일본의 희토류 자원 현황 및 자원개발 국제협력 동향

이 정 구_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 책임연구원

유 지 훈_ 한국기계연구원 부설 재료연구소 분말기술연구실장

1. 서  론

2010년 이후 희토류 조달문제가 일본의 제조업계에 큰 영향을 주었고, 일부 희토류에 대해서는 지속적인 조달문제에 직면해있다. 희토류 조달문제는 개개의 기업 내부의 대책만으로는 해결할 수 없고 Supply Chain 전 부분의 사업자간 긴밀한 연계와 정부의 적극적인 개입/중재가 필요하다. 이러한 희토류 문제는 현재 일본에 국한되지 않고 전 세계적으로 심각해지고 있다.
희토류는 희유금속의 일종으로 매장량은 많지만 광석에서 분리정제하는 것이 어려워 그 산출량은 연간 약 12만톤으로 철에 비해서 약 1만분의 1에 지나지 않는다. 하지만 희토류는 미량 첨가만으로도 금속의 주요 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

예를 들어 철에 희토류를 첨가하면 강력한 영구자석을 제조할 수 있다. 이러한 희토류 자석의 높은 자력으로 모터의 경량/소형화가 가능하다.
이러한 특징으로 희토류는  하이브리드/전기자동차의 구동모터, 휴대폰의 진동모터, 에어컨의 압축기, 하드디스크의 모터에 사용될 뿐만 아니라 형광체, 연마제, 각종 센서, 자동차 배기가스 정화용 촉매 등 여러 가지 첨단 제품에 사용되고 있고, 전기전자와 자동차를 주요 산업으로 하는 일본에 있어서는 그 제품경쟁력을 유지하기 위해서 필수불가결한 자원이다. 하지만 최근에 세계적인 수요확대와 최대 공급국인 중국의 수출규제 강화 등으로 가격이 폭등하고 있어 일본 정부와 산업계는 대응책 마련에 고심이다.

이러한 배경에서, 높은 기술력을 보유한 중기기업에서도 그 업체가 취급하는 부품과 장치의 개선에 그치지 않고 최종제품 전체를 고려한 기술 제안과 개발시도가 필요한 시대가 되었다. 경우에 따라서는 일부 부품과 장치의 기능을 필요최소한으로 유지하는 것도 제품전체를 고려할 때 해결책이 될 가능성이 높다. 이러한 노력의 결과로 업계전체가 자원조달문제를 해결할 수 있을 것이다. 이러한 관점에서 현재 일본에서는 희토류 문제를 해결하기 위해서 자원과 기술을 융합한 새로운 패러다임의 시도를 산・학・연・관이 협력하여 추진하고 있다.
본 고에서는 이러한 희토류 자원문제 해결을 위한 일본의 정책과 기술개발 방향에 대해서 살펴보고자 한다.

2. 일본의 희토류 업계 현황

2010년대에 들어와 중국의 희토류 수출제한으로 일본 산업계는 상당한 타격을 받고 있다. 자동차, 가전제품, 전자기기와 같이 일본 주요산업의 관련기업들은 생산활동을 유지하기 위해 필요한 희토류자원을 확보하기 위한 대응책 마련에 고심하고 있다. 2012년 시점에서 희토류가격은 최고점보다는 점차적으로 하락하고 있지만 향후 안심할 수 없는 상황이 지속되고 있다. 희토류는 제품에 사용량은 그렇게 많지 않지만 제품에 독특한 기능과 성능을 부여하기 위해서 반드시 필요한 원료이기 때문에 ‘산업의 비타민’으로 불리고 있다.
특히, 하이브리드/전기자동차, 액정TV, 에어컨, LED 조명 등 일본 산업경쟁력을 유지/성장을 위해 중요한 제품에 필수원료이기 때문에 희토류의 안정적인 조달은 일본 산업계에서 주요과제의 하나이다. 2010년 초반은 희토류 가격상승으로 제품을 만들수록 적자가 증가한다고 호소하는 업체가 늘어나 일본 산업계는 생산활동 유지가 곤란한 상황까지 온 것 같은 위기였지만 2013년부터 상황은 조금씩 호전되고 있다.

