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학습자료/과학

첨단 산업의 핵심적인 존재, 희토류

대한민국 교육부 2015. 11. 30. 15:43

첨단 산업의

핵심적인 존재, 희토류



■ 첨단 산업의 핵심적인 존재, 희토류

현대인들에게 하루도 떼어 놓을 수 없는 스마트폰, 컴퓨터, 텔레비전, 카메라, 자동차가 만들어지기 위해서 다양한 원소들이 필요합니다. 철, 알루미늄과 같은 일반적으로 몸체를 구성하는 데 필요한 원소가 있는 반면, 앞에서 언급된 물건들이 구동하기 위해 필요한 전자 회로와 같은 핵심 부품을 만드는 데 꼭 필요한 재료가 바로 희토류입니다. 희토류는 독특한 특성으로 인해 하이브리드 전기자동차, 전투기, 휴대전화, 배터리, 텔레비전, 영구 자석, 저에너지 전구 및 풍차 등 첨단 기술 부문에서 중요한 원자재로 쓰입니다.


원소 

사용처 

네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 터븀, 사미륨

하이브리드 자동차, 배터리, 

란탄, 세륨

자동차 배터리 및 배출 장치 

유로퓸, 이트륨, 가톨리늄 

LCD, PDP, 디스플레이 

에르븀 

디지털 카메라, 광섬유 


채취하기가 어렵고 희귀하기 때문에 희귀한 흙, 희귀한 광물이란 뜻을 가지고 있는 희토류는 유사한 특성을 가진 17개의 광물을 말합니다. 그런데 이름과는 다르게 사실 희토류는 생각보다 희귀하지 않답니다. 전세계적으로 중국을 비롯한 러시아, 미국 등에 1억 톤 이상이 매장되어 있죠. 물론 그 양이 무한하지는 않기 때문에 지금 같은 추세로 희토류를 소비하면 약 100년 정도 후에 고갈될 수도 있다고 합니다. 이러한 희토류는 2013년 기준 중국에서 전세계 생산량의 약 90% 정도를 차지하고 있습니다.


▲ 희토류 생산량(자료출처: 미국지질조사, 중국정부)(출처: 에듀넷)


희토류는 겉모양은 금속처럼 생겼으나 금속에 비해 상대적으로 부드럽고 탄성과 연성이 있으며, 대개 은백색 또는 회백색을 띄고 있습니다. 희토류는 원자번호 57에서 71에 해당하는 란탄 계열의 15개 원소와 스칸듐, 이트륨 등을 포함한 17개 원소들을 말합니다.


▲ 주기율표 상의 희토류(출처: 에듀넷)



■ 희토류의 활용

희토류 중에 우리에게 가장 많이 알려진 것은 네오디뮴이며, 초강력 자석을 지칭하는 네오디뮴 자석을 만드는 데 사용됩니다. 일반 자석과 네오디뮴 자석의 차이는 자기력이며 네오디뮴 자석이 일반 자석에 비해 아주 강력한 힘을 갖습니다. 이 네오디뮴이 전자 회로에 어떠한 영향을 주기에 꼭 필요하다고 하는 것일까요? 스마트폰 및 많은 전자제품은 소리를 내야 합니다. 소리를 내기 위해선 스피커가 필요하며 스피커에서 음파를 발생시키기 위해선 자석이 필수적으로 필요합니다. 여기서 네오디뮴 자석을 이용하면 초소형의 자석으로 큰 힘을 낼 수 있기 때문에 스피커의 소형화를 이룰 수 있습니다. 이와 같은 특징을 갖는 원소들이 희토류 원소이기 때문에 희토류 원소들의 가치가 높은 것입니다.


▲ 컴퓨터 하드 드라이버에 사용된 네오디뮴 자석(출처: 에듀넷)


이렇게 중요한 희토류이기 때문에 많은 나라에서 원하지만 생산하는 나라는 중국이 절대적인 비율을 차지하고 있습니다. 과거 중동 지역의 국가들이 석유를 무기화하여 세계 경제에 큰 타격을 주었던 것처럼 중국도 희토류를 통해 자원을 무기화하려고 하는 모습이 보이기도 합니다. 이것이 연구를 통해 희토류에 대한 의존을 낮출 수 있는 새로운 길이 필요한 이유라고 합니다.



[자료출처: 에듀넷]



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