희토류란

희토류가 무엇인지 알고 계신가요? 국내 및 해외 뉴스에서도 자주 듣게되는 단어 희토류. 희토류란 무엇인지 이번 글에서 자세하게 소개합니다.

희토류란

 

 

희토류란 주기율표 57번부터 71번까지 란타넘계 15개 원소에 스칸듐과 이트륨을 더한 총 17개의 금속 원소 집합입니다. 이 원소들은 대부분 은백색의 부드럽고 가벼운 금속으로 화학적 성질이 비슷해 함께 발견되며 전기적 자기적 광학적 특성이 매우 독특합니다.

 

 

희토류라는 이름은 18세기 스칸디나비아에서 처음 발견될 당시 채굴이 매우 드물고 경제적으로 채취하기 어려워 붙여진 명칭입니다. 실제 지각 내 존재량은 지르코늄이나 세륨처럼 흔한 원소들과 비슷한 수준이지만 광물 내 농도가 낮고 다른 광물과 섞여 있어 분리 정제가 어렵습니다.

 

 

대표적인 광물로는 바스트내사이트 모나자이트 자석광 등이 있으며 이 광물들을 복잡한 화학 공정을 거쳐 개별 원소로 분리합니다. 희토류는 경희토류와 중희토류로 나뉘는데 경희토류는 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 등 원자번호가 낮고 반응성이 강하며 중희토류는 사마륨 유럽슘 가돌리늄까지 이어지는 원소들로 자기적 특성이 뛰어납니다.

 

 

이러한 특성 덕분에 희토류는 현대 첨단 산업의 필수 소재로 자리 잡았으며 산업혁명 이후 사용량이 폭발적으로 증가했습니다. 희토류 원소들은 순수 금속 상태보다는 합금이나 화합물 형태로 주로 사용되며 환경적으로도 독성이 있어 채굴 제련 과정에서 환경 오염 문제가 자주 제기됩니다.

 

희토류 사용처는 첨단 산업 전반에 걸쳐 매우 광범위합니다. 가장 중요한 분야는 영구자석 제조로 네오디뮴 철 보륨 NdFeB 자석은 네오디뮴과 디스프로슘 터븀 같은 중희토류를 핵심 원료로 사용하며 풍력 터빈 전기 자동차 모터 하드디스크 드라이브 스피커 등에 필수적으로 쓰입니다. 이러한 자석은 기존 자석 대비 에너지 밀도가 10배 이상 높아 소형 경량화에 기여하며 전 세계 영구자석 시장의 90% 이상을 차지합니다.

 

 

다음으로 배터리와 에너지 저장 분야에서 란타넘과 니켈을 사용한 니켈수소 배터리는 하이브리드 자동차에 널리 적용되며 세륨 산화물은 연료전지 촉매로 연구 중입니다. 촉매 분야에서는 자동차 배기가스 정화용 삼원촉매에 세륨 산화물이 산소 저장 능력으로 핵심 역할을 하며 석유 정제 공정에서도 크래킹 촉매로 란타넘 옥시클로라이드가 효율을 높입니다.

 

디스플레이와 조명에서는 유로퓸이 적색 형광체 터븀은 녹색 형광체로 LCD TV 스마트폰 화면 OLED에 사용되며 이트륨은 백색 LED의 안정성을 높이는 호스트 물질입니다. 광학 및 유리 산업에서는 네오디뮴 첨가 유리가 레이저용으로 특수 렌즈에 쓰이고 세륨은 자외선 차단 유리에 필수적입니다. 의료 분야에서는 가돌리늄이 MRI 조영제 원료로 사용되며 방사성 원소인 프로메튬은 원자력 배터리에 적용됩니다.

 

 

국방 분야에서는 야크터븀 레이저 무기 레이더 시스템 미사일 유도 장치에 희토류 도핑 광섬유와 자석이 필수이며 우주 산업에서는 고온 내열 합금과 추진제에 활용됩니다. 이러한 다양한 사용처로 인해 희토류 수요는 전기차와 재생에너지 확대로 급증하고 있으며 2030년까지 연평균 7% 이상 성장할 전망입니다.

