최근 조사에서 네브래스카에 소재한 엘크 크릭 프로젝트는 희토류 매장량이 미국 내 두 번째 규모인 것으로 확인되었다. 미국은 희토류 매장량이 많은 편이지만, 공급망에서 해외 의존도가 높은 수준이다. 희토류는 전자제품에서 친환경 에너지 산업에서 필수적인 소재이기 때문에 수요가 많이 증가하고 있다. 따라서 바이든 정부는 미국 내 희토류 공급망 구축을 위한 지원을 발표한 바 있으며, 기업들은 희토류 추출·재활용 기술 개발을 활발히 진행 중이다.   

미국 내 두 번째 규모의 희토류 광산 발견

네브래스카주 오마하에서 남쪽으로 약 130km 떨어진 엘크 크릭에 매장된 희토류의 양이 MP 머티리얼 사의 캘리포니아 소재 마운틴 패스 광산에 이어 두 번째로 많을 것으로 확인되었다. 니오코프 디벨롭먼트사가 개발 중인 엘크 크릭 광산은 상대적으로 높은 등급, 다양한 양의 니오븀, 스칸듐, 티타늄을 가지고 있는데, 2022년 조사에서 또 다른 희토류 성분이 포함돼 있는 것으로 나타났다.

산화니오븀 970.3kt(킬로톤), 산화스칸듐 1만1337t, 산화티타늄 4221kt 외에도 발견된 다른 희토류 성분 총용량(TREO)은 632.9kt(네오디뮴 98.9kt, 프라세오디뮴 26.9kt, 디스프로슘 9.1kt, 터븀 2.3kt 등)에 달하며, 이 성분들은 전기차나 다른 하이테크 제품에 사용되는 강력한 자석을 만드는 데 필요하다. 결론적으로 이 프로젝트의 세후 순 현재 가치는 2019년 타당성 조사 시 추정한 21억 달러에서 23억5000만 달러로 12% 증가했고, 예상되는 광산의 수명은 36년에서 38년으로 늘어났다. 다만 생산 경제성을 확인하기 위해서는 몇 개월간의 추가 분석이 필요한 상황인데, 분석 결과 채굴 경제성이 입증되고 약 10억 달러의 자금을 확보한다면 니오코프 디벨롭먼트사는 엘크 크릭 프로젝트를 통해 추가로 발견된 희토류를 채굴할 계획임을 밝혔다. 

미국은 니오코프 디벨롭먼트사가 생산하려는 니오븀, 스칸듐, 티타늄의 대부분을 수입에 의존하고 있다. 현재 미국 내 희토류 생산 광산은 마운틴 패스가 유일하며, 2020년 기준 세계 희토류 생산의 15.8%를 차지했다.

 ㅇ 니오븀: 강철과 혼합되어 금속을 더 강하고, 열에 강하게 만들며, 리튬 이온 배터리를 더 빨리 충전하는 데 사용됨.  

 ㅇ 스칸듐: 더 강한 알루미늄 합금을 만드는 데 사용됨.

 ㅇ 티타늄: 페인트 안료

<엘크 크릭 프로젝트 위치>

[자료: Mining]

미국 희토류 산업 동향

2021년 미국의 희토류 생산량은 4만3000톤으로 중국에 이어 세계에서 두 번째로 생산이 많았으며, 매장량에서는 세계 7위 규모이다. 미국의 희토류 수입규모는 2020년 1억900만 달러 규모에서 2021년에는 1억6000만 달러로 크게 증가했다. 2017년에서 2020년 사이 주요 수입국은 중국 78%, 에스토니아 6%, 말레이시아 5%, 일본 4% 등이다. 미국 내 희토류 사용 용도는 촉매제 74%, 세라믹 및 유리 10%, 야금 응용 및 합금 6%, 연마 4% 등으로 추정된다.

<미국 희토류 생산량, 소비량, 수출입 및 가격>

(단위: 톤, $/kg)

[자료: USGS(2022.6.)]

수출 동향

2021년 미국의 희토류 수출액은 전년 대비 38.7% 증가한 1억3312만 달러이다. 주요 수출국은 중국으로 전체 수출의 절반 이상을 차지하며, 그 외에 일본, 오스트리아, 프랑스의 순이다. 한국은 미국으로부터 250만 달러를 수입하며, 미국 수출국 중 8위를 기록했다.

