희토류 (REE, Rare Earth Element) : 희귀한 토양 원소

1. 의미

희토류는 17개의 금속 원소로 구성된 그룹으로, 지각에서 찾기 어려우며 추출 과정도 매우 복잡합니다. 희토류는 전자기기, 자동차, 핵발전소 등의 고부가가치 산업에서 사용되며, 현대 산업화의 중요한 부품으로 자리잡고 있습니다.

2. 구성

희토류는 란타나족 원소와 아크란족 원소로 구성됩니다. 란타나족 원소로는 란타늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 화이트민트(Ho), 어븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu) 등이 있습니다.
아크란족 원소로는 이터븀(Y)과 스칸듐(Sc)이 있습니다.

란타나족 원소는 모두 희토류 금속으로, 밝은 은백색의 금속으로 나타납니다. 란타나족 원소는 대부분 구리, 알루미늄, 니켈 등과 합금을 이루어 자석, 전자기기, 레이저, 조명 등의 분야에서 사용됩니다. 란타나족 원소 중에서는 네오디뮴(Nd)이 자석의 핵심 원소로 사용되며, 이터븀(Yb)은 레이저에 사용됩니다.

아크란족 원소는 희토류 금속이 아니며, 스칸듐(Sc)은 은백색 금속으로, 이터븀(Y)은 은백색이나 녹색의 금속으로 나타납니다. 스칸듐(Sc)은 주로 항공기, 자동차, 자전거 등의 경량화된 부품 제조에 사용되며, 이터븀(Y)은 핵발전소, 핵의학 분야 등에서 사용됩니다.

3. 원소별 용도

희토류는 전자기기, 자동차, 핵발전소 등의 고부가가치 산업에서 사용되며, 각 원소별로 다양한 용도가 있습니다.

1. 란타늄(La): 란타늄은 전자기기, 조명, 카메라 렌즈, 레이저, 자석 등의 제조에 사용됩니다. 또한, 핵연료 생산에도 사용됩니다.

2. 세륨(Ce): 세륨은 전자기기, 자동차 배기가스 처리 시스템, 화장품 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자동차 배기가스 처리 시스템에서는 산화물을 환원시켜 일산화탄소와 수소로 변환시키는 역할을 합니다.

3. 프라세오디뮴(Pr): 프라세오디뮴은 자석, 전자기기, 산업용 유리 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 네오디뮴(Nd)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다.

4. 네오디뮴(Nd): 네오디뮴은 자석, 전자기기, 레이저, 의학 분야 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 프라세오디뮴(Pr)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다.

5. 프로메튬(Pm): 프로메튬은 핵의학 분야에서 사용됩니다. 특히, 방사성 표지물로 사용되며, 핵의학 분야에서의 진단과 치료에 사용됩니다.

6. 유로퓸(Eu): 유로퓸은 산업용 유리, 산화물 발광체, 전자기기 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 산화물 발광체에서는 빨간색 혹은 파란색 빛을 내는 데 사용됩니다.

7. 가돌리늄(Gd): 가돌리늄은 자석, 전자기기, 의학 분야 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 네오디뮴(Nd)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다.

8. 터븀(Tb): 터븀은 자석, 전자기기, 의학 분야 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 네오디뮴(Nd)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다.

9. 디스프로슘(Dy): 디스프로슘은 자석, 전자기기, 의학 분야 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 네오디뮴(Nd)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다

10. 화이트민트(Ho): 화이트민트은 자석, 레이저, 의학 분야 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 네오디뮴(Nd)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다. 또한, 레이저에서는 화이트민트(Ho)를 사용하여 초록색 빛을 내는 데 사용됩니다.

11. 어븀(Er): 어븀은 자석, 전자기기, 레이저 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 네오디뮴(Nd)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다. 또한, 레이저에서는 어븀(Er)를 사용하여 빨간색 빛을 내는 데 사용됩니다.

12. 툴륨(Tm): 툴륨은 자석, 전자기기, 의학 분야 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 네오디뮴(Nd)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다. 또한, 의학 분야에서는 툴륨(Tm)을 사용하여 X선을 발생시키는 데 사용됩니다.

