녹색 산업의 기반

세계화와 탄소 순배출량 제로 달성이라는 역사적 목표 속에서 희토류 원소는 매우 중요하고 대체 불가능한 전략적 소재로 부상했습니다.

기술진이 추출 연구 과정을 위해 시료를 채취하고 있다. (출처: 희토류기술연구소)

세계 2위의 희토류 매장량을 보유한 베트남은 글로벌 첨단 기술 공급망에 적극적으로 참여할 수 있는 "황금 같은 기회"를 맞이하고 있습니다.

그러나 공급과 기술이 세계적인 관심사로 떠오르는 시장에서 국가 이익을 보호하는 열쇠는 원광석을 채굴하고 판매하는 데 있는 것이 아니라, 심층 가공 및 정제에 있어 기술적 자립 능력을 확보하고 가치 사슬 전반을 장악하는 데 있다.

경제 의 "비타민"

희토류 원소는 17개의 화학 원소(란탄족 15개와 이트륨, 스칸듐)로 구성됩니다. 이 원소들이 "희귀"라고 불리는 이유는 지구 지각에 희소할 뿐만 아니라, 분포가 불규칙적이고 추출 및 정제 기술이 매우 복잡하며 비용이 많이 들기 때문입니다.

현대 산업 시대에 희토류 원소는 과학자들 에 의해 경제의 "비타민"으로 불리며, 많은 첨단 산업 분야에서 필수적인 소재입니다. 기술 장치에는 희토류 원소가 그램 또는 킬로그램 단위로 소량만 사용되지만, 이는 장비의 성능, 내구성 및 소형화를 결정하는 핵심 소재입니다. 현재의 친환경 에너지 전환 과정에서 희토류 원소는 특히 세 가지 주요 응용 분야에 중요한 역할을 합니다.

첫째, 전기 자동차(EV) 및 신재생 에너지 산업은 희토류 원소의 최대 소비처이며, 경이적인 성장세를 보이고 있습니다. 네오디뮴과 프라세오디뮴과 같은 경족 원소는 초강력 영구 자석(NdFeB) 제조에 필수적인 요소입니다. 기존 자석과 달리 NdFeB 자석은 매우 작은 크기에서 극도로 강력한 자기장을 생성합니다. 전기 자동차의 모터 조립에는 약 1~3kg의 이러한 자석이 필요합니다. 풍력 터빈, 특히 10MW에서 15MW에 이르는 막대한 용량을 가진 해상 풍력 터빈의 경우, 직구동 발전기 세트에 수 톤의 영구 자석이 필요합니다.

특히, 이러한 모터가 고온에서도 자성을 잃지 않고 안정적으로 작동하려면 디스프로슘과 테르븀과 같은 귀중한 중희토류 원소를 첨가해야 합니다.

둘째, 에너지 절약 기술입니다. 이트륨, 유로퓸, 테르븀과 같은 원소들은 LED 조명, 액정 디스플레이, 모바일 기기 생산에 필수적인 발광 소재입니다. 희토류 원소 덕분에 LED 전구는 기존 백열전구의 1/10에 불과한 전력 소비량으로도 고강도의 빛을 발산할 수 있어 전 세계 전력망 부담을 줄이는 데 크게 기여합니다.

셋째, 국방 및 항공우주 산업입니다. 희토류 원소는 전체 생산량에서 차지하는 비중은 작지만, 주요 강대국의 국가 안보에 매우 중요합니다. 레이저 유도 시스템, 레이더, 순항 미사일 제어 시스템, 야간 투시 장치, 스텔스 항공기 동체 합금 등에 사용됩니다.

희토류 원소의 경제적 가치는 공급망에 크게 좌우됩니다. 희토류 원소 가공은 구조적으로 광석 채굴, 광석 선별(광석 농축), 습식 제련(광석 구조를 분해하여 용액으로 전환), 분리 및 정제(혼합물에서 개별 원소 추출), 야금(금속 및 합금 제조), 재료 제조(자석, 형광 분말, 촉매 재료, 세라믹 생산) 등 여러 복잡하고 폐쇄적인 단계로 나뉩니다.

주목할 만한 점은 환경 오염(화학 물질, 방사성 폐기물)의 대부분이 상류 단계(채광, 광물 처리, 습식 제련)에 집중되어 있다는 것입니다. 반면, 이윤과 부가가치의 80~90%는 하류 단계, 즉 고순도(99.9% 이상) 광물을 분리 및 정제하는 기술과 야금 및 자석 생산 기술에 있습니다.

베트남의 기술 접근 ​​및 습득 과정.

기회는 무궁무진하지만, 당과 국가, 정부의 일관되고 확고한 방향은 원광석을 절대 수출하지 않는 것이며, 광물 개발은 환경 보호와 병행되어야 하고, 국가 경제에 최대한의 부가가치를 창출하기 위해 심층 가공과 긴밀히 연계되어야 한다는 것입니다.

이 목표를 달성하기 위해서는 과학 연구의 역할이 매우 중요합니다. 베트남 원자력 연구소(과학기술부 산하)의 희토류 기술 연구소는 희토류 처리 절차에 대한 연구 및 프로젝트 수행에 거의 40년을 바쳐온 선도적인 연구 기관 중 하나입니다.

