일본경제신문 2011.11.23
도쿄대학대학원 가토 야스히로(加藤泰浩) 부교수 등으로 구성된 그룹은 태평양해저에 고품위 희토류;(희토류란 란탄(lanthanum), 세륨(cerium), 디스프로슘(dysprosium) 등의 원소를 일컫는 말로 희귀 광물의 한 종류다. 희토류는 화학적으로 안정되면서도 열을 잘 전달하는 성질이 있어 삼파장 전구, LCD 연마광택제, 가전제품 모터자석, 광학렌즈, 전기차 배터리 합금 등의 제품을 생산할 때 쓰인다.<출전: 네이버지식사전>)를 포함한 진흙이 퇴적되어 있다는 사실을 발견, 7월에 저명한 학술잡지인 「네이쳐 지오 사이언스(Nature Geoscience) 」에 발표한 논문이 큰 반향을 일으켰다. 희토류는 하이브리드전용 고성능모터 등, 환경기술에 반드시 필요한 소재인 동시에 산출지가 중국 등에 편중되어 있기 때문이다. 가토 부교수는 일본의 배타적경제수역(EEZ) 안에도 “유망한 해역이 있다”고 한다.
▲희토류 진흙층 분포상황, 원의 크기가 클수록 농도가 높다. (가토 부교수 제공)
――태평양해저의 희토류 진흙층은 중국 등 육상자원과는 다른 면이 있다고 들었습니다.
「희토류의 농집과정이 다르다. 육상의 자원은 마그마의 움직임으로 만들어진 것이다. 마그마활동으로 만들어진 일종의 화성암은 희토류를 많이 포함한다. 그러나 동시에 토륨(thorium)과 우라늄과 같은 방사성물질도 포함한다. 희토류를 추출하는 과정에서 이러한 방사성물질이 일종의 쓰레기로 남아버려 취급이 어렵고 환경과 건강문제를 일으키는 원인이 되고 있다.」
「이에 비해 바다에서의 생성과정에서는 해수 그 자체에 포함되는 희토류만이 농집된다. 토륨 등을 포함하지 않는다. 게다가 15종류나 되는 희토류 가운데 산출지가 중국에 편중되어 있는 중희토류가 많이 포함되어 있는 것이 특징이다. 」
「태평양동부에 중앙해령;(대양의 거의 중앙에 뻗어 있는 대해령으로 대양중앙해령이라고도 한다. 지형적으로는 산꼭대기부와 산기슭부로 나뉘고 화산이 활동하고 있다.<출처: 네이버 백과사전>)이라 불리는 거대한 해저산맹이 있다. 그곳은 지하심부로부터의 맨틀상승으로 해양저(바다의 암판)가 만들어진 장소다. 그곳에서 방출된 열수분출(Hydrothermal plume) 중의 철분을 포함한 현탁물질이 해수중의 희토류를 흡착하는 작용을 한다. 온천의 물때와 같은 것을 상상하면 되는데, 이것이 광범위한 해저에 오랜 시간에 걸쳐 내려와 쌓이고 있는 또한 필립사이트(Phillipsite)라 불리는 높은 흡착능력을 지니는 광물도 희토류의 농집에 관련되어 있는 것 같다. 」
「이 해저 진흙을 인양해 산(酸)으로 처리하면 쉽게 희토류를 추출할 수 있다. 잔토(残土)는 방사성물질을 포함하지 않기 때문에 알카리로 중화하면 안전하게 처분할 수 있다. 경제적인 채굴이 가능하다. 」
――자원량은 육상의 800배라고 들었는데.
