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2024-11-22 (금)

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[우주의 속삭임(53)] 달, 비교적 최근까지 화살 활동 있었다

달 표면에서 가져온 세 개의 작은 유리 구슬은 달의 화산 활동이 그리 오래전이 아니라는 것을 보여준다는 연구 결과가 나왔다. 중국 국가우주국(CNSA)이 창어 5호 임무에서 가져온 달 샘플에 대한 새로운 분석에 따르면, 발견된 유리 구슬은 불과 1억 2000만 년 전에 발생한 달 화산 활동의 증거로 추정된다. 이는 약 44억~20억 년 전 사이에 활발했던 것으로 알려진 달의 화산 활동이 예상보다 많이 늦게까지(최근까지) 있었음을 말해 준다. 중국과학원 지질 및 지구물리학 연구소의 위양 허 박사는 "창어 5호가 가져온 화산 유리 구슬 3개에 대한 방사성 동위원소 연대 측정 결과, 달에서 약 1억 2000만 년 전에 화산 활동이 있었다는 사실이 드러났다"고 말했다. 그는 "창어 5호 착륙 지점에서 기록된 화산 분출은 약 19억 년의 간격이 있음을 말해 준다. 달의 이런 최근 화산 활동은 달과 같은 작은 천체가 매우 늦은 단계까지 내부 활력을 유지할 수 있는 충분한 열을 유지할 수 있음을 의미한다"고 설명했다. 지난 2020년 말 창어 5호가 지구로 전달한 달 샘플은 소련의 마지막 달 탐사선이 1976년 돌아온 이후 인류가 입수한 첫 달 물질이었다. 전 세계 학자들은 다양한 분석 기술을 사용해 샘플을 연구, 달 지질학과 역사에 대한 새로운 정보와 지식을 얻었다. 샘플이 특히 흥미로웠던 것은 이것이 아주 작은 유리 구슬로 구성되어 있다는 점이었다. 이는 녹아 있던 광물이 강력한 조건에서 다시 유리로 굳어질 때 형성된다. 중국과학원 연구팀은 창어 5호 샘플에서 약 3g의 달 먼지를 걸러냈고, 티스푼 정도의 작은 샘플에서 약 3000개의 유리 구슬을 분리했다. 이 중 대부분은 운석 충돌의 결과였으며, 화산 활동에 의한 입자는 찾아내기 어려웠다. 달은 충격에 취약하고 화산 활동은 거의 없었기 때문이었다. 연구팀은 먼저 후방 산란 전자 이미지를 사용해 운석 충돌의 특징이 없는 약 800개의 유리 구슬을 분리했다. 그 후 전자 프로브 마이크로 분석기를 사용해 분리한 구슬을 분석, 그중 13개의 유리 구슬이 아폴로 화산 유리 구슬과 유사한 원소 구성을 가지고 있음을 밝혔다. 13개 유리 구슬 중 6개는 아폴로 샘플에서 확인된 화산 유리와 동일한 성분인 산화마그네슘-니켈 풍부도 상관관계를 갖고 있었다. 마지막 단계로 연구팀은 2차 이온 질량 분석법을 사용해 유황 동위 원소 분석을 수행했다. 마지막 6개 구슬 중 3개는 화산 활동에 의해 형성된 유리였다. 방사성 연대 측정을 통해 구슬의 연대가 밝혀졌다. 약 1억 2300만 년 전이었으며, 여기에는 1500만 년 내외의 오차가 있을 수 있다. 이는 달이 화산 활동을 한 마지막이라고 알려진 시간보다 훨씬 최근이다. 달은 화산 활동이 일어나기에는 오랫동안 차가웠기 때문에 어떻게 이런 일이 일어났는지 알 수 없지만, 세 개의 구슬에 담긴 화학 물질에서 단서를 찾을 수 있었다. 여기에는 칼륨, 희토류 원소, 인과 같은 원소가 높은 비율로 포함되어 있었다. 이들 원소의 높은 풍부도는 방사성 열의 원천이 될 수 있다. 즉, 방사성 분열로 생성되는 상당한 열이다. 지구 내부 열의 약 절반은 방사성 분열에서 나온다. 달에서는 이론적으로 방사성 열이 국부적인 화산 활동을 일으킬 수 있다. 연구팀은 "20억 년에서 1억 2000만 년 전 사이에 다른 화산 활동이 있었을지에 대한 추가 조사가 필요하다“고 말했다. 한편, 이 연구 결과는 사이언스지에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-09-09
[신소재 신기술(93)] 미국 버팔로대학, 세계 최고 성능 초전도체 와이어 개발…에너지 혁신 앞당겨

미국에서 세계 최고 성능의 초전도체 와이어가 개발됐다. 미국 버팔로 대학교 화학생물공학과 아미트 고얄 교수 연구팀이 세계 최고 성능의 초전도(HTS) 와이어 개발에 성공했다고 Phys. org, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 전했다. 이번에 개발된 와이어는 섭씨 영하 268도에서 영하 196도 사이의 온도에서 작동한다. 이는 다른 초전도체의 작동 온도인 절대 영도보다는 높지만 여전히 극저온 환경이다. HTS 와이어는 전력 손실 없이 전기를 전송할 수 있어 미래 에너지 시스템의 핵심 요소로 주목받고 있다. 해상 풍력 발전소의 전력 출력을 두 배로 높이고, 초전도 자기에너지 저장 시스템을 구축하는 등 에너지 인프라 분야에서 다양한 활용이 기대된다. 또한, 최근에는 핵융합 원자로, 차세대 이미징 및 분광 기술에도 적용되고 있다. HTS 와이어는 비교적 높은 온도에서 작동하는 장점이 있지만, 제조 비용이 높다는 단점이 있었다. 버팔로 대학교 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 기존의 이온 빔 보조 증착(IBAD) 기술과 나노기둥 결함 기술을 결합한 새로운 방식을 개발했다. 나노기둥 결함 기술은 절연 또는 초전도 물질을 초전도체에 통합하여 더 높은 초전류 흐름을 가능하게 하는 기술이다. 연구팀은 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO) 와이어에 펄스 레이저 증착 시스템을 사용하여 HTS 필름을 제작했다. 또한 캐나다 맥마스터 대학교와 이탈리아 살레르노 대학교와의 협력을 통해 원자 해상도 현미경 및 초전도 특성 측정을 수행했다. 이번에 개발된 HTS 와이어는 5 켈빈(-268℃)에서 77 켈빈(-196℃)까지 모든 자기장 및 온도에서 최고의 임계 전류 밀도와 고정력을 달성했다. 특히, 4.2 켈빈에서 외부 자기장 없이 제곱센티미터당 1억 9000만 암페어의 전류를 전달했으며, 7 테슬라의 자기장에서는 제곱센티미터당 9000만 암페어를 전달했다. 또한, 상용 핵융합 반응 온도인 20 켈빈에서는 외부 자기장 없이 제곱센티미터당 1억 5000만 암페어, 7 테슬라 자기장에서는 제곱센티미터당 6000만 암페어 이상의 전류를 전달하는 데 성공했다. 이러한 성과는 0.2 마이크론 두께의 HTS 필름으로 달성되었다는 점에서 더욱 주목할 만하다. 일반적으로 이 정도의 전류를 전달하려면 10배 더 두꺼운 HTS 와이어가 필요하다. 이 연구의 책임 저자인 아미트 고얄 박사는 "이러한 결과는 산업이 상업용 코팅 도체의 가격 대비 성능 지표를 크게 개선하기 위해 증착 및 제조 조건을 더욱 최적화하는 데 도움이 될 것"이라면서 "가격 대비 성능 지표를 더욱 유리하게 만드는 것은 초전도체의 수많은 대규모 예상 응용 분야를 완전히 실현하는 데 필요하다"고 말했다. 이번 연구는 학술지 '네이처 커뮤니케이션'에 게재됐다.
- 포커스온
2024-08-09
영국 스타트업, 5분 만에 충전 가능한 EV 배터리 기술 개발

