“중희토류 0.1%도 中에 의존하면 산업 마비···7년 내 배제 기술 만든다”

[이데일리 강민구 기자] “중국이 전 세계 중희토류 정제·가공의 90% 이상을 장악하고 있습니다. 사실상 독점인 상황에서 일부 제한만으로도 전기차·로봇 모터 생산에 차질이 발생하고, 경제안보에 위협이 될 수 있습니다.”

이상관 K-문샷 프로그램 소재 분야 총괄관리자(PD)는 최근 진행한 이데일리와 인터뷰에서 이같이 경고했다. 이상관 PD(프로그램디렉터)는 2026년부터 추진되는 ‘K-문샷 프로그램’의 12대 국가 미션 중 희토류 리스크 제로화 과제의 PD를 맡아, 중희토류를 완전히 배제한 고성능 영구자석 소재 개발과 친환경 재활용 기술 실증을 이끌고 있는 복합재료·소재혁신 전문가이다.

이 PD는 “K-문샷의 목표는 중희토류를 아예 쓰지 않으면서도 기존 성능(150도 이상의 고온에서 자력 유지)을 달성하는 ‘완전 배제 기술’을 7년 안에 실현하는 것”이라고 밝혔다.

[이데일리 이미나 기자]

중희토류 中 의존 심화돼 대응 필요

글로벌 컨설팅그룹 우드 맥킨지·PwC 등이 펴낸 지난 ‘재자원화 활성화 방안(2025년)에 대한 시장 분석 보고서’에 의하면 전 세계 희토류 시장은 2024년 기준 51억 달러(약 7조원)에서 오는 2030년까지 73억 달러(약 10조원)로 성장할 것으로 예상된다.

이같은 시장 성장속 우리나라도 대응이 필요한 이유는 희토류의 전략적 중요성이 커지고 있기 때문이다. 희토류는 산업의 ‘비타민’이라고 불린다. 소량 첨가로 성능을 획기적으로 높일 수 있다는 점에서 중요하다.

최근 중국을 중심으로 한 공급망 집중도는 갈수록 심화되고 있다. 그런데 중국이 희토류 채굴뿐 아니라 정제·분리 단계에서 세계 공급을 통제하면서 문제가 발생하고 있다. 미국이 중국과 기술 패권 경쟁을 벌이는 배경도 희토류 소재에 있다. 특히 지난해 10월 중국은 희토류와 관련 기술의 수출통제를 강화했다. 단순히 중국산 희토류의 해외 반출을 관리하는 수준을 넘어, 중국산 희토류나 중국 기술이 들어간 해외 제품까지 허가 대상으로 삼는 ‘역외 통제’를 도입했다.

마치 지난 2019년 일본이 반도체·디스플레이 핵심소재인 불화수소 ·불화폴리이미드·포토레지스트 등에 대한 수출을 규제하면서 우리나라가 소재 조달에서 어려움을 겪고, 생산 차질 위기를 겪은 것과 유사하다.

희토류 중에서도 중희토류에 대한 대비가 요구된다. 중희토류는 희토류 17개 원소 중 원자번호가 높고 무거운 원소들을 지칭한다. 경희토류에 비해 지질학적 자원량이 극히 적고 특정 지역에 편재된 분포 특성을 지닌다. 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb)이 대표적인 사례로 전기차·로봇 모터에 필요한 자석의 핵심 원료다.

이상관 PD는 “중국은 원료에서부터 산화물·합금·영구자석 제품과 장비까지 전 공정을 장악하고 있는데 언제 다시 규제에 나설지 모른다”며 “공급이 중단되면 산업 전체가 멈추는지, 특정 국가가 독점하고 있는지, 대체가 가능한지, 차세대 국가 전략 기술 소재로 활용될 것인지”를 기준으로 삼아야 한다고 설명했다.

그는 소재 개발에 최소 10~15년 이상 걸리고, 기업이 그렇게 오랜 기간 투자할 수 없기 때문에, 정부가 나서 연구개발(R&D)로 선행 연구를 하고 기업이 나중에 투자할 수 있을 만큼의 기반을 만들어줘야 한다고 봤다. 중국의 수출 규제가 다시 현실화될 경우를 대비해 이를 보완하거나 대체할 기술을 최소한 연구시설 단위 정도까지는 실증해야 한다는 얘기다.

다만 미국·일본도 동일 미션을 추진 중이나, 아직 실험실 수준이며 상용화 사례는 없어 도전적인 과제다. 일본이 2005년에 중희토류 첨가로 고온 특성을 개선한 사례도 있지만 획기적인 기술 개발로 나아가지는 못했다.

이 PD는 “오는 2035년까지 인공지능(AI) 기술을 활용해 과학기술을 앞당기기 위해 추진되는 K-문샷 프로그램을 통해 상용화 기반을 마련할 계획”이라며 “한국재료연구원(자석 설계·합성), 한국생산기술연구원·한국지질자원연구원, 대학, 기업 등 20여개 컨소시엄이 참여해 약 100억원의 예산을 확보해 기술 개발과 실증까지 하려 한다”고 전했다.

폐모터 친환경 재활용 기술도 도전

문샷프로그램를 통해 중희토류 대체 기술 개발 외 친환경 재활용 기술도 본격화될 전망이다. 우리나라에 희토류 자원이 없는 실정에서 폐모터에서 폐자석을 회수해 다시 자원화해야 하는데, 기존 재활용 공정은 환경 부담이 심하기 때문이다. 실제 1톤을 회수하는 데 산성 폐수가 20만 리터 정도 나오는 것으로 알려져 있다.

그는 “문샷 프로그램을 통해 이산화탄소 발생을 줄이는 친환경 재활용 기술 개발에 도전할 계획”이라며 “3년 동안 원천 기술을 개발하고, 나머지 4년은 기업이 참여해 모터에 달아 실증 시험도 하게 된다”고 설명했다.

이 PD는 향후 희토류 자원화 기술과 폐모터 친환경 재활용 기술과 관련해 AI 기술 활용 가능성도 언급했다. “자율실험실(클로즈드 루프)을 통해 AI가 합성·측정·분석을 자동화, 실험 기간을 84일에서 6일로 단축한 사례가 국내 대학의 실험실 단위에서 있다”며 “소재는 온도·습도 등 공정 조건에 따라 결과가 달라지는데, AI가 이 변수를 학습하면 개발 기간을 획기적으로 줄일 수 있다”고 설명했다.

다만 “AI를 하려면 데이터가 먼저 구축돼야 한다”며 “국가과학AI연구센터와 연계해 자성 소재 데이터셋을 국가 플랫폼에 축적하고 연구자들이 활용할 수 있는 선순환 구조도 만들어 가야 한다”고 강조했다.

마지막으로 이 PD는 우리나라 미래 산업을 위한 역할을 하겠다는 의지를 보였다. 이 PD는 “지난 1988년부터 연구 경력을 시작해 앞으로 퇴직이 2년 남았다”며 “PD로서 연구자들에게 기회 요인을 주고, 길을 잘 안내해서 연구 저변과 미래 산업 발전에 기여하겠다”고 덧붙였다.

이상관 한국재료연구원 본부장은

△1962년생 △경북대 금속공학 학·석사 △한국과학기술원(KAIST) 재료공학 박사 △현 K-문샷 프로그램 소재 분야 총괄관리자(PD) △한국재료연구원 소재혁신선도본부장 △한국재료연구원 복합재료본부장 △재료연구소 부소장 △대한금속재료학회 부회장 △한국복합재료학회 학회장