稀土類 元素
Rare Earth Element
1 개요
| 원소 분류 (배경색) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 알칼리 금속 | 알칼리 토금속 | 란타넘족 | 악티늄족 | 전이 금속 | 전이후 금속 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 준금속 | 비금속 | 할로젠 | 비활성 기체 | 미분류 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 상온(298K(25°C), 1기압 )원소 상태 (글자색) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ● 고체 | ● 액체 | ● 기체 | ● 미분류 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 이탤릭체 : 자연계에 없는 인공원소 또는 극미량으로 존재하는 원소 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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원자번호 57번 란탄부터 71번 루테튬까지의 란탄족과 21번 스칸듐, 39번 이트륨 까지의 17종류 원소의 총칭.
란탄에서 사마륨까지의 6원소를 세륨족 원소, 유로퓸에서 루테튬까지 이트륨·스칸듐을 합친 11원소를 이트륨족원소라고 한다. 모두 희유원소에 속하며, 프로메튬은 방사성원소로 안정동위원소는 존재하지 않는다. 또 원자번호가 홀수인 것은 짝수인 것에 비해 존재량이 적다.
희토류 중에서 가장 많이 쓰이는 것은 네오디뮴으로 전체 희토류 소비의 40%를 차지한다. 네오디뮴을 넣어 자석을 만들면 자력이 10배 강해지므로 그만큼 자석을 소형화할 수 있다. 이런 식으로 조금만 넣어도 소재의 성능이 크게 달라지는 미원같은 특성이 있다.
2 환경오염
방사성원소인 프로메튬과 우라늄 정제로 미량만 나오는 스칸듐을 제외하면, 희귀한 토양이라는 이름과 달리 지표에 풍부하다. 허나 원석이 많이 있어도 추출이 어렵기 때문에 펑펑 생산되지 않는 것. 또 추출이 잘 안 되는 것을 강제로 추출하려다보니 강한 화학약품을 많이 쓰게 되는데, 이 때문에 추출과정에서 대량의 독성 폐수가 발생한다. 또 희토류 원소들이 방사성 원소(주로 토륨과 유로퓸)와 함께 몰려 있는 특성이 있어서 희토류를 찾을 때도 방사능을 측정해서 찾는다. 희토류 추출과정에서 방사능 오염수도 다량 발생한다.
즉 채굴과 추출과정에서 심각한 환경오염이 발생하기 때문에 그 재처리 및 정화과정에 비용이 많이 든다.. 세계최대 희토류광산이 있는 바오터우 지역은 그야말로 심각할 지경이고 중희토류가 매장되어 있다는 중국 남부지역은 무분별한 개발(이곳은 희토류가 토양에 섞여 있기 때문에 멀쩡한 산에 수도파이프라인 같은걸 두르고 일정간격마다 작은 구멍을 뚫은후 약산성수를 흘려보내어 채굴한다고 한다. ) 덕분에 산림이 파괴되고 산이 무너지고 식수원이 오염되고 있다.
현재 말레시이아에 호주 광산업체가 희토류 제련공장을 짓고 있는데, 이것은 워낙 환경오염을 유발하기 때문에 호주에서 광석을 채굴해 4천킬로미터나 떨어진 말레이시아까지 운반해 그곳에서 제련하기 위해서이다. 문제는 이미 예전에 말레이시아에서는 일본회사의 희토류 제련공장으로 심각한 환경오염 및 주민피해를 야기한 바 있기에 말레이시아 환경단체들과 주민들이 극렬반발하고 있다고.
사실 우리가 쓰는 스마트폰, 컴퓨터, 그밖의 여러 첨단 기기들의 가격이 이정도까지 내려갈 수 있는 것도 중국이나 개도국들에서 저렇게 환경오염을 무릅쓰고 희토류를 캐내기 때문이다. 환경오염을 무릅쓰고 캐내는 중국이 문제가 아니라, 그것에 무관한 각국의 소비자들도 이를 조장하고 있으니, 욕하기도 뭐한 지경.
3 현황
중국은 오일쇼크 때 자원무기화의 위력을 직감하고 개혁개방 이래 희토류 개발을 적극 장려하였다. 그리하여 현재 중국이 현재 세계 최대의 희토류 생산국 반열에 떠오르게 되었다. 2010년 10월 중국 정부가 센카쿠 열도 분쟁을 이유로 일본에 희토류 원소 수출을 중단한다고 선언하자 국제적으로 난리가 났다. 이유야 어쨌든 비싸기 때문에. 미국 정부는 십년 전 채굴이 중단된 폐광산까지 국가가 직접 재개발에 나서며 자국내 희토류 원소 공급망을 만들 계획을 내놓을 정도. 그러나 정작 지난 15년동안 희토류 관련 연구 인력들을 푸대접한 결과 미국은 희토류 생산 인프라를 재건해야 한다고 한다. 네오디뮴 자석을 최초로 개발한 과학자도 미국인이고 그 과학자의 소속 기업도 미국 기업이었는데 경영 문제로 중국에 팔았고 중국은 구입할 때 약속했던 5년의 기한[1]이 지나자마자 관련 인력들을 해고하고 생산 시설 및 기술을 중국으로 가져갔다고 한다. 그래서 그 과학자는 졸지에 직장을 잃고 태국 방콕에 있는 기업(다만 직위는 CEO라고)에 다닌다고...