<미국의 희토류 수출 현황(HS Code 2846 기준)>

(단위: US$ 천, %)

시사점

세계적으로 중국, 베트남, 러시아, 브라질에 희토류 매장이 풍부하며, 미국은 희토류 약 180만 톤이 매장된 것으로 추정된다. 희토류는 그 명칭과는 달리 지구 지각에 상대적으로 풍부하지만 채굴할 만큼 집중된 자원이 부족하다. 또한 추출이 어렵고, 채굴 및 가공 과정에서 에너지 소모가 크고 환경오염이 심한 문제가 있다. 따라서 보다 환경친화적인 희토류 추출을 위한 다양한 방법을 연구개발 중이다. 올해 초 플로리다 폴리테크닉 대학교의 FIPR(공업 및 인산염 연구소)은 미국 에너지부로부터 인산염 처리 과정에서 발견된 희토류 원소의 회수·분리·정화를 위한 연구 프로젝트에 대해 15만 달러의 보조금을 받았다. 이 외에도 비용 효율적인 방법으로 희토류 원소를 생산하는 방법을 개발하기 위한 연구 개발도 진행 중이다. 한 연구원은 개발이 성공적이라면 많은 미국 내 희토류 수요를 모두 충족할 수 있을 것이며, 특히 이트륨의 경우에는 전 세계 수요도 감당할 수 있다고 예상했다. 전문가들은 이런 연구 개발을 통해 미국 내 안정적이고 비용 효율적인 희토류 원소 공급망 체인을 구축하여 중국에 대한 의존도를 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있다.

<국가별 희토류 생산량, 매장량>

(단위: 톤)

팬데믹으로 인해 공급망에 가해진 큰 충격의 여파로 희토류에 대한 재활용 기술 개발도 활발하다. 엔쓰 사이클사는 폐전자제품에서 희토류 성분을 분리하는 대체기술을 개발했다. 이 기업은 최근 벤처캐피털 펀딩으로 1250만 달러를 모금했으며 더 광범위한 시험 후 상업적 규모의 기술 발표를 준비 중이다.  

<엔쓰 사이클의 희토류 성분 추출기술>

[자료: Nth Cycle]

희토류는 스마트폰부터 MRI 기계에 이르는 다양한 전자제품에 사용되며 풍력 터빈, 전기차 배터리 등 중요한 그린 에너지 기술 생산에 매우 필수적이다. 백악관은 소비자 전자제품 시장 성장과 친환경 에너지로의 전환에 따라 향후 수십 년에 걸쳐 코발트, 리튬, 희토류 수요가 400%에서 600% 정도 성장할 것으로 예측했다. 따라서 바이든 행정부와 많은 정책 입안자들은 증가하는 수요를 충족시키고 해외 의존도를 낮추기 위해 미국 내 희토류 공급망 개발을 원하고 있다. 지난 2월 백악관은 중요한 광물과 재료의 생산, 가공, 재활용을 위한 수십억 달러의 자금 지원을 발표한 바 있다. 이 지원금에는 배터리 재활용 시설과 희토류 성분 및 주요 광물 회수를 위한 실험에 대해 수백만 달러를 포함한다.

국내 희토류 수요도 큰 폭으로 증가 중이고, 우리나라 역시 희토류에 대한 중국 수입의존도가 매우 높은 상황이다. 특히 네오디뮴은 친환경 산업 내 핵심 소재인데, 중국에 대한 의존도가 80% 이상으로 산업 안보 차원에서 국내 공급망 구축을 꾀할 필요가 있다. 이를 위해 정부는 우리 기업들이 더 효율적이고, 환경친화적인 희토류 재활용 기술을 개발할 수 있도록 적극적인 지원을 할 필요가 있다. 또한 주요 희토류 수출국의 생산 동향, 수출규제 정책을 상시 모니터링해 시의적절한 대비책을 모색해야 한다.

자료: USGS, US News, Florida Polytechnic University, Mining, IHS Markit, UPI, Nth Cycle, KOTRA 달라스 무역관 자료 종합