희토류 원소들은 매우 독특한 물리적 화학적 특성을 가지고 있으며 고체 산화 연료전지, 정유 촉매제, 고성능 영구자석, 초전도, 석유정제, 수소저장, 레이저등 수백개의 기술에 핵심적으로 쓰이고 있으며 풍력에너지, 태양광 장비, 하이브리드 전기 자동차와 같은 녹색 에너지 기술 그리고 크루즈 미사일, 첨단 음파 탐지기, 레이더 시스템과 같은 군사용 분야등에서도 점점 더 수요가
요 약 문
1. 제목: 각국의 희토류 R&D 현황 및 산업 현황 조사
2. 사업의 목적 및 필요성
희토류 원소들은 매우 독특한 물리적 화학적 특성을 가지고 있으며 고체 산화 연료전지, 정유 촉매제, 고성능 영구자석, 초전도, 석유정제, 수소저장, 레이저등 수백개의 기술에 핵심적으로 쓰이고 있으며 풍력에너지, 태양광 장비, 하이브리드 전기 자동차와 같은 녹색 에너지 기술 그리고 크루즈 미사일, 첨단 음파 탐지기, 레이더 시스템과 같은 군사용 분야등에서도 점점 더 수요가 급격히 증가하고 있다.
현재까지 희토류 원소들을 대체 할 수 있는 물질은 없기 때문에 희토류 물질의 중요성은 더 커지고 있다. 1990년이후, 중국이 희토류 원소의 주공급원이며 다른 기술 선진국들은 대부분 희토류 거의 대부분을 중국에서의 수입에 의존하고 있다. 중국은 현재 전세계에 공급되는 희토류의 97%를 생산하고 있다.
희토류 원소는 지난 2010년 중국과 일본의 영토 분쟁 와중에 중국이 일본을 정치적으로 압박하기 위해서 전세계에서 희토류 최대 소비국인 일본에 희토류 수출을 갑자기 금지시키면서 외교 문제로 비화되었다. 또한 중국은 지속적으로 자국의 희토류 수출 물량을 줄여 나가는 정책을 고수하면서 지난해까지 일부 희토류 물질 가격이 30배 가까이나 올랐다. 우리나라도 희토류 수입 물량의 대부분이 중국산으로써 그 비중은 해마나 커지고 있다.
희토류는 중국 이외에 미국, 호주, 러시아, 인도, 브라질, 말레이시아등 일부 다른 나라에도 매장 되어 있지만 다른 금속 광산과는 달리 희토류 광산은 생산과정에서 환경 파괴 문제, 복잡한 정제 기술 문제로 각국에서 단기간에 안정적으로 희토류를 확보하는 것은 쉬운 일이 아니다.
이에 미국, 유럽연합, 일본은 어떻게 하면 희토류의 중국 의존도를 줄일 수 있고, 희토류의 재활용 및 저감 기술 개발 그리고 희토류 대체 물질을 개발할 수 있는지에 대한 연구 개발과 이를 활성화하기 위해 공동으로 회의를 개최하는 등 이에 대한 정책 개발이 활발히 진행되고 있다. 미국은 2011년 에너지부가 희토류 대체 물질 개발에 상당한 연구비를 책정하면서, 본격적으로 희토류 재활용 및 저감 대체 기술개발 연구가 착수되었다.
지금 기술 선진국들이 희토류 금속을 재활용할 수 있는 새로운 방법을 연구하고 희토류 물질 의존도가 낮은 새로운 청정 에너지 기술 개발에 집중하고 있는 상황에서, 우리나라도 희토류의 재활용, 저감 대체 기술 개발등 다각적인 대책 마련과 국가 차원의 대응이 필요할 때이다. 이를 위해서 기술 선진국의 희토류 연구 개발 현황과 산업현황 그리고 희토류의 재활용, 그리고 저감 대체기술 개발에 관한 기술에 대한 최신 정보를 위한 조사사업이 필요하다. 이를 통하여 희토류 대체 물질 및 저감 기술 확보에 뒤쳐지지 않도록 해야 할 것이다.
3. 사업의 내용 및 범위
본 조사에서는 분류된 8개의 가벼운 희토류 원소와 8개의 무거운 희토류 원소를 영구자석, 배터리 혼합물, 자동차 촉매, 유리 첨가제 등 각각 사용되는 기술분야별로 조사하였으며, 미국의 에임스 연구소를 포함하여 희토류 물질과 대체 물질 연구 개발중인 국립 연구소를 중심으로 연구 개발 현황과 산업현황, 최근 희토류의 재활용 기술 개발 조사를 하였다. 또한 상위 희토류 소모국인 일본의 희토류 재활용, 대체 물질 개발 현황에 대한 조사도 하였다.
4. 정보조사 결과
미국과 일본은 2010년 부터 희토류 안정적인 희토류 확보와 희토류 의존도를 줄일 수 있는 기술 개발에 대단위 연구 개발비를 투자하기로 결정하였다. 중국은 1980년대부터 희토류 연구 개발의 중요성을 인지하고 국가적인 차원의 지원으로 생산공정기술, 정제기술등에서 독보적인 수준을 달성하였다. 현재 희토류 물질 국가 핵심 연구소를 중심으로 이분야의 기술을 주도하고 있다.
일본은 첨단전자부품과 자동차분야에서 쓰이는 희토류의 거의 전량을 중국으로부터 수입하고 있다. 현재 희토류 대체물질과 적은 양의 희토류를 사용하는 방법에 대해서 집중적인 연구를 하고 있으며, 이를 위해서 다수의 프로젝트를 수행하고 있다.
미국은 1980년대 이전까지는 희토류 연구에서 에임스 연구소를 중심으로 선도적인 위치였으나 그후 중국에 역전되었다. 희토류 원소의 사용량 증대와 중국의 수출제한으로 미국은 2011년에 에너지부를 중심으로 연방정부 연구소를 중심으로 대단위 연구비를 지원하기 시작하였다.
5. 정보조사의 활용계획
우리나라도 2020년까지 희토류 금속 정제 기술과 관련된 산업 인프라를 구축하기 위해 대단위 연구비를 투입하기로 결정하였다. 현재 우리나라는 희토류 금속 전량을 수입에 의존하고 있다. 희토류 원소는 휴대전화, 재충전 배터리, 노트북 컴퓨터, 전기자동차 및
디스플레이등에 사용되기 있기 때문에 안정적인 공급망 확보가 매우 중요하다.
또한 청정 에너지 생산을 위한 풍력터빈에도 막대한 양의 희토류 금속이 필요하기 때문에 그 중요성이 점점 더 커지고 있다. 따라서 이 분야의 기술 확보와 대체 물질 개발을 위한 이 분야의 기술 선진국들의 희토류 연구 개발 현황과 산업현황 그리고 희토류의 재활용, 그리고 저감 대체기술 개발에 관한 최신 정보를 바탕으로 국내 개발 현황을 비교하고 부족한 부분은 보충하고 우수한 분야는 더 우위를 유지할 수 있도록 연구 개발 방향을 잡는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 또한 이 조사 보고서를 바탕으로 희토류의 재활용, 저감, 대체 기술 개발등 다각적인 대책 마련과 국가 차원의 대응에 유용하게
사용될 수 있을 것이다.
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