영국의 스타트업이 5분 만에 충전이 거의 완료되는 전기자동차(EV) 배터리 신기술을 개발했다고 발표했다. 1일(현지시간) 미국 CNN 방송에 따르면 영국 케임브리지에 본사를 둔 배터리 업체 니오볼트(Nybolt)는 지난주 공개한 첫 번째 라이브 시연에서 4분30초만에 배터리 충전율을 10%에서 80%로 올리는 새 리튬 이온 배터리를 공개했다. 이 배터리 용량은 35kWh로, 일반 전기차에 들어가는 85kWh에 비해 작다. 그러나 앞으로 더 큰 용량 배터리에도 이 기술이 적용될 것으로 보인다. 충전 시간은 테슬라 급속충전기인 슈퍼차저를 이용해 전기차를 충전하는 데 걸리는 시간인 20분보다 훨씬 빠르다. 이는 내연기관 차량이 연료를 채우는데 평균적으로 소요되는 2분에 더 가깝다. 니오볼트의 사이 시바레이 공동 설립자 겸 최고경영자(CEO)는 성명에서 "영국과 미국에서 진행한 광범위한 연구를 통해 확장 가능한 새로운 배터리 기술을 개발했다"면서 "우리는 현재 불가능하거나 불가능한 것으로 여겨지는 새로운 제품과 서비스의 전기화를 가능하게 하고 있다"고 말했다 니오볼트의 기술은 케임브리지 대학교 배터리 과학자인 클레어 그레이(Clare Gray)물리학자와 케임브리지 출신의 시바레디 CEO가 주도한 10년 간의 연구를 바탕으로 구축되었다고 회사측은 설명했다. 클레어 그레이는 기존 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 고체 전지 개발의 선구자로 리튬 이온 배터리의 성능을 향상사키기 위한 연구를 진행하고 있다. 배터리 수명에 크게 영향을 미치지 않고 초고속 충전이 가능하도록 한 신기술의 핵심은 배터리가 열을 덜 발생시키도록 한 설계다. 신기술은 또 과열로 인한 화재나 폭발 위험도 줄여준다. 니오볼트는 현재 전기차 제조업체 8개 사와 배터리 납품을 협의 중이라고 밝혔다. 충전 시간이 오래 걸리는 것은 시중의 전기차 보급 확산에 주요 걸림돌이기 때문에 이 기술이 산업 현장에 적용되면 전기차 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 시바레디 CEO는 "우리는 배터리 충전 시간을 내연기관 차의 주유 시간과 같게 만드는 것을 목표로 테슬라나 다른 주요 제조업체와 협력하고자 한다"고 말했다. 그럼에도 불구하고 이 배터리의 대량생산은 아직 불확실하는 게 업계의 지적이다. 컨설팅 회사 P3의 전기차 전문가 윌리엄 케프하트 엔지니어는 "니오볼트가 개발한 종류의 전기차 배터리는 회사가 밝힌 것처럼 '이론상으로는' 빠르게 충전될 수 있지만 문제는 대량생산"이라고 밝혔다. 니오볼트의 배터리에서 중요한 화학 원료가 희토류인 니오븀이다. 니오븀은 지난해 전 세계에서 채굴량이 9만4500t에 불과했다. 리튬 이온 배터리의 음극재로 많이 쓰이는 흑연이 2023년에 180만t 생산된 것과 비교하면 극히 적은 양이다. 케프하트는 "니오븀 배터리 기술에 대해 현재 알 수 없는 것들이 많이 있다"면서 "산업이 발전하면 문제가 해결되겠지만 아직은 업계에 적용할 수 있는 기술로 평가되지 않고 있다"고 말했다. 게다가 미국과 유럽 등 세계 여러 나라에서 EV 판매를 가로 막는 요인중 하나로 소위 '주행 불안'이 있다. 주행 불안이란 차량 배터리가 목적지에 도달하기 전에 충분한 충전량이 없을 수 있다는 우려로 특히 장거리 주행 시 더욱 심각하다. 전기차 배터리 용량을 증대하거나, 고속도로 휴게소 혹은 도심 주요 거점 등에 급속 충전소를 늘려 충전 시간을 단축하는 방안 등이 주행 불안을 낮추는 방법이 될 수 있다.
- 산업
2024-07-02
[우주의 속삭임(21)] 중국, 달 샘플서 '그래핀' 발견…달 기원에 도전장

중국 달 탐사선이 달에서 채취한 샘플에서 자체 토착 탄소인 그래핀이 발견돼 달의 기원에 도전장을 내밀고 있다. 달의 기원에 대해서는 여러 가지 가설이 존재하지만, 현재 가장 유력한 가설은 '거대 충돌설'이다. 약 45억년 전 원시 지구와 화성 크기의 천체 테이아(Theia)가 충돌해 두 천체가 합쳐지고, 그, 충격으로 떨어져 나간 파편들이 지구 주위를 돌며 뭉쳐져 달이 형성됐다는 이론이다. 이 가설은 달 샘플의 화학적 구성, 달 공전 궤도, 지구와 달의 자전축 기울기 등 여러 증거를 통해 뒷받침되고 있다. 중국 지린 대학교 과학자들은 2020년 12월 창어 5호가 달 표면에서 채취한 샘플을 분석하는 과정에서 특이하게 그래핀을 발견했다. 연구팀은 자연 상태에서 생성된 '소수층 그래핀(few-layer graphene)'을 달 샘플에서 처음으로 발견했다고 국영 통신사 글로벌 타임스가 보도했다. 이는 향후 인류가 달 현지 자원을 활용하는 계획에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 그래핀은 탄소 원자들이 욱각형 벌집 모양으로 연결되어 2차원 평면 구조를 이루는 소재다. 그래핀은 원자 한 층으로 이루어져 세상에서 가장 얇은 물질이다. 쉽게 말하면 연필심에 사용되는 흑연을 아주 얇게 한 겹만 떼어낸 것으로 볼 수 있다. 이번 발견은 달의 초기 지질학적 진화 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있으며, 달이 지구와 소행성의 충돌로 형성되었고 탄소 대부분이 이 충돌에서 유래했다는 기존 이론에 의문을 제기할 수 있다고 퓨처리즘은 전했다. 연구팀은 "널리 받아들여지는 '거대 충돌 이론'은 (미국 우주선) 아폴로 샘플의 초기 분석에서 파생된 '탄소 결핍 달'이라는 개념에 의해 강력하게 뒷받침되어 왔다"고 논문에서 밝혔다. 그러나 이번 연구 결과는 달에서 '탄소 포집 과정'이 존재하며, '토착 탄소의 점진적 축적'이 일어났음을 시사한다. 이는 '달의 화학 성분 및 역사에 대한 이해를 재정립할 수 있는 발견'이라는 점에서 중요하다. 연구팀은 비파괴 화학 분석 방법인 '라만 분광법'을 사용하여 소수층 그래핀의 존재를 확인했다. 소수층 그래핀은 2~10개 층으로 이루어진 그래핀으로, 실험실에서도 제조될 수 있다. 연구팀은 이 물질이 태양풍이 달 표면을 강타하고 초기 화산 폭발이 일어나는 과정에서 형성되었을 가능성을 제시했다. 순수한 '토착 탄소'의 존재는 약 44억 5000만 년 전 화성 크기의 소행성이 지구와 충돌하여 달이 형성되었다는 기존 가설에 배치되는 점이다. 그러나 연구팀은 이전 연구 결과와 마찬가지로 운석 충돌이 달에서 흑연 탄소 형성에 기여했을 가능성도 인정했다. 연구팀은 "자연 그래핀의 특성에 대한 심층적인 연구는 달의 지질학적 진화에 대한 더 많은 정보를 제공할 것"이라고 말했다. 한편, 중국은 무인 달 탐사선 창어-6호가 세계 최초로 달 뒷면의 샘플을 채취해 지난 6월 25일 내몽골에 성공적으로 착륙했다. 창어-6호는 달 뒷면에 있는 거대한 분화구인 남극 에이컨 분지(South Pole-Aitken Basin) 분지에서 달 토양을 수집해 지구로 53일만에 귀환한 것. 최대 2kg(4.4 파운드)에 달하는 이 샘플은 지난 26일 새벽 베이징으로 공수돼 중국 우주 기술 아카데미(CAST)로 이송됐다. 스페이스닷컴에 따르면 중국이 달 뒷면에처 채취한 샘플은 2020년 창어-5호가 수집한 샘플과 마찬가지로 재료를 분류한 다음 중국 전역의 과학자 및 기관의 연구에 사용할 수 있도록 제공될 예정이다. 이 자료는 2년 후 국제 그룹과 연구자들의 응용 프로그램에 제공될 가능성이 높다고 한다. 미 항공우주국(나사·NASA)의 자금 지원을 받은 연구원들은 지난해 말 달 샘플에 대한 접근을 신청할 수 있는 특별 허가를 받았다. 과학자들은 이 샘플이 달, 지구, 태양계의 형성에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대하고 있다. 중국은 우주 강국으로 자리매김하기 위해 2026년 창어-7호를 달 남극에 발사하고, 2028년에는 창어-8호를 발사해 자원 활용에 집중할 계획이다. 아울러 중국은 2030년까지 우주비행사를 달 남극에 보낼 계획이다. 달 남극은 인간의 생존에 필수적인 물과 각종 희토류 등이 있는 것으로 알려져 인도와 미국 등 세계 각국의 탐사 목표지로 급부상했다.
- IT/바이오
2024-07-01
중국 달 탐사선 창어 6호, 세계 최초 달 뒷면 샘플 채취 후 귀환