13. 이터븀(Yb): 이터븀은 자석, 전자기기, 의학 분야 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 자석에서는 네오디뮴(Nd)과 함께 강력한 자석을 만드는 데 사용됩니다. 또한, 의학 분야에서는 이터븀(Yb)을 사용하여 레이저를 만드는 데 사용됩니다.

14. 루테튬(Lu): 루테튬은 전자기기, 의학 분야 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, 의학 분야에서는 루테튬을 사용하여 방사성 동위원소를 만드는 데 사용됩니다. 또한, 전자기기에서는 루테튬을 사용하여 초저온 냉각기를 만드는 데 사용됩니다.

15. 이터븀(Y): 이터븀은 핵발전소, 핵의학 분야 등에서 사용됩니다. 핵발전소에서는 이터븀을 사용하여 핵연료를 생산하며, 핵의학 분야에서는 이터븀을 사용하여 방사성 동위원소를 만드는 데 사용됩니다. 또한, 레이저, 전자기기, 자석 등의 분야에서도 사용됩니다. 이터븀은 전자기기에서는 높은 전기전도성과 산화에 강한 특성을 가지고 있어, 다양한 전자기기의 부품으로 사용됩니다.

16. 스칸듐(Sc): 스칸듐은 항공기, 자동차, 자전거 등의 경량화된 부품 제조에 사용됩니다. 스칸듐은 알루미늄, 마그네슘 등과 합금을 이루어 경량화된 부품을 만드는 데 사용됩니다. 또한, 레이저, 전자기기 등의 분야에서도 사용됩니다. 스칸듐은 전자기기에서는 높은 전기전도성과 열전도성을 가지고 있어, 전자기기의 부품으로 사용됩니다.

이러한 희토류 원소들은 각각의 특성에 따라 다양한 분야에서 사용되며, 이를 활용하여 다양한 산업 분야의 발전에 기여하고 있습니다. 특히, 자석, 레이저, 의학 분야 등에서의 사용은 이러한 원소들의 중요성을 더욱 부각시키고 있습니다.

4. 희토류 산업별 사용 용도

네, 희토류는 자석 제조뿐만 아니라 다양한 산업에서 사용됩니다. 각각의 용도에 대해 자세히 알려드리겠습니다.

1. 전자기기: 희토류 원소는 전자기기의 화면에 사용되는 형광체의 색을 지정하는 데 사용됩니다. 또한, 희토류 원소는 전자기기의 배터리, 하드디스크, 마이크로프로세서 등에도 사용됩니다.

2. 자동차: 희토류 원소는 자동차의 배기 가스 처리 장치에 사용됩니다. 희토류 원소는 촉매로서 작용하여, 배기 가스에서 유해한 물질을 제거합니다.

3. 핵발전소: 희토류 원소는 핵발전소의 연료로 사용됩니다. 특히, 우라늄 원자로부터 발생하는 중성자를 흡수하여 에너지를 생성하는 역할을 합니다.

4. 의약품: 희토류 원소는 의약품 제조 과정에서 촉매로 사용됩니다. 또한, 희토류 원소는 항암제, 진단용 약품 등의 의약품에도 사용됩니다.

5. 촉매: 희토류 원소는 촉매로 사용되어 화학 반응을 촉진시킵니다. 특히, 석유화학 산업에서 유용하게 사용됩니다.

6. 자석: 희토류 원소는 자석 제조에 사용됩니다. 희토류 원소는 자석의 강도를 높이는 데에 사용됩니다.

5. 희토류 국가별 총 매장량 (2021년 기준)

1. 중국: 44,000,000t
2. 미국: 1,400,000t
3. 호주: 1,200,000t
4. 러시아: 830,000t
5. 남아프리카 공화국: 470,000t
6. 캐나다: 220,000t
7. 그리스: 130,000t
8. 인도: 100,000t
9. 그 외 국가들: 1,400,000t

위 순위는 국제희토류협회(IHMA)에서 발표한 2021년 희토류 매장량 기준입니다. 중국이 희토류 매장량의 약 87%를 차지하고 있으며, 미국, 호주, 러시아, 남아프리카 공화국, 캐나다, 그리스, 인도, 그 외 국가들이 따릅니다.

