[에너지신문] 산업과 일상의 전 영역에서 전기동력화(Electrification)가 가속화되면서 모터와 발전기의 핵심 부품인 희토류 영구자석의 수요가 급증하고 있다.
1960년대 발명된 사마륨코발트(SmCo) 자석에 이어 1980년대 네오디뮴(NeFeB) 영구자석이 개발되면서 희토류를 이용한 영구자석은 기존 자석을 빠르게 대체했다.
네오디뮴 영구자석은 페라이트 자석의 약 5~12배에 달하는 강한 자력을 지녀 각종 전자제품, 로봇 등 첨단산업, 방위산업 등에서 경량화, 효율화를 주도하고 있다.
특히 네오디뮴 영구자석은 전기차의 구동모터와 풍력발전기 터빈의 핵심 부품으로 사용되는데, 세계 각국이 내연기관차를 전기차로 대체하고 풍력발전 설비를 확장하면서 그 수요는 2020년 11만 9000톤에서 2050년 75만 3000톤으로 6배 이상 증가할 전망이다.
이처럼 영구자석의 수요는 급증하고 있는 반면 공급의 확대 여부는 불확실하다. 중국은 영구자석 공급망의 각 단계에서 안정적인 원료 확보는 물론 장기간에 걸친 투자와 축적된 기술력을 바탕으로 세계 영구자석 시장의 92%를 차지하고 있다.
더욱이 네오디뮴 영구자석이 고온에서도 자기특성을 유지하기 위해서는 디스프로슘, 터븀 등 중희토류(Heavy rare earth)의 첨가가 필수적인데, 중희토류는 전량 중국에서만 생산되고 있다. 중국은 희토류의 생산량 규제, 수출허가 품목 지정 등을 통해 희토류에 대한 국가 통제를 지속적으로 강화하고 있다.
뿐만 아니라 최근에는 희토류 영구자석 제조기술을 수출금지 대상 목록에 포함시키는 등 희토류와 영구자석을 전략 무기화하려는 움직임을 보이고 있어 중국에 편중된 희토류 영구자석 공급망에 대한 우려가 고조되고 있다.
희토류 영구자석이 경제적으로는 물론 국가안보 차원에서도 중요하다는 점을 인식한 미국, EU, 일본 등 주요국들은 대중국 수입의존도를 낮추고 공급망을 내재화하기 위해 노력하고 있다.
미국은 2021년 바이든 대통령의 4대 핵심품목(배터리, 반도체, 핵심광물, 의약품) 공급망 검토 행정명령 이후 국방물자생산법(DPA)에 근거한 자금 지원을 통해 희토류 제련시설과 중희토류 분리시설을 자국 내에 구축하고 있다.
EU 또한 영구자석 및 희토류에 대한 R&D 투자를 확대하고 유럽 핵심광물 협의회를 결성, 영구자석의 역내 제조 활성화 및 경쟁력 강화에 적극 나서고 있다.
우리나라는 1990년대 일부 기업에서 희토류 영구자석 사업화를 시도한 바 있으나 관련 특허 및 비용 문제로 중단됐으며, 현재는 소결이 완료된 자석을 수입해 일부 후공정을 국내에서 시행하고 있다.
최근 영구자석의 중요성이 부각되면서 우리나라도 국내에 독자적인 생산 설비를 구축하고 있으며, 산업부·과기부 등 관련 부처의 R&D 지원을 통해 신자성소재, 희토류 대체 및 저감 영구자석 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
희토류 영구자석의 안정적인 확보는 전기차 등 첨단 산업과 친환경에너지 산업의 지속적인 발전을 위해 필수적이며, 이를 위해서는 단기 및 중장기적 관점에서 꾸준한 정책적 지원이 이뤄져야 한다.
우선 희토류 영구자석 공급망의 각 단계별로 기술우위 확보를 위한 투자가 필요하다. 특히 희토류의 제련 및 가공과정에서 발생하는 환경오염에 대한 우려의 목소리가 높아지고 있는 만큼 친환경 제련기술 확보에 집중할 필요가 있다. 또한 원료가 되는 희토류의 공급처 다각화를 위한 지원이 이뤄져야 한다.
중국 외 지역의 희토류 광산은 대부분 아직 개발 단계에 있어 우리 기업의 투자 및 정보 획득이 제한되는 경우가 많다.
따라서 범정부적 지원과 민관 협력을 통해 해외 공급선 정보를 발굴하는 한편 수입처를 다각화하는 과정에서 필요한 행정 및 자금 지원을 확대해 나가야 한다. 희토류의 대체·저감기술에 대한 투자는 물론 신자성소재를 개발하는 노력도 지속돼야 한다.
이를 위해 영구자석 관련 기술을 조세특례제한법 시행령 및 시행규칙 상의 신성장·원천기술 분야로 지정, 기업들의 R&D 및 시설투자에 대한 세제 지원을 확대할 필요가 있다. 마지막으로 희토류 영구자석의 재활용 및 재자원화를 촉진하기 위한 제도적 기반을 구축해야 한다.
전기차, 가전제품 등 영구자석이 사용되는 제품들의 내구 연한이 가까워지면서 재활용 산업이 본격적인 성장의 기회를 맞이하고 있다.
영구자석의 재활용은 희토류 자원의 확보와 영구자석의 수입의존도 완화 효과를 동시에 거둘 수 있을 뿐만 아니라, 선진국을 중심으로 도입되고 있는 영구자석 재활용 비율 규제에도 대비할 수 있어 정부와 기업의 선제적인 대비와 투자가 필요하다고 하겠다.