▲가토 야스히로(加藤泰浩) 도쿄대학대학우너 공학계연구과 부교수
「분포하는 건 대략적으로 중앙해령으로부터 2000~4000킬로미터 범위의 남동태평양과 중양태평양 해저다. 퇴적되는데 딱 알맞은 범위로, 이것이 해양저의 이동과 함께 벨트콘베이어처럼 천천히 움직이고 있다. 」
「우리들은 해양저(海洋底)에 대한 국제조사로 과거에 채취된 약70개의 코어(원주상의 지층샘플)를 분석해 희토류 진흙의 분포를 추정했다. 남태평양의 타히티섬 동쪽 해저지층에서는 표면과 가까운 곳에 농도 1500ppm（ppm은 100만분의 1)이나 되는 희토류가 있다. 」
「이 지역의 해저를 4평방킬로미터(깊이 10미터)에 걸쳐 개발하는 것만으로도 일본의 연간희토류소비량의 1, 2년분을 공급할 수 있는 계산이다. 매우 매력적인 자원이지만, 그곳은 프랑스령이다. 일본의 배타적경제수역에도 자원은 존재하는 것으로 보인다. 유망한 해역은 이미 좁혀졌지만 자원전략상 지금은 아직 밝히지 못한다.」
「자원량이 육상의 800배나 많다는 것만으로는 의미가 없다. 중요한 건 어디에 얼마만큼 경제적으로 보아 의미 있는 자원이 존재하는가를 아는 것이다. 우리들의 조사로 자원분포가 과학적으로 추정가능하게 됐다는 것에 큰 의미가 있다. 프랑스는 이번의 발견에 높은 관심을 보이고 있다고 들었다. 」
「현재 중국이 세계희토류의 약97%를 생산하고 있으며, 환경문제와 자원보호를 위해 수출제한을 단행한 것은 널리 알려져 있다. 올해 전반만 보더라도 네오디뮴(neodymium)과 디스프로슘(dysprosium) 등의 가격이 3~5배로 뛰어올랐다. 해양저자원을 개발할 수 있다면 중국의 독점을 막을 수 있다.」
――일본에게 있어 앞으로의 과제는.
「기초적인 데이터를 수집해 정말로 채굴가능한지 실증할 필요가 있다. 일본에는 세계 정상급의 해저굴착조사선이 있다. 이를 사용해 유망한 해역의 해저를 자세히 조사할 생각이다. 또한 이와 더불어 진흙을 해면 위까지 인양하는 기술의 실증을 추진할 필요가 있다.」
「희토류자원을 확보하기 위해 일본은 희토류 사용량을 줄이는 대체기술에 대한 개발에 힘을 쏟는 한편으로 제품으로부터의 회수, 재활용하는 기술에 대한 개발도 추진하고 있다. 이러한 방위적인 기술개발이 중요한 건 말할 필요도 없지만 적극적인 연구개발도 필요하다. 희토류자원을 확보한 후, 나아가 희토류의 새로운 기능을 발견해 실용화함으로써 세계를 리드하고 싶다.」
■취재를 마치며
가토 부교수 그룹의 발견이 획기적인 건, 태평양해저에 미지의 자원에 대한 존재를 제시한 것만이 아니다. 이 자원의 생성과정을 지구과학적으로 설명한 과학적 발견이 있었기 때문이다. 생성시스템의 추정이 가능했기 때문에 희토류 진흙층의 분포도 추찰할 수 있었으며, 광대한 해양저를 샅샅이 조사하지 않고서도 양질의 광상이 어느 부근에 있는지를 예측할 수 있다. 가토 부교수는 일본의 배타적경제수역에도 「유망한 해역」이 있다는 희망적인 말을 하면서 확실한 표현은 피했지만 학술지에 실린 지도를 보면 대략적인 추측 또한 가능하다.
가능한 한 조속히 조사해 자원을 확인하여 채굴기술에 대한 개발을 위해 노력할 필요가 있다. 이는 단순히 중국의 독점시장에 새바람을 불어넣는 것만이 아니다. 중국의 희토류채굴은 매우 조잡한 수법으로 실시되고 있다. 리칭;(leaching: 광석이나 배소광(焙燒鑛)에 함유된 금속·금속광물 등의 특정한 성분을 산·알카리 등의 용매로 녹여 남아 있는 고체로부터 분리시키는 일로서 광석에서 구리·아연·우라늄 등의 금속원소를 추출하는 방법으로 사용된다. <출처: 네이버 백과사전>)이라 불리는 광상이 있는 토지에 구멍을 뚫어 염산 등의 산을 주입해 토양 중의 희토류를 녹인 산성용액을 회수. 여기서 희토류를 추출하는 방법이다. 산이 지하수와 하천수를 오염시키는 등, 잔토 중의 방사성물질에 의한 오염과 더불어 심각한 환경오염을 일으키고 있다고 한다.
일본의 환경기술이 이러한 오염을 일으키는 소재로 성립된다는 사실은 애석하지 그지없는 일이다. 해양저 자원을 환경오염을 일으키는 일 없이 이용하는 기술을 실용화하여 친환경 환경기술 실현을 지향해야만 한다.
독도본부2011. 12. 1. www.dokdocenter.org