중국의 창어 6호 달 탐사선은 25일(현지시간), 세계 최초로 달 뒷면의 암석 및 토양 샘플을 싣고 지구로 귀환했다고 CBS 등 다수 외신이 보도했다. 탐사선은 이날 오후 중국 북부 내몽골 지역에 착륙했다. 중국국가항천국 장커젠 국장은 착륙 직후 TV 기자회견에서 "창어 6호 달 탐사 임무가 완전한 성공을 거두었다고 선언한다"고 발표했다. 중국 과학자들은 이번에 가져온 샘플에는 250만 년 전 화산암 등 달의 양면 간 지리적 차이에 대한 의문을 해결해 줄 자료가 포함되어 있을 것으로 기대하고 있다. 달의 앞면은 지구에서 볼 수 있는 면이고, 뒷면은 우주를 향하고 있다. 달 뒷면은 앞면의 비교적 평탄한 지형과 대조적으로 산과 충돌 분화구가 많은 것으로 알려져 있다. 과거 미국과 소련의 임무는 달 앞면에서 샘플을 수집했지만, 중국은 이번 임무를 통해 세계 최초로 달 뒷면의 샘플을 수집했다. 이번 달 탐사 프로그램은 우주 탐사 선두 주자인 미국을 비롯해 일본, 인도 등과의 경쟁 심화 속에서 진행됐다. 중국은 이미 자체 우주 정거장을 건설하여 운영 중이며, 정기적으로 우주 비행사를 파견하고 있다. 시진핑 중국 국가주석은 창어 팀에게 축하 메시지를 보내 "우리나라가 우주 및 기술 강국이 되기 위한 노력에 있어 획기적인 성과"라고 밝혔다. 창어 6호는 지난 5월 3일에 지구를 떠나 53일간의 여정을 마치고 돌아왔다. 탐사선은 달 표면을 드릴로 뚫고 암석을 채취했다. 또한, 귀환 모듈이 달 표면에서 이륙하기 전, 창어 6호는 세계 최초로 달 뒷면에 중국 국기를 펼쳤다. 중국과학원 지질학자 종규 위에(Zongyu Yue)는 "이번 샘플은 달 과학 연구에서 가장 근본적인 질문 중 하나인 '달 양면의 지질 활동 차이를 유발하는 원인은 무엇인가?'에 대한 답을 줄 것으로 기대된다"라고 중국과학원과 협력해서 발행되는 '이노베이션 먼데이(Innovation Monday)' 저널에 발표한 성명에서 밝혔다. 중국은 최근 몇 년 동안 달 탐사에 여러 차례 성공했으며, 이전에는 창어 5호 탐사선을 통해 달 앞면에서 샘플을 수집한 바 있다. 중국과 미국은 달의 뒷면에 있는 ㄴ마극에 기지를 건설하겠다는 계획이다. 달 남극은 물을 비롯해 희토류 등 인류의 기지 건설을 위한 자원이 있는 것으로 알려져 있다.
- IT/바이오
2024-06-26
[신소재 신기술(57)] 영국 스타트업, AI로 희토류 없는 영구자석 개발

영국의 한 스타트업이 인공지능(AI)을 활용해 희토류를 사용하지 않고도 영구 자석을 제작했다. 런던에 본사를 둔 스타트업 머티리얼스 넥서스(Materials Nexus)는 영국 헨리 로이스 연구소 및 셰필드 대학교와 협력해 AI 기반 소재 발굴 플랫폼을 활용해 희토류 원소를 사용하지 않고 새로운 영구 자석인 '마그넥스(MagNex)'를 개발했다고 인터레스팅엔지니어링(IE)이 11일(현지시간) 보도했다. 영구 자석은 외부 에너지 공급 없이도 자기장을 유지할 수 있는 자석이다. 전자레인지 문이나 스피커, 하드디스크 드라이브뿐만 아니라 풍력 터빈 로터, 첨단 로봇, 전기자동차(EV)에 이르기까지 다양한 분야에서 사용된다. 현재 사용되는 영구 자석은 네오디뮴과 디스프로슘 등과 같은 희토류 광물을 사용해서 만들어진다. 이들은 매우 희귀하며 공급망 문제에 매우 취약한 광물이다. 머티리얼스 넥서스는 강력한 인공지능 모델을 활용해 기존 재료를 대체하거나 프로세스를 줄이는 새로운 재료를 설계해 산업생산 과정의 여러 문제를 해결하고자 했다. 새로 개발된 영구 자석 제작은 기존 프로세스보다 200배나 빨랐고, 탄소 배출량은 70%나 절감됐다. 조나단 빈(Jonathan Bean) 머티리얼스 넥서스 공동 설립자 겸 CEO는 "이 AI 기반 플랫폼은 원하는 물성을 지닌 원소 조합을 빠르고 체계적으로 주기율표에서 검색한다. 모든 데이터는 자체 양자역학 계산을 통해 생성되기 때문에 실험 데이터 세트보다 정확성과 범위가 넓다. 이 데이터는 기계 학습 알고리즘을 통해 입력되고 최적의 공식을 생성한다"고 설명했다. 1억개 이상 후보 물질 조성 연구팀은 이 기술을 희토류를 사용하지 않는 영구 자석 개발에 적용하여 1억 개 이상의 후보 물질 조성을 분석해 새로운 유형의 영구 자석을 제작했다. 보도자료에 따르면 연구팀은 3개월간의 설계 및 테스트를 거쳐 기존 방식 대비 20% 저렴한 소재 비용으로 마그넥스를 개발하는데 성공했다. 개발 속도는 기존 방식의 200배나 빨랐다. 셰필드 대학의 야금 및 재료 가공교수인 이안 토드(Iain Todd)는 "머티리얼스 넥서스와의 첫번째 협력이 이처럼 긍정적인 결과를 낳게 되어 매우 기쁘다"고 말했다. 토드 교수는 "재료 발견을 위해 AI를 사용하는 머티리얼스 넥서스의 접근 방식과 셰필드의 헨리 로이스 연구소에서 고급 합금을 제조하기 위해 보유하고 있는 세계적인 시설이 결합되어 새로운 자성 재료를 놀라운 속도로 개발할 수 있었다. 이 접근 방식의 추가적인 이점은 현재 사용 가능한 희토류 재료에 비해 탄소 배출량이 70% 감소한다는 것이다"라고 강조했다. 탄소 배출량 70% 감소 빈 CEO는 "AI 기반 재료 설계는 자기 뿐만 아니라 재료 과학 전체 분야에도 영향을 미칠 것"이라면서 "이제 우리는 모든 종류의 산업 요구에 맞는 새로운 재료를 설계할 수 있는 확장 가능한 방법을 확인했다"고 말했다. 그는 "마그넥스에 대한 소재 발굴 재료 검색에 3개월이 걸렸다. 데이터 세트와 기능을 확장함에 따라 검색 속도도 더욱 빨라질 것"이라고 IE와의 인터뷰에서 밝혔다. 빈은 또한 "이미 반도체, 촉매제, 코팅 등 다양한 제품 분야에 대한 광범위한 관심을 불러일으켰다. 점점 더 시급해지는 공급망과 환경 문제 해결을 위한 새로운 소재 개발에 시장 수요를 충족시키는데 우리 플랫폼이 어떤 역할을 할지 기대된다"고 덧붙였다. 마그넥스의 개발은 희토류 없는 영구 자석 제조 기술의 발전을 가속화하고 미래 청정 에너지 개발에 기여할 것으로 잔망된다.
- 포커스온
2024-06-12
희토류 원소 방사성 '프로메튬' 비밀 80년 만에 밝혀져