그런데 2011년 초여름 중국이 수출량을 1/3로 또 조여버렸다. 이 때문에 희토류 가격이 다시 폭등했다. 그 결과 2년간 희토류 가격이 평균 10배 이상 폭등했다. 이 난리 덕에 희토류 매장량과 정제술 연구가 많이 진행되었는데, 연구에 따르면 지금 같은 추세로 희토류를 소비해도 적어도 고갈될 때까지 100년 이상 걸릴 것이라는 결과가 나왔다. 또 기업들은 대체 소재 연구에 들어갔고 가시적인 성과가 보이고 있다. 예를 들어 전기차 한 대를 생산하는데 1.5kg의 희토류가 소요되는데, 도요타는 베트남 등 희토류 대체 생산지 확보에 나서는 한편 희토류를 쓰지 않는 신형 배터리를 개발했다. 세계에서 희토류를 가장 많이 수입하는 나라가 일본인데 중국이 최근 희토류 수출량을 그전의 1/3로 확 줄인 결과 일본의 수입량보다도 못한 양이 되었다고 한다. 왜 일본이 중국인 선장을 바로 석방했는지 알 수 있다.
이런저런 결과로 앞으로는 계속 희토류 가격이 하락세일 것으로 전망되고 있다. 공급 통제로 가격 폭등을 노린 점도 있는 중국 입장에서는 뜻대로 되지 않은 결과. 실제로 2010년 11월을 정점으로 가격은 안정세에 들어간 편이다. 즉 경제학으로 보면 오일 의존도 하락만 유발한 오일쇼크의 재판이다.
국내에서는 강원도 충주·홍천지방에서 약 2,400t의 희토류가 섞인 광맥이 발견되었다. 자세한 것은 더 조사해 봐야 알겠지만 50여년간 자급 자족이 가능한 양이라고 한다. 우리나라는 추출 기술을 아직 연구 중이다. 하지만, 위에 나온 것처럼 희토류를 채굴하면서 생기는 환경오염이 워낙 심각하다 보니 양날의 검이라 할 수 있다. 캐나다나 미국, 중국만 해도 국토가 넓지만, 우리나라는 그렇지 않다는 게 문제. 채굴 때문에 충주·홍천 개발을 하면 이 지역이 심각하게 파괴되니... KBS 스페셜의 희토류 관련 프로에서 희토류를 탐사하던 분은 "당장 생산되지 않아도 우리 땅에 묻혀 있는 것만으로 전략 자원으로서의 가치가 있다."고 강조했다.
다행히도 태평양 해저에 희토류 진흙층이 발견되었다. # 극히 일부 지역을 제외하면 공해(公海)라서 특정 국가가 독점할 수 없다. 수심 3,000~6,000미터의 심해라 당장 채취하기는 좀 어려운 상황이라 채취 기술이 확보될 경우 국제적인 희토류 문제는 사실상 완전히 끝날 것으로 보인다. 또한 희토류를 쓰지 않고 제품을 만들 수 있도록 연구가 이루어지고 있다고 한다. 물론 현재 한국에 매장된 희토류도 충분히 전략자원으로 활용할 가능성은 있겠지만 사실상 저 지역을 개발하는 일은 없다고 봐야 할 듯. 해저자원을 캐내는 것은 유체(가스, 액체)가 아니면 아직 경제성이 없기 때문에 태평양 희토류를 캐내는 것은 현재 불가능하다.
한편 일본에게 경제 보복을 하겠다며 희토류 수출을 금지했던 중국은 초반에는 중국 선장의 석방도 받고 일본 정부로부터 사죄와 배상금을 뜯어냈다. 열받은 일본이 중국의 견제를 목적으로 미국으로부터 희토류 원소 기술을 전수받고 독자 기술로 희토류 원소 생산에 성공하자 일부 희토류의 중국 점유율은 50%대로 떨어졌다.#
여담으로, 상기한 중국의 희토류 줄여라 시전시 모 핵연료 제조 회사의 경영진이 "회사 내 희토류 사용 현황에 대해 조사하여 보고하라"라는 지시를 내려 직원들의 빈축을 샀다...[2]