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전자세라믹스에 대한 희토류 원소의 이용

전문가 제언: ○ 희토류 원소(rare earth elements)는 주기율표의 17개 화학 원소의 통칭으로, 스칸듐(Sc)과 이트륨(Y), 그리고 란타넘(La)부터 루테튬(Lu)까지의 란타넘족 15개 원소를 말한다. 종종 악티늄족 원소를 포함시키는 경우도 있다. 이 물질은 지구 총 매장량의 80%가 중국에 존재하고, 연간 총 생산량의 90% 이상이 중국에서 생산되고 있다.

○ 중국은 산화물 형태로 희토류 연간 십 수만 톤을 생산하고 그 중 약 40%를 해외로 수출하고 있다. 재료산업이 세계 수준인 일본은 희토류 산화물뿐만 아니라 금속이나 합금을 중국에 의존하고 있다. 희토류 원소는 발광재료, 형광재료, 자성재료, 수소저장합금, 고온초전도체 등, 첨단 신소재의 제조에 반드시 있어야 하는 물질이다.

○ 그러나 희토류 원소는 자원이 중국으로 편중되어 있고, 타 성분에 비해서 가격이 매우 비싸다. 따라서 재료 과학자들은 재료비 절감이나 수급의 안정을 위하여, 희토류 원소의 사용을 억제하는 연구를 하고 있다. 최근 중국이 희토류 자원을 무기화 할 뜻을 비추면서, 이와 같은 연구는 더욱 활성화 되고 있다.

○ 전자세라믹스 중에서 희토류 원소에 가장 크게 의존하고 있는 것은 경자성체인 희토류 자석이다. 이것은 모터의 주재료로, 주로 사용되는 성분은 Nd-Fe-B계이다. 앞으로 전기자동차가 보급되면 그 수요는 크게 증가할 것으로 예상한다. 희토류 자석 속에는 주성분 중 하나인 Nd 외에 Dy나 Tb 등을 첨가물로 이용한다. 따라서 많은 재료 과학자들이 이러한 희토류 금속의 사용량을 줄이기 위하여 노력하고 있다.

○ 우리나라의 경우, 산업수준이 고도화 되면서 희토류 자원의 수입이 증가하고 있다. 앞으로 그 수요의 증가에 대비하여, 국내의 희토류 광물질 탐색, 리사이클링 방안 수립 및 대체 재료에 관한 연구 등의 활동이 절실히 필요한 시기이다.

저자: Hiroshi Takagi
자료유형: 학술정보