특수 용도로 사용되는 희토류 원소인 방사성 물질 프로메튬(promethium)이 발견된 지 80년 만에, 과학자들이 처음으로 프로메튬의 신비하고도 중요한 특성을 밝혀내 주목된다고 라이브사이언스가 전했다. 프로메튬은 주기율표의 맨 아래 15개의 란타넘족에 속해 있는 원자번호 61번의 원소다. 희토류로 알려진 프로메튬은 강한 자성과 특이한 광학 특성을 포함해 여러 가지 유용한 특성을 나타내 현대 전자 장치 소재로 중요하게 사용된다. 프로메튬은 안정된 동위원소는 없고 방사성 동위원소들만 존재한다. 프로메튬은 미국 오크리지 국립연구소(ORNL: Oak Ridge National Laboratory)가 지난 1945년 처음으로 발견했다. ORNL 연구원들이 발견한 프로메튬 자체는 원자 배터리 및 암 진단 분야에서 적용됐다. 그러나 이 원소의 화학적 성질은 지극히 일부만 알려졌고, 이 때문에 더 널리 사용되는 것은 지금까지 불가능했다. 방사성 원소를 연구하는 것 자체가 적합한 샘플 확보의 어려움으로 인해 수십 년 동안 높은 장벽으로 작용했던 것. 연구팀인 ORNL의 알렉산더 이바노프는 "프로메튬에는 안정된 동위원소가 없고 모두가 방사성이기 때문에 시간이 지남에 따라 다른 원소로 붕괴된다. 프로메튬은 핵분열 과정을 통해 얻어지기 때문에 특히 희소하고 연구하기 어렵다"고 말했다. 그런데 작년에 개발된 프로메튬 생산 방법을 사용, ORNL 연구팀은 이 동위원소를 원자로 폐기물로부터 분리, 연구를 위한 가장 순수한 샘플을 만들어내는 데 성공했다. 그 후 연구팀은 이 샘플을 금속 원자를 가두기 위해 특별히 고안된 분자인 리간드(수용체에 결합하는 항체·호르몬·약제 등의 분자)와 결합해 물속에서 안정적인 복합체를 형성했다. PyDGA로 알려진 배위 분자(리간드 배위 결합을 통해 형성된 분자)는 9개의 프로메튬-산소 결합을 형성했다. 이 결합은 연구팀에 프로메튬 복합체의 결합 특성을 분석할 수 있는 기회를 처음으로 제공했다. 그러나 분석하는 일도 쉽지는 않았다. 프로메튬이 방사성이었기 때문에 일단 붕괴되면, 주기율표상 인접 원소인 사마륨으로 변환된다. 사마륨 형태로 소량의 오염이 발생하게 됐던 것이다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 ‘싱크로트론 기반 X선 흡수 분광법’이라는 극도로 전문화된 기술을 사용했다. 입자 가속기에 의해 생성된 고에너지 광자는 프로메튬 복합체에 충격을 가해 원자의 위치와 결합 길이의 그림을 만들었다. 금속-산소 결합 길이의 미묘한 차이를 통해 팀은 오염된 사마륨과 관계없이 주요 프로메튬-산소 결합 분석에 집중할 수 있었다. 결국 이런 방식을 통해 연구팀은 처음으로 프로메튬의 특성을 다른 희토류 복합체와 비교할 수 있었다. 리간드는 모든 란타넘족 원소에 안정적인 복합체를 형성할 수 있는 방법을 제공했다. 동일한 원소 비율과 동일한 종류의 기하학적 구조를 가질 수 있게 된 것이다. 이로써 복합체의 기본적인 물리적 화학적 특성을 연구할 수 있었다. 란타넘족은 자연적인 원소들의 혼합물로 발견되므로, 결합 길이 및 복합체 형성과 같은 주기적인 경향을 이해하는 것은 과학자들이 금속을 분리하는 새롭고 보다 효율적인 방법을 개발하는 데 도움이 된다. ORNL의 연구원이자 '네이처' 지에 발표된 새로운 연구를 이끈 일자 포포브스는 라이브사이언스와의 인터뷰에서 "프로메튬은 레이저에 사용되며 스마트폰 화면에도 일부 들어간다. 또한 풍력 발전을 위한 풍력터빈과 전기자동차의 자석에도 쓰인다"고 말하고, 프로메튬에 대한 추가 연구가 이루어지면 응용을 대폭 확대할 수 있다고 설명했다. 현재 ORNL 연구팀은 프로메튬 원소의 화학적 움직임과 배위 환경에 대한 보다 명확한 그림을 만들기 위해 물속의 프로메튬 연구를 확대하고 있다. 포포브스는 "우리의 연구가 다른 과학자들에게 더 나은 분리 기술을 설계하는 방법을 알려주고, 다른 응용 분야 연구에 더 많은 관심을 불러일으킬 수 있기를 바란다"고 말했다.
- 경제
2024-06-03
[신소재 신기술(39)] 식염수로 폐전자제품서 희토류 광물 회수

