희토류, 에너지 전환의 숨은 병목 현상 드러나

녹색 에너지 전환에서 희토류 원소(REE)의 역할이 점점 더 중요해지면서 향후 수년간 수요가 급증할 것으로 예상된다. 희토류의 약 20%가 시장 가치의 80%를 차지하는 파레토 법칙이 다시 한번 입증됐다.

맥킨지의 최신 연구에 따르면 "자성 희토류에 대한 세계 수요는 2022년 5만9000톤에서 2035년 17만6000톤으로 3배 증가할 것"으로 전망된다.

이 컨설팅사는 이러한 추세의 원인으로 전기차(EV) 보급 확대와 구리 코일 자석으로의 대체 속도를 앞지르는 풍력 발전 설비 확충을 꼽았다.

맥킨지는 현재 생산량과 프로젝트 파이프라인이 부족해 같은 기간 예상 수요의 약 30%인 6만 톤의 공급 부족이 발생할 수 있다고 지적했다.

네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 테르븀 등 자성 희토류는 고효율 전기 모터에 필수적이다. 이런 측면에서 유일한 국내 희토류 광산인 마운틴 패스 광산을 운영하는 MP 머티리얼스는 국가 안보상 매우 중요한 기업이다.

이 회사는 수직 계열화에도 대규모 투자를 진행 중이며, 애플과 협력해 텍사스에 미국 최초의 완전 통합형 희토류 자석 제조시설을 건설하고 있다.

맥킨지는 이 시장이 공급 집중 리스크에도 취약하다고 지적했다. 중국은 전 세계 희토류 채굴의 60% 이상, 정제의 80%를 통제하고 있으며, 맥킨지는 2035년까지 중희토류의 채굴과 정제가 계속해서 아시아태평양 지역에서 주로 이뤄질 것으로 전망했다.

최근 중국의 중희토류 수출 통제로 지정학적 우려가 고조되고 있지만, 다른 국가들은 여전히 규제, 허가, 환경 영향 등의 구조적 제약에 직면해 있다.

맥킨지는 중국이 생산을 확대해 부족분을 메우더라도 지정학적 리스크가 시스템에 부담을 줄 수 있다고 분석했다.

주로 우라늄을 생산하는 에너지 퓨얼스는 희토류 가공 분야로의 다각화 노력에 주목할 만하다. 유타주의 화이트 메사 공장은 모나자이트 모래(희토류 원료)를 가공할 수 있으며, 네오디뮴-프라세오디뮴 분리 상업 생산에 성공했다.

재활용이 부분적인 해결책이 될 수 있지만 한계가 있다. 자석 생산 과정에서 발생하는 공정 전 스크랩은 주로 중국에 있으며, 이미 회수 용량에 근접해 있다.

전자기기, 전기차, 가전제품의 자석과 같은 소비 후 스크랩은 미래의 잠재력을 제공하지만, 낮은 수거율과 복잡한 분해 과정으로 인해 현재 시스템에서는 경제성이 떨어진다. 대부분의 희토류 자석은 제련 과정에서 슬래그로 변하거나 다른 금속과 함께 분쇄된다.

소비 후 제품에서 자석을 분리하는 어려움으로 시장은 새로운 방법을 모색하고 있다. 로봇 분해, 습식 제련 분리, 수소 기반 공정 등이 유망하지만 아직 초기 단계다.

이러한 기술을 산업 수요에 맞게 확장하는 데는 10년 이상이 더 걸릴 수 있다.

맥킨지는 2035년까지 전 세계 희토류 재활용 시스템이 공정 전 스크랩 4만 톤과 소비 후 스크랩 4만1000톤을 생산할 것으로 예상하며, 이는 다가오는 부족 현상을 완화할 수는 있지만 완전히 해소하지는 못할 것으로 전망했다.