한편, 이러한 비상사태에 대해서 일본 정부는 2010년 약 1,000억엔의 예산을 광산개발, 대체소재개발, 기업설비지원 등에 투입하였다. 그 후에도 지속적으로 추가 예산을 확보하여 지원하고 있어 2010년대 후반부터는 실질적인 효과가 산업계에서도 나타날 것으로 예상하고 있다.
이러한 상황에서, 산업계는 희토류 리스크를 관리하기 위한 대책을 강구하고 있지만 업종과 광종에 따라 대응책이 매우 다양하다.
이것은 업체전체의 소비규모와 사용용도, 대체소재/대체부품의 유무, 조달부족 발생시의 피해정도, 제품 재활용의 난이도 등 대책마련에 있어 전제조건이 업종과 광종에 따라 매우 다르기 때문이다. 제품에 따라서는 희토류 대책의 관점에서 제품설계 자체를 재검토할 필요가 있을 것이다.
다시 말해, 단순하게 각각의 부품에 포함된 희토류 양을 줄이는 것만 아니라 최종제품의 세부설계를 변경함으로서 희토류를 사용하지 않는 부품으로도 필요성능을 구현하거나 다른 부품의 성능과 연동하는 다른 구조의 능력을 향상시킴으로서 희토류 사용부품을 소형화하는 것도 검토할 필요가 있다. 이러한 대책은 Supply Chain 상의 관계 주체가 연계하면서 검토할 필요가 있고, 각 기업의 기술개발을 필요로 하기 때문에 중장기적인 시점에서 검토해야 한다.
이러한 검토를 진행한 결과, 산업구조 그 자체의 변화가 필요한 경우가 있을 수 있다. 하지만, 희토류 대책은 단순한 일시적인 대책만으로는 효과가 없고 각 업종에 있어서 중장기적인 대책방침을 정하야 한다는 공감대가 일본 산업계에서는 형성되고 있다.

일본은 ‘희토류 위기’를 경험한 결과, 희토류 수요는 2000년 초반 수준으로 축소되었다. 2000년대 초반에 약 1.4만톤(산화물환산추정치)정도의 희토류 수요가 2000년대 후반에 약 3.2만톤까지 일본국내수요가 성장하였지만 일련의 ‘희토류 위기’ 후에 약 1.3만톤(2013년 기준)까지 축소되었다. 이것은 2008년의 ‘희토류 위기’의 영향으로 공업수요의 축소도 있었지만 희토류 대체 또는 저감기술개발로 인한 축소의 영향도 크다.

한편, 고품위의 경희토류 광산 개발이 세계각국에서 시작되었지만 중희토류의 공급은 여전이 중국에 의존하고 있다. 호주산 희토류광산에서 말레이시아에서 희토류를 생산하는 라이너스사와 미국 마운티패스 광산에서의 희토류광석 채굴을 재개한 몰리코프사는 세계 희토류 공급원의 다변화를 주도하고 있다. 상기 광산은  Ce, La과 같은 경희토류 공급의 중심이기 때문에 일본의 수요축소에도 영향을 받아 Ce과 La을 중심으로 수급균형이 세계적으로 악화되고 있다 (Ce과 La의 공급을 충분히 소요할 시장이 형성되지 않았다).

중희토류의 각 원소는 변함없이 중국에 의존하고 있다. 중국 이외에서도 중희토류가 고품위인 희토류광산의 개발이 진행되고 있지만 대부분의 경우, 토륨(Th)이 동반산출되기 때문에 안정성 확보가 채굴에 큰 장애요인이 되고 있다. 이러한 배경에서 일본 국내에서는 희토류 각 원소의 대체와 저감을 위한 연구개발이 활발히 진행 중이며 공급 리스크를 줄이고 있다. 한편, 재활용촉진과 자원저감기술의 실용화로 이러한 수급불균형에 일부 대응하려는 움직임이 있지만 아직까지는 희토류 이용 회피에 대한 사회적 인식이 강한 실정이다. 또한 일본 산업에서는 부가가치 향상을 위해서 희토류 각 원소가 가지는 다양한 잠재적 이용가치를 최대한 활용하기 위한 방책을 다시 한번 조사/검토하기 시작했다.