미국 에너지부 산하 태평양 북서부 국립연구소(Pacific Northwest National Laboratory) 연구원들은 폐전자제품에서 망간, 마그네슘, 디스프로슘, 네오디뮴 등 주요 희토류를 선택적으로 회수하는 방법을 개발했다고 마이닝닷컴이 전했다. 연구팀은 간단한 혼합염 수용액과 금속 특성에 대한 지식을 활용하여 연속 흐름 반응로(챔버)에서 이러한 미네랄을 분리할 수 있었다. 두 개의 보완 연구 기사에 자세히 설명되어 있고 시애틀에서 열린 2024 재료 연구 학회(MRS) 춘계 회의에서 발표된 이 방법은 두 개의 서로 다른 액체가 지속적으로 함께 흐르는 화학 반응 챔버에 배치되었을 때 서로 다른 금속의 거동을 기반으로 합니다. 연구팀은 금속이 시간이 지남에 따라 서로 다른 속도로 고체를 형성하는 경향을 이용하여 금속을 분리하고 정제했습니다. 이 방법은 2024년 시애틀에서 열린 재료 연구 학회(MRS) 봄 회의 발표와 함께 두 편의 연구 논문에 상세히 설명되어 있으며, 두 개의 서로 다른 액체가 지속적으로 함께 연속 흐름 반응로(챔버)에서 다른 금속들의 행동을 기반으로 한다. 연구팀은 금속들이 서로 다른 속도로 고체를 형성하는 경향을 이용하여 광물을 분리 및 정제했다. 이 그룹은 2024년 2월에 처음으로 두 가지 필수 희토류 원소인 네오디뮴과 디스프로슘을 혼합 액체에서 성공적으로 분리했다고 보고했다. 기존 분리 방법에 일반적으로 필요한 30시간에 비해 4시간 만에 반응 챔버에서 두 개의 분리되고 정제된 고체가 형성되었다. 두 가지 중요한 광물은 무엇보다도 컴퓨터 하드 드라이브와 풍력 터빈에서 발견되는 영구 자석을 제조하는 데 사용된다. 지금까지 매우 유사한 특성을 가진 이러한 요소를 분리하는 것은 어려운 일이었다. 전자 폐기물에서 이를 경제적으로 회수할 수 있는 능력은 이러한 주요 광물의 새로운 시장과 공급원을 열 수 있다. 이 두 가지 중요 광물은 컴퓨터 하드 드라이브와 풍력 터빈 등에 사용되는 영구 자석 제조에 사용된다. 지금까지는 성질이 매우 유사한 이러한 원소들을 분리하는 것은 어려운 과제였다. 전자 폐기물에서 이들을 경제적으로 회수할 수 있는 능력은 이러한 중요 광물의 새로운 시장과 공급원을 열 수 있다. 마그네슘 공급원인 광산 폐기물과 염수 전자 폐기물에서 광물을 회수하는 것이 이 분리 기술의 유일한 응용 분야는 아니다. 연구팀은 바닷물은 물론 광산 폐기물과 염호 염수로부터 마그네슘을 회수하는 방법을 연구하고 있다. 수석 연구원 친푸 왕(Qingpu Wang)은 보도자료에서 “다음으로 더 많은 양의 제품을 효율적으로 회수하기 위해 원자로 설계를 수정하고 있다”고 말했다. 왕과 그의 동료 엘리아스 나쿠지(Elias Nakouzi)는 보완 기술을 사용해 용해된 리튬 이온 배터리 폐기물을 모방한 용액에서 거의 순수한 망간(>96%)을 회수할 수 있음을 보여주었다. 배터리용 망간은 전 세계적으로 소수의 회사에서 생산되며 주로 음극 또는 배터리의 음극 또는 음극에 사용된다. 본 연구에서 연구팀은 젤 기반 시스템을 사용하여 샘플 내 금속의 다양한 이동 및 반응 속도를 기반으로 물질을 분리했다. 나쿠지는 "이 프로세스의 장점은 간단하다는 것이다"라고 말했다. 그는 "고비용 또는 특수 재료에 의존하는 대신 우리는 이온 거동의 기본 원리를 다시 생각했다. 그리고 거기에서 영감을 얻었다"라고 설명했다. 연구팀은 연구 범위를 확대하고 중요 미네랄과 희토류 원소의 안정적인 국내 공급망을 제공하기 위해 환경 친화적인 새로운 분리 기술을 개발하는 PNNL의 새로운 이니셔티브인 '비평형 수송 구동 분리(NETS, Non-Equilibrium Transport Driven Separations)'를 통해 프로세스를 확장시킬 예정이다. 나쿠지는 "이 접근 방식은 복합적인 공급 흐름과 다양한 화학 성질로부터의 화학 분리와 관련하여 폭넓게 적용될 것으로 예상되며, 이는 더욱 지속 가능한 재료 추출 및 처리를 가능하게 할 것으로 기대한다"라고 말했다.
- 포커스온
2024-04-29
중국, 달 뒷면 탐사 지원 위해 위성 발사

중국이 달 뒷면 탐사를 지원하는 위성을 발사했다. 중국 국가우주국에 따르면, 중국 남부 하이난성의 원창 발사장에서 베이징 시간으로 오전 8시 31분에 창어 2호 중계 위성이 창어 8호 로켓에 실려 궤도에 진입했다고 로이터통신과 타임 등 다수 외신이 보도했다. 관영 언론은 20일 까치로 만든 신화 속 다리의 이름 오작교를 딴 1.2미터 톤급 퀘차오 2호(Queqiao-2)와 소형 위성 톈두 1, 2호를 탑재한 창어 8호 로켓이 남부 하이난성에서 발사됐다고 보도했다. 1.2톤급 이 위성은 올해 상반기에 달의 뒤쪽을 탐사할 예정인 중국 우주선 창어 6호와 통신을 주고 받는 데 필요하다. 달의 가까운 쪽은 항상 지구를 향하고 있지만 달의 뒤쪽은 가시선이 없기 때문에 데이터를 전송할 수 없다. 즉, 달의 뒤쪽은 지구와 마주 보지 않기 때문에 창어 6호는 지구와 신호를 주고받기 위해 퀘차오 2호를 사용해야 한다. 중국은 2019년 달의 뒤쪽에 착륙한 최초이자 지금까지 유일한 국가가 됐다. 창어 2호는 2026년 창어 7호와 2028년 창어 8호의 달 탐사를 위한 중계 플랫폼으로도 활용될 예정이다. 2040년까지 창어 2호는 달 탐사 및 화성, 금성 등 다른 행성 탐사를 위한 통신 교량 역할을 하는 중계 위성 군의 일부가 될 것이다. 또한 달의 남극에 건설 예정인 중국의 연구 기지에 통신, 내비게이션, 원격 감지 기능을 지원할 예정이다. 또한 창어 2호는 미국, 인도, 일본 등 다른 나라에서 배치한 6개의 궤도선과 합류할 계획이다. 창어 2호의 설계 수명은 최소 8년으로, 중국이 달에 첫 우주인을 착륙시킬 것으로 예상되는 2030년 이후에도 달 임무를 지원할 수 있을 것으로 보인다. 이 위성은 달의 남극에 근접한 궤도에 진입하여 중국이 연구 전초기지를 건설할 것으로 예상된다. 달의 남극은 물이 존재하는 지역으로 알려져 있다. 물의 존재는 생명체 존재를 시사해 달 남극 지역은 인도와 미국 등 우주 강국의 주목을 받고 있다. 2008년 인도 탐사선 찬드라얀 1호가 달 표면에 퍼져 있고 극지방에 집중된 수산기 분자를 감지하면서 달에 물이 존재하는 것이 알려졌다. 물은 인간의 생명에 필수적이다. 또 수소와 산소의 원천이 될 수 있고 로켓 연료로 사용될 수 있다. 달에는 물을 비롯해 헬륨-3, 스칸듐, 이트륨 등 희토류 금속이 있다. 보잉의 연구에 따르면 달에는 스마트폰, 컴퓨터 및 첨단 기술에 사용되는 희토류 금속인 스칸듐, 이트륨 및 15란타나이드 등이 존재한다. 달에 물이 존재한다는 것은 주요 우주 강대국에 큰 영향을 미친다. 인간 생명에 필수적인 물의 존재로 인해 인간이 행성에 더 오래 머물면서 달 자원을 채굴할 수 있게 할 것으로 보인다. 올해 말 발사될 예정인 '창어 6호'는 달의 뒷면에서 처음으로 샘플을 채취해 지구로 가져올 계획이다. 또한, 중국은 2040년까지 달 남극에 영구적인 국제 연구 기지를 구축하기 위한 목표를 세우고 있다. 중국과 미국 양국은 모두 2030년까지 우주 비행사를 달에 보낼 계획을 세우고 있다.
- 산업
2024-03-20
[신기술 신소재(8)] 美 미시간대, 희토류 원소의 새로운 동위원소 발견