6. 희토류 국가별 생산량 (2020년 기준)

희토류 생산량은 국가별로 상이하며, 중국이 가장 많은 생산량을 보유하고 있습니다. 다음은 2020년 기준으로 희토류 생산량 상위 10개국의 순위와 수치입니다.

1. 중국: 132,000t
2. 호주: 20,000t
3. 미국: 15,000t
4. 러시아: 3,000t
5. 인도: 2,900t
6. 브라질: 2,500t
7. 베트남: 1,200t
8. 터키: 1,200t
9. 남아프리카 공화국: 1,000t
10. 태국: 900t

위 순위는 국제희토류협회(IHMA)에서 발표한 2020년 희토류 생산량 기준으로, 중국이 생산량의 약 85%를 차지하고 있습니다. 다음으로는 호주, 미국, 러시아, 인도, 브라질, 베트남, 터키, 남아프리카 공화국, 태국 등이 따릅니다.

7. 중국이 희토류 수출을 제한할 때일어날 수 있는 일

1. 희토류 가격 상승: 중국은 현재 희토류 생산량이 세계의 대부분을 차지하고 있기 때문에, 희토류 수출을 제한하면 국제 시장에서의 희토류 수급이 부족해질 가능성이 있습니다. 이로 인해 희토류 가격이 상승할 수 있습니다.

2. 고부가가치 산업의 위기: 희토류는 전자기기, 자동차, 핵발전소 등의 고부가가치 산업에서 중요한 원소로 사용됩니다. 중국이 희토류 수출을 제한하면, 다른 국가들은 희토류를 구하기 위해 대안적인 자원을 찾아야 하므로, 이러한 산업들이 위기에 빠질 가능성이 있습니다.

3. 국가 간 갈등: 중국이 희토류 수출을 제한하는 것은 다른 국가들과의 경쟁에서 중국의 유리한 입장을 만들 수 있습니다. 이러한 이유로, 다른 국가들은 중국의 희토류 수출 제한에 대해 불만을 표출할 가능성이 있으며, 국가 간 갈등이 발생할 수 있습니다.

4. 대체 자원 연구 및 개발: 중국이 희토류 수출을 제한하는 경우, 다른 국가들은 희토류 대체 자원에 대한 연구 및 개발에 더욱 노력할 가능성이 있습니다. 이러한 연구 및 개발이 성공하면, 희토류 대체 자원으로 인한 시장 변화가 발생할 수 있습니다.

8. 희토류 대안 자원

1. 리튬(Lithium): 리튬은 전기자동차, 스마트폰 등의 배터리에 사용되는 원소입니다. 리튬은 희토류와 유사한 특성을 가지고 있어, 희토류 대체 자원으로 주목받고 있습니다.

2. 대체 자석: 희토류는 자석 제조에 사용되는 원소입니다. 대체 자석으로는 철, 코발트, 니켈 등이 사용됩니다.

3. 대체 반도체 자원: 희토류는 반도체 제조에 사용되는 원소입니다. 대체 반도체 자원으로는 규소, 갈륨, 인듐 등이 사용됩니다.

4. 대체 산업용 자원: 희토류는 핵발전소, 자동차, 항공기, 의료기기 등의 산업용 제품 제조에 사용됩니다. 대체 산업용 자원으로는 다양한 금속과 합금, 카본 등이 사용됩니다.

이러한 대체 자원들은 희토류 대체 자원으로 연구 및 개발이 진행되고 있으며, 현재까지 많은 연구 결과가 나와 있습니다. 하지만 아직까지는 희토류 대체 자원의 사용이 희토류와 비교해 효율적이지 않은 경우가 많습니다. 따라서 희토류 대체 자원 연구 및 개발이 더욱 필요하며, 이를 통해 희토류 대체 자원으로 인한 시장 변화가 예상됩니다.

다시 또 가격급등 희토류, 중국 수출제한까지 하면 '막막' (naver.com)


23.06 08 https://m.businesspost.co.kr/BP?command=mobile_view&num=317429

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23.09.18 https://n.news.naver.com/mnews/article/022/0003856267?sid=101

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