첫째로, 습식 제련 기술을 숙달하는 것이 매우 중요합니다. 베트남의 희토류 광석은 독특한 특성을 지니고 있으며, 주로 경희토류 원소로 구성되어 있습니다. 라이쩌우성 동파오 및 남쎄 광산에서 채굴되는 바스트나사이트 광석과 사금 광상에서 발견되는 모나자이트 광석이 대표적입니다. 과학자들은 산/알칼리를 이용한 고온 분해와 같은 첨단 습식 제련 공정을 성공적으로 연구하여 광석 농축물의 구조를 분해하고, 불순물을 제거하며, 방사성 폐기물을 처리하고, 상업적으로 활용 가능한 총 희토류 산화물을 준산업 규모로 회수하는 데 성공했습니다.

둘째, 분리 및 정제 기술 연구: 분석 결과에서 알 수 있듯이, 분리 기술은 희토류 가치 사슬의 핵심 기술입니다. 동일한 원소를 분리하려면 "다단계 용매 추출"이라는 공정이 필요합니다. 이 기술은 각 희토류 원소를 서로 분리하기 위해 물리화학적 매개변수를 매우 정교하게 제어하면서 수백 단계의 연속적인 추출 과정을 거쳐야 할 수 있습니다. 연구소 전문가팀은 네오디뮴, 프라세오디뮴, 사마륨, 디스프로슘과 같은 전략적 원소를 99% 이상의 순도로 성공적으로 분리할 수 있는 용매 추출 시스템을 계산, 시뮬레이션 및 운영하는 소프트웨어를 개발했습니다. 이는 풍력 터빈 자석 및 전기 자동차 생산에 사용되는 원료로서 필수적인 기준입니다.

셋째, 방사성 환경을 관리하고 안전하게 처리하는 것입니다. 전 세계 대부분의 희토류 광산과 베트남의 희토류 광산에는 자연적으로 발생하는 방사성 원소가 포함되어 있습니다. 희토류 채굴 과정에서 방사성 물질이 제대로 관리되지 않으면 수자원과 토양으로 유출되어 장기적인 생태 재앙을 초래할 수 있습니다. 실제로 많은 선진국들이 이러한 환경 문제를 해결하지 못해 희토류 광산을 폐쇄해야 했습니다.

원자력 및 방사선 안전 분야에서 국내 최고 연구 기관인 희토류기술연구소는 희토류 광석에 함유된 방사성 동위원소의 안전한 회수, 분리 및 처리를 위한 기술 공정을 성공적으로 확립했습니다. 습식 제련 공정에서 발생하는 방사성 폐기물을 완벽하게 관리함으로써 "친환경 채굴 및 가공"이라는 개념을 실현하고 있으며, 이는 미국, 일본, 유럽 등지의 첨단 기술 외국인 직접 투자(FDI) 기업들이 엄격한 국제 환경·사회·지배구조(ESG) 기준을 위반하지 않고 베트남에 투자할 수 있도록 하는 필수 조건입니다.

산업 생태계 조성

베트남은 풍부한 광물 자원을 활용하여 경제 발전을 이룰 수 있는 좋은 기회를 가지고 있습니다. 그러나 환경을 희생시키면서 원자재 수출에만 집중한다면 자원 개발은 지속 가능하지 않을 것입니다.

실제로 희토류 원소 분리 및 정제 기술과 자석 야금 생산 기술은 해당 기술을 보유한 국가들이 핵심 기술 기밀로 간주하는 분야입니다. 외국 파트너들이 이러한 민감한 기술을 모두 이전해 줄 가능성은 매우 낮습니다. 따라서 베트남의 과제는 자립과 자급자족을 도모하고, 국내 기술 연구에 최대한 빨리 대규모 투자를 하는 것입니다.

베트남의 희토류 산업 발전 전략은 과학 기술을 기반으로 해야 합니다. 수년간 축적된 광범위한 연구 성과는 베트남이 세계에서 가장 복잡한 광물인 희토류의 정제 기술을 흡수, 습득, 공동 개발할 역량을 충분히 갖추고 있음을 분명히 보여줍니다.

희토류기술연구소와 기타 국내 과학기관의 심층적인 연구 참여는 관리 기관이 외국인 투자 프로젝트를 평가하고 선진적이고 환경 친화적인 기술을 선택하는 데 도움이 되는 중요한 데이터를 제공할 것입니다.

베트남이 국제 표준을 충족하는 희토류 산화물 원자재 생산을 위한 첨단 가공 기술에서 점차 자급자족을 달성하게 되면, 단순히 원자재를 판매하는 데 그치지 않고 이러한 소재를 경쟁력으로 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 세계적인 첨단 기술 기업들을 베트남으로 유치하여 전자 부품, 전기 자동차 모터, 신재생 에너지 장비 등을 생산하는 공장 설립에 외국인 직접 투자(FDI)를 유도함으로써, 베트남 내에 첨단 기술 산업 생태계를 구축할 수 있습니다.

희토류 심층 가공 기술 습득은 경제적 문제 해결뿐 아니라 국가 에너지 안보를 강화하고 베트남을 글로벌 기술 가치 사슬에서 더 높은 수준으로 끌어올리며, 친환경적이고 지속 가능한 미래를 만들어가는 여정에 의미 있는 기여를 하는 전략적 발걸음입니다.

트란 치 탄 박사

(베트남 원자력 연구소 소장)

출처: https://nhandan.vn/nen-tang-cua-cong-nghiep-xanh-post959320.html