 정제 난이도
희토류는 주기율표상의 란타넘족 15개 원소와 스칸듐, 이트륨을 합친 17개 원소를 일컫습니다. 이 원소들은 최외각 전자의 배열이 거의 같고 이온 반지름의 크기도 매우 비슷하여, 화학적으로 마치 일란성 쌍둥이처럼 서로 꼭 닮아 있는데요. 자연계에 존재하는 광석 속에서도 여러 희토류 원소가 뒤엉킨 채 함께 발견되기 때문에, 전기차 모터나 첨단 반도체에 필요한 네오디뮴, 디스프로슘 같은 특정 원소만 낱개로 분리해 내기가 극도로 어렵습니다. 이를 분리하려면 광석을 강산에 녹인 액체 상태에서 특수 유기용매를 첨가해 원소마다 미세하게 다른 용해도 차이를 이용해 걸러내는 용매추출법을 반복해야 하는데요. 순도 99.99퍼센트 이상의 산업용 고순도 물질을 얻기 위해서는 거대한 화학 반응기 수백 개에서 수천 개를 연속으로 통과시키는 복잡하고 정밀한 화학 공학적 노하우가 필수적이랍니다.
■ 중국의 기술 선점과 환경적, 경제적 진입 장벽
중국이 정제 기술을 독점하게 된 배경에는 수십 년에 걸친 전략적 국가 투자와 혹독한 환경 비용이 자리 잡고 있습니다. 중국은 1970년대부터 화학자 쉬광셴 교수가 고안한 단계적 평형 추출 이론을 바탕으로 분리 공정의 효율을 획기적으로 끌어올렸고, 관련 추출제와 정제 공정에 관한 특허망을 촘촘하게 구축했는데요. 반면에, 미국 등 서구권 국가들은 정제 과정에서 필수적으로 발생하는 방사성 물질인 토륨과 우라늄, 막대한 양의 독성 산성 폐수와 유독가스를 처리하는 데 드는 막대한 환경 비용과 엄격한 규제를 버티지 못했습니다. 선진국들이 공해 유발을 이유로 1990년대 이후 자국 내 정제 공장을 폐쇄하는 사이, 중국은 완화된 환경 규제와 저렴한 인건비를 바탕으로 전 세계 광석을 빨아들이며 정제 기술과 대규모 설비를 완전히 독점하게 된 것이지요. 이 때문에 미국이나 호주의 광산에서 원석을 채굴하더라도 순수 금속이나 자석 합금으로 가공하기 위해서는 결국 중국의 정제 공장으로 원료를 보내야만 하는 기형적인 공급망 구조가 형성되었답니다.
정리하자면,
희토류는 원소들 간의 화학적 성질이 너무 유사하여 수천 번의 용매 추출을 거쳐야 하는 초고난도 분리 기술이 필요한데, 중국이 수십 년간 축적한 독보적인 화학 정제 기술과 수많은 특허, 그리고 환경 오염을 감내하며 일군 대규모 설비를 바탕으로 전 세계 희토류 정제 시장을 사실상 독점하고 있는 것이 맞답니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요.
희토류 정제·분리 기술을 중국이 “대부분” 독점했다고 보기는 어렵지만, 실제 산업에서는 중국의 비중이 매우 큽니다. 중국은 값싼 전력과 대규모 설비, 축적된 공정 노하우, 상대적으로 느슨한 환경 규제를 바탕으로 분리·정제 능력을 키웠고, 현재도 세계 공급의 상당 부분을 차지해요. 특히 중희토류처럼 분리가 까다로운 원소에서 중국의 영향력이 크다고 알려져 있습니다.
다만 일본·미국·유럽 등도 특정 원소의 분리와 고순도 정제 기술을 보유하고 있고, 재활용·대체 공정 개발도 활발합니다. 문제는 기술 자체보다 대규모 생산의 경제성과 환경 부담을 감당할 설비·인력이 중국에 집중돼 있다는 점이에요. 그래서 최근 여러 나라가 공급망 다변화를 위해 자국 정제 능력과 재활용 체계를 다시 키우고 있습니다. 여기에 폐자석 재활용과 도시광산도 중요한 보완책이 되고 있습니다.
감사합니다.