중원소 원자핵을 분열하는 획기적인 실험에서 이전에 관찰되지 않았던 입자 비율로 구성된 새로운 형태의 원자핵이 발견됐다. 과학 전문매체 사이언스얼럿에 따르면 미국 미시간 주립 대학 올렉 타라소프(Oleg Tarasov) 박사가 이끄는 물리학자들은 백금 원자핵을 분열해 처음으로 희토류 원소인 툴륨, 이터비움, 루테튬의 새로운 동위원소를 발견했다. 과학자들은 이번 연구를 통해 중성자가 풍부한 원자핵의 특성과 천체 충돌 과정에서 새로운 원소가 형성되는 과정을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대했다. 아울러, 연구팀은 이 연구를 통해 2022년 6월 첫 실험을 수행한 미시간 주립 대학의 희귀 동위원소 빔 연구시설(FRIB)의 위력도 입증했다. 일반적으로 헬륨보다 무거운 원소를 중원소라고 한다. 대부분의 중원소는 별에서 일어나는 핵합성을 통해 생성된다. 즉, 초신성 폭발이나 중성자별 병합 등을 통해 중원소가 생성된다. 모든 원소는 완전히 동일한 형태로 존재하지 않는다. 각 원자핵은 양성자와 중성자라는 원자핵의 여러 하위입자로 구성되어 있다. 중원소 원자핵은 양성자와 중성자로 구성된다. 양성자와 중성자의 총 갯수를 핵자수라고 한다. 여기서 양성자의 갯수를 원자 번호라고 하며 원자번호는 원소를 구성하는 고유한 특징이다. 같은 원자번호지만 중성자 갯수가 다른 원자핵을 동위원소라고 한다. 모든 원소는 다양한 안정성 수준을 가진 여러 동위원소를 가지고 있다. 일부 동위원소는 극히 빠르게 붕괴해 이온화 복사 폭발과 함께 가벼운 원소로 분해된다. 반면 안정적으로 존재하는 동위원소도 있다. 과학자들은 다양한 동위원소와 그 행태를 이해함으로써 우주가 어떻게 원소를 만드는 지, 시간과 공간에 걸쳐 이러한 원소들이 얼마나 풍부한 지 추정할 수 있다. 타라소프 박사팀은 새로운 동위원소를 합성하기 위해 120개의 중성자를 가진 백금 동위원소 198Pt로 실험을 시작했다. 표준 백금은 117개의 중성자를 가지고 있으며, 더 무거운 동위원소를 사용하면 원자핵 분열 방식을 변경할 수 있다. 연구팀은 이 원자를 중이온가속기를 사용해 원자핵을 조각내는 FRIB에 배치했다. 희귀 동위원소 빔은 빛의 절반보다 빠른 속도로 표적에 발사된다. 이 동위원소가 표적에 부딪히면 더 가벼운 동위원소 핵으로 부서지고 물리학자들은 이 동위원소를 검출하고 연구할 수 있다. 타라소프 연구팀은 198Pt의 분열 과정에서 각각 113개와 114개의 중성자를 가진 182Tm과 183Tm을 발견했다. 표준 툴륨은 69개의 중성자를 가지고 있다. 또한 각각 116개와 117개의 중성자를 가진 186Yb과 187Yb도 발견했다. 표준 이터비움은 103개의 중성자를 갖는다. 마지막으로 119개의 중성자를 가진 190Lu를 발견했다. 표준 루테튬은 104개의 중성자를 가지고 있다. 이러한 동위원소는 모두 가속기에서 여러 번 반복되는 실험에서 관찰됐다. 이는 FRIB가 이전에는 거의 연구되지 않았던 영역, 즉 중성자 수 N=126 이상의 중원소 풍부 동위원소 합성 연구에 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 그동안의 연구 부진은 관심 부족 때문이 아니라 이러한 동위원소를 생성하고 검출하는 능력 때문이었다고 연구팀은 지적했다. 이는 우주 현상에서 가장 무거운 원소가 어떻게 형성되는지 이해하는 데 기여할 수 있다. 우주에서 철보다 무거운 모든 원소는 초신성 폭발이나, 중성자별 간의 충돌 등 극한의 조건에서만 생성될 수 있다. 중성자별 충돌에서 일어나는 핵합성 과정 중 하나는 급속 중성자 포획 과정(r-process)이다. 이는 킬로노바 폭발 과정에서 방출되는 자유 중성자를 원자핵이 빠르게 흡수하여 더 무거운 원소로 변환되기 시작할 때 발생한다. 이 과정을 통해 금, 스트론튬, 백금과 기타 중금속이 생성된다. 연구팀은 이번 실험을 통해 r-process를 재현하는 데 매우 가까이 다가갔다고 주장했다. 이는 곧 우주에서 가장 폭력적인 사건 중 일부에서 관찰되는 핵합성 경로 중 하나를 복제할 수 있는 도구를 갖게 될 가능성이 있다는 것을 뜻한다. 연구팀은 "국립 초전도 사이클로트론 연구소에서 사용가능했던 에너지를 능가하는 매우 강렬한 1차 빔을 포함해 FRIB의 독특한 기능은 중성자 수 N=126 이상 영역을 탐색하는 데 이상적인 시설이다"고 설명했다. 또한 "FRIB의 연구원들은 이러한 반응을 이용해 새로운 동위원소의 특성을 생성하고 식별 및 특성을 연구함으로써 핵물리학, 천체물리학 및 물질의 기본적 특성에 대한 이해를 향상시킬 수 있다"고 말했다. 이 연구는 지난 2월 미국 물리학회에서 발행하는 주간 학술지 'Physical Review Letters(PRL)'에 발표됐다.
- 포커스온
2024-03-05
중국, '전기차 모터 핵심' 희토류 영구자석 기술 수출 금지 대상 포함

중국이 서방의 공급망 '탈중국'에 맞서 희토류 영구자석 제조기술 수출 금지로 희토류 가치사슬 강화에 나섰다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 22일 보도했다. 이 신문은 중국이 2020년 희토류 추출과 분리 기술에 대한 수출 금지를 한 데 이어 지난해 12월에는 희토류 영구자석 제조기술에 대한 수출금지 조치를 하면서 글로벌 희토류 가치사슬 상류부문(upstream)에서 하류부문(downstream)으로 장악력 전환을 꾀하고 있다고 분석했다. 중국의 새로운 수출금지 대상에는 사마륨 코발트, 세륨, 네오디뮴 등 세가지 유형의 희토류 영구자석 제조 기술이 포함됐다. 영구자석은 전기차 구동모터의 핵심 소재다. 희토류 공급망에서 가장 많은 부가가치를 창출한다. 네오디뮴 자석은 희토류 영구자석 중 가장 강력하고 가장 수요가 많으며 전기차의 필수 부품이다. 전기차의 80% 이상이 모터에 네오디뮴을 주축으로 한 희토류 영구자석을 쓴다. 중국은 이미 2001년 네오디뮴 자석 생산에서 일본을 추월해 세계 최대 생산국이자 수출국이 됐다. 희토류는 스마트폰용이나 전기차용 배터리를 비롯해 스텔스 전투기 등 최첨단 산업에 사용되는 핵심 물질로 '산업의 비타민'이라 불린다. 환경 오염, 채산성 악화 등의 문제로 미국 등 선진국들이 희토류 생산을 그만두면서 중국은 세계 희토류 공급의 70% 이상을 점유하고 있는 것으로 알려졌다. 중국은 오랜 기간 희토류 공급망에서 희토류 원료를 추출 등 가공해 희토류 산화물과 금속으로 전환하는 상류부문을 장악해왔다. 그러다 그렇게 가공한 희토류를 영구자석 등 최종제품으로 제조하는 공급망의 하류부문 역시 지배하게 됐다. 중국 세관 자료에 따르면 중국의 희토류 자석 수출은 2016년 약 2만7000 톤에서 지난 2년간 두배 이상이 됐고 이는 중국에서 가장 많이 수출된 희토류 제품이 됐다. 반면 중국의 희토류 산화물 수입량은 2016년 2759톤에서 지난해 상반기 10배 이상 증가했다. 희토류 공급망의 하류부문 생산이 늘어나면서 이에 필요한 상류부문 제품의 수입이 늘어난 것이다.
- 포커스온
2024-01-23
미국-EU-중국, 첨단부품 등 공급망 갈등 올들어 더욱 심화 전망