 

희토류 매장량 순위는 USGS 미국지질조사국과 유엔 자료를 기반으로 중국이 압도적 1위를 차지합니다. 2025년 기준 확인 매장량은 중국이 4400만 톤으로 전체의 37%를 점유하며 브라질 2100만 톤 러시아 2100만 톤 인도 690만 톤 호주 530만 톤 미국 150만 톤 그린란드 150만 톤 남아프리카 79만 톤 순입니다.

 

 

이 매장량은 경제적으로 채굴 가능한 확인 매장량을 기준으로 하며 실제 잠재 매장량은 훨씬 클 수 있습니다. 중국의 바이윈어보 광산은 세계 최대 희토류 매장지로 바스트내사이트를 주로 생산하며 베트남과 캐나다 등 신흥 매장지도 주목받고 있습니다. 그러나 매장량 순위와 달리 실제 생산은 제련 기술과 환경 규제 비용에 좌우되며 중국이 생산의 60% 이상을 독점합니다.

 

희토류 생산국 순위는 2024년 기준 중국이 27만 톤으로 1위이며 미국 4만5천 톤 미얀마 3만1천 톤 호주 1만8천 톤 태국 1만 톤 부탄 2700톤 순입니다.

 

 

미국은 캘리포니아 마운틴패스 광산에서 생산하나 제련은 중국에 의존하고 호주는 린나스와 일루카 프로젝트로 서방 공급망을 강화 중입니다.

 

미얀마는 중국 국경 지대에서 저비용 생산이 이뤄지나 환경 파괴와 아동 노동 문제가 국제 사회에서 비판받습니다. 이러한 생산 집중으로 인해 2010년 중국의 일본 수출 통제 사태처럼 지정학적 리스크가 상존하며 미국 EU 일본은 호주 캐나다 브라질과의 협력을 통해 공급 다변화를 추진하고 있습니다. 최근 리사이클링 기술 개발로 폐자석과 배터리에서 희토류 회수율이 95%까지 향상되어 미래 공급 안정화에 기여할 전망입니다.

 

 

한국의 희토류 상황은 매장량은 소량 존재하나 경제성이 낮아 실질 생산이 거의 없고 대부분 수입에 의존합니다. 정부는 공급망 안정을 위해 모든 17개 희토류를 전략광물로 지정하며 해외 협력과 재활용을 강화하고 있습니다.

 

 

한국광물자원공사 2023년 자료에 따르면 국내 희토류 매장량은 약 2,597만 톤(품위 2.1%)으로 추정되지만 경제성이 매우 낮습니다. 충남 제2신두사광에서 일부 원석이 채굴되나 가치는 경상가격 환산 8억 원 정도로 실질 효용이 거의 없습니다. 실제 상업적 채굴은 이뤄지지 않으며 북한 정주광산처럼 잠재 매장 가능성은 있지만 개발되지 않았습니다.

 

 

국내 희토류 광산 생산은 사실상 제로로 100% 수입 의존입니다. 그러나 소재 제조는 일부 가능하며 성림첨단소재가 현풍 NdFeB 영구자석 공장을 완공해 연 1,000톤 생산을 시작했습니다.

 

최근 코리아진크가 폐자석에서 네오디뮴 프라세오디뮴 디스프로슘 터븀 등 고순도 희토류 산화물을 추출하는 기술을 개발 중이며 2027년 미국 합작 공장 가동을 목표로 합니다.

 

 

2023년 희토류 원재료 수입의 53.4% 중국 28.2% 일본에서 조달됐으며 소재 부품은 89% 중국 의존입니다. 중국 수출 통제 시 전기차 배터리 자석 등 산업에 직격탄이 될 수 있어 지정학적 리스크가 큽니다.

 

산업부는 2025년 말 모든 17개 희토류를 전략필수광물로 지정하고 희토류 대응센터를 운영하며 공급망 TF를 가동합니다. 몽골에 희토류 협력센터를 개소하고 우즈베키스탄 베트남 카자흐스탄 인도네시아 등과 추가 센터를 추진합니다. 재활용 인프라 확대와 해외 매장권 확보를 통해 중국 의존 탈피를 모색합니다.

 

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