미국 정부가 중국산 배터리 부품을 사용하는 전기차를 세액공제 대상에서 제외한다. 유럽연합(EU)도 연초 중국을 겨냥한 '핵심원자재법(CRAMA)'의 시행에 들어간다. 이에 따라 미국∙EU와 중국간 첨단부품과 원자재를 둘러싼 갈등이 올들어 더욱 악화할 것으로 예상된다. 1일(현지시간) 미국 정부는 새로운 전기차 배터리 조달 요건 지침을 발효했다. 올해 미국에서 전기차를 구매할 때 인플레이션감축법(IRA)에 따라 최대 7500달러(약 972만원) 세액공제 혜택을 받을 수 있는 전기차 차종은 19개다. 작년 연말까지는 총 43개 차종이 보조금을 받을 수 있었는데 절반 이하로 줄어든 것이다. 미국 재무부는 다만 일부 제조사가 적격 차량에 대한 정보를 아직 제출하지 않아 보조금 해당 차량 목록이 변경될 수도 있다고 밝혔다. 전기차 보조금 대상 차종이 확 줄어든 이유는 중국산 부품을 사용한 배터리 탓이다. 미국 정부는 배터리 부품과 니켈, 리튬 등 배터리 핵심 광물을 외국우려기업(FEOC)으로 분류된 기업에서 조달하지 않고, 북미에서 최종 조립한 전기차에 세액공제 혜택을 제공한다. 배터리 부품은 올해부터, 핵심 광물은 내년부터 해당 규정을 적용한다. 미국 정부는 지난달 중국에 있는 대다수 기업을 FEOC로 지정했다. 이에 중국산 배터리 부품을 사용하는 차종들이 보조금 목록에서 대거 제외된 것이다. 재무부는 "자동차 제조사들은 구매자들이 전기차 구매 세액공제를 받을 수 있도록 공급망을 조정하고, 동맹국들과 협력해 일자리와 투자를 미국으로 다시 가져오고 있다"고 밝혔다. EU도 연초부터 핵심 광물의 중국 의존도 줄이기에 나선다. EU는 27개국으로 구성된 이사회와 유럽 의회, 행정부 격인 EU 집행위 간 '핵심원자재법(CRMA)' 협상이 지난해 타결되면서 전기차 배터리 등에 필요한 원자재의 제3국 의존도를 낮추기로 했다. EU의 이같은 조치는 사실상 중국을 겨냥한 것이다. 세부적으로 2030년까지 EU 회원국은 핵심 원자재의 수입원을 다변화해 소비량의 65% 이상을 특정국에 의존하지 않도록 했다. 또 2030년까지 EU는 역내에서 핵심 원자재의 10%를 채굴하고 40%를 가공·처리하며 25%를 재활용한다는 목표도 세웠다. 특히 EU는 핵심 원자재에 '합성흑연'도 포함시켰다. 이는 중국의 흑연 수출통제에 대응하기 위한 조치다. 티에리 브르통 EU 집행위원은 "이러한 조치가 없다면 유럽은 (핵심 광물의) 공급 부족과 원치 않는 (중국에 대한) 종속에 빠질 위험이 있다"고 강조했다. 반면 중국은 지난해 반도체와 배터리 핵심 광물인 갈륨과 흑연을 수출 통제 대상에 올렸는데 올들어 미국과 EU의 규제조치에 대응해 품목을 더 늘릴 것으로 예상된다. 워싱터포스트(WP) 등 외신들은 "갈륨과 흑연 수출통제는 미국과의 경쟁에서 중국이 내놓은 가장 강력한 무기"라며 "화석연료를 끊고 녹색 일자리를 창출하려는 미국의 노력에 타격을 가할 수 있는 대응"이라고 평가했다. 실제 중국은 세계 최대 흑연 생산국이자 미국에 대한 최대 흑연 공급국이다. 미국은 전체 흑연 수입의 3분의 1을 중국에 의존한다. 한국과 일본은 흑연 수요의 90% 이상을 중국에 기대고 있다.
- 경제
2024-01-02
나사, 지구 표면 광물 분포 지도 최초 공개…지하자원 개발·환경오염 예측에 활용

미국 항공우주국(NASA)이 최근 지구 표면 광물 분포 지도를 처음으로 공개했다. 이 지도는 지하자원 개발과 환경 오염 예측 등에 활용될 것으로 전망된다. 나사의 EMIT(Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, 지표면 광물 분진 출처 조사) 임무는 2023년 11월 종료된 연도의 데이터를 활용하여 지구의 건조한 지역에 존재하는 적철광, 괴철광, 카올리나이트와 같은 광물들에 대한 최초의 세계 지도를 제작했다. EMIT는 나사가 진행하는 미션으로, 지표에서 대기를 향해 상승하는 미네랄 분진의 근원을 조사하는 것을 목표로 한다. 이 미션은 2022년 4월, 국제 우주 정거장(ISS)에 장착된 EMIT(Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) 분광기의 운영을 시작으로 본격적으로 진행되고 있다. EMIT은 나사의 제트추진연구소에서 개발한 이미징 분광계를 사용하며, 이 임무를 통해 지구 표면의 광물 구성에 대한 더 자세한 정보를 제공한다. 이 미션은 먼지가 공중에 떠 있는 때에 기후에 미치는 영향을 평가하기 위해 3가지 광물과 추가로 7가지 다른 광물에 대한 수십억 개의 측정값을 수집했다. 약 250마일(410km) 상공에서 지구 표면을 측량하는 EMIT은 지구의 지질학자나 항공기로는 측정하기 어려운 광범위한 지역을 스캔하면서 동시에 동등한 수준의 세부 정보를 효과적으로 수집한다. 현재까지, 이 임무는 지구 중심에서 약 6900마일(11,000km) 너비의 벨트 내 건조 지역을 포함한 연구 영역에서 55,000개 이상의 "장면" [50 x 50마일(80 x 80km) 표면 이미지]를 촬영했다. 이 임무는 또한 17개월 동안 궤도에서 매립지, 석유 시설, 그리고 기타 기반 시설에서 배출되는 메탄과 이산화탄소 기둥을 감지하는 등 다양한 추가 기능을 입증했다. 과학자들은 이 지도를 통해 기후 변화 및 다른 환경적 요인에서 미세 입자의 역할을 모델링하고 연구할 수 있게 됐다. EMIT 과학팀의 일원인 애리조나주 투산에 위치한 행성 과학 연구소의 로저 클라크(Roger Clark) 선임 과학자는 "표면의 화학적 특성을 이해하기 위해서는 이미징 분광학을 활용할 수 있다. 이미징 분광학은 빛의 반사와 흡수를 측정하여 표면의 구성을 파악하는 기술이다"라고 설명했다. 클라크 박사는 이어 "EMIT는 이미징 분광학을 통해 지구 표면의 광물 분포를 조사하는 임무다. EMIT의 데이터는 지구의 기후 변화와 생태계에 미치는 먼지의 영향을 보다 정확하게 이해하는 데 도움이 될 것이다"라고 덧붙였다. 기후 변화 연구 활용 먼지는 대기 중에서 태양 에너지를 흡수하거나 반사하여 지구의 기후에 영향을 미친다. 더 어둡고 산화철이 풍부한 먼지는 태양 에너지를 흡수하여 지구를 따뜻하게 만들 수 있다. 반면 철을 기반으로 하지 않는 더 밝은 먼지는 빛과 열을 반사하여 지구를 냉각시킨다. EMIT의 지도는 지구 표면에서 발생하는 먼지의 종류와 양을 보다 정확하게 파악할 수 있게 해줌으로써, 먼지가 기후에 미치는 영향을 보다 정확하게 예측하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 먼지가 생태계에 미치는 영향 먼지는 바다와 육지에 떨어져 생태계에 영향을 미친다. 바다에 떨어진 먼지는 식물성 플랑크톤의 번식을 촉진하여 수중 생태계를 풍요롭게 만든다. 또한, 육지에 떨어진 먼지는 토양을 비옥하게 하여 식물의 성장을 돕는다. EMIT의 지도는 먼지가 생태계에 미치는 영향을 더 정확하게 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 예를 들어, 먼지가 바다에 미치는 영향을 연구하기 위해 먼지 발생 지역과 바다 사이의 먼지 수송 경로를 추적할 수 있다. 또한, 먼지가 식물 성장에 미치는 영향을 연구하기 위해 먼지 발생 지역과 식물 성장 지역 사이의 먼지 확산 경로를 추적할 수 있다. 아울러 EMIT의 데이터는 광물 먼지 외에도 다양한 다른 연구 분야에 활용될 수 있다. 예를 들어, 희토류 원소와 리튬 함유 광물을 탐색하는 데 사용할 수 있다. 또한, 지구 표면의 식물 종류, 눈과 얼음의 분포, 인간 활동의 흔적 등을 연구하는 데 활용할 수 있다. EMIT의 연구팀은 "EMIT 데이터는 우리의 지구에 대한 이해를 크게 향상시킬 잠재력을 지니고 있음을 인식하고 있다"라고 강조했다.
- IT/바이오
2023-12-22
중국, 안보 우려로 반도체관련 희토류 등 가공기술 수출 금지

중국정부는 21일(현지시간) 희토류의 추출과 분리기술의 수출을 금지했다. 이날 로이터통신 등 외신들은 중국정부가 반도체 재료가 되는 갈륨∙게르마늄 등 희토류에 대한 수출규제에 이어 수출금지에 나선 것은 전략적 광물에서 지배적 지위를 유지하기 위한 조치로 보인다고 보도했다. 중국 상무부는 지난해 12월에 희토류의 가공기술에 대해 국가안전보장과 공공의 이익을 보호하기 위한 목적으로 한 '수출금지∙제한기술 목록'에 추가하는 방향으로 일반국민 의견을 모아왔다. 희토류 금속∙합금재료의 생산기술과 일부 희토류 자석 제조기술의 수출도 금지했다. 미국과 유럽국가들은 독자 희토류 가공산업을 진흥시키는데 힘을 쏟아왔다. 하지만 이번 금수조치는 전기자동차(EV)의 모터와 의료기기, 무기에 사용돼 중국이 사실상 독점상태에 있는 소위 ‘중희토류’에 대한 영향이 크게 미칠 것으로 판단된다. 컨설팅회사 벤치마크 미네랄 인텔리전시는 중국이 전세계 희토류 99.9%의 분리를 차지하고 있으며 미국과 유럽이 신설하고 있는 가공설비는 주로 네오디뮴과 프라세요디뮴 등 경희토류를 다루고 있다. 중국은 올해 8월에 반도체지료의 갈륨과 게르마늄의 수출규제를 도입했다. 12월 1일부터는 EV의 주요재료인 그라파이트(흑연) 제품의 일부도 수출 허가제를 적용했다. 미국 와이오밍주에서 희토류의 광산을 개발하는 아메리칸 레어 어스의 돈 슈월츠 최고경영자(CEO)는 "중국이 시장의 지배적입장의 유지를 밀어붙이고 있다"고 지적했다. 중국은 미국과 유럽의 희토류기업이 고전하고 있는 희토류 정제를 위한 용매추출 공정을 확립하고 있다. 다만 그 기술이 실제로 어느 정도 수출되고 있는지는 분명치 않다. 캐나다의 희토류기업 네오퍼포먼스머티리얼스의 전 CEO 콘스탄틴 칼야노포로스는 "중국정부가 몇년전부터 희토류기술의 수출을 제한해왔다"면서 "모두가 이미 알고 있는 사실이 정식으로 발표된 것 뿐"이라고 말했다.
- 산업
2023-12-22
희토류 금속으로 해양 우라늄 저비용 추출 기술 개발

희토류 금속으로 더 간단하고 저렴하게 해양 우라늄을 추출하는 기술이 개발됐다고 과학기술 전문매체 IFL사이언스가 최근 보도했다. 바다에는 육지보다 약 1000배 많은 우라늄이 있는 것으로 알려졌다. 우라늄은 1789년 발견된 후 도자기의 착색제로 사용되었지만, 현재는 원자력 산업과 의료 분야에서 널리 사용되고 있다. 우라늄은 금보다 더 풍부하고, 붕괴하면서 방출하는 방사선을 통해 쉽게 찾을 수 있다. 일반적으로 우라늄 공급은 수요를 충족할 수 있지만, 최근에는 이러한 추세가 지속되지 않을 것이라는 우려가 제기됐다. 세계가 화석 연료 대신 원자력과 같은 청정에너지로 전환함에 따라 새로운 우라늄 공급원을 찾아야 하는 시대로 접어든 것. 우라늄은 바다에 많이 존재하지만 추출하기 어렵다는 문제가 있다. 희토류 금속으로 해양 우라늄 추출 연구를 주도한 제시카 벨리섹 캐롤란(Jessica Veliscek Carolan) 박사는 "바다에는 육지보다 천 배 이상 많은 우라늄이 있지만, 희석되어 있어 추출하기가 어렵다"고 말했다. 벨리섹 박사는 "가장 큰 도전 과제는 바닷물, 소금, 철이나 칼슘과 같은 광물에 우라늄보다 훨씬 많은 양의 다른 물질이 존재한다는 것"이라고 지적했다. 연구팀은 우라늄과 금속 추출이 가능한 층상이중수산화물(LDH) 물질을 조사했다. LDH 물질은 특정 물질을 추출하도록 조정할 수 있는 양전하와 음전하 층을 가지고 있다. 연구팀은 바닷물과 같은 조건에서 우라늄을 추출하기 위해 LDH 물질에 네오디뮴을 첨가한 결과, 바다에 풍부한 다른 원소보다 우라늄을 선택적으로 흡수하는 데 특히 효과적임을 발견했다. 이 연구는 '에너지 어드밴시즈(Energy Advances)'에 게재됐다. 이 기술은 새로운 우라늄 수집에 유용할뿐만 아니라 원자력 산업에서 발생하는 방사성 폐수를 정화하는 데에도 사용될 수 있다. 벨리섹 박사는 "이러한 물질은 제조가 쉽고 저렴하다는 장점이 있다"며 "대규모 우라늄 추출을 위한 비용 효율적인 선택이 될 수 있다"고 말했다. 희토류 금속은 첨단 산업에 필수적인 소재로, 중국이 전 세계 생산량의 약 90%를 차지하고 있다. 이에 따라 희토류 금속의 안정적인 공급과 가격 안정이 국제 사회의 주요 관심사 중 하나다. 해양 우라늄은 바닷물에 포함된 우라늄을 추출하는 기술 개발로, 기존의 지층 우라늄 추출 기술에 비해 비용이 저렴하고 환경 친화적이라는 장점이 있다. 이번 연구는 희토류 금속을 활용한 해양 우라늄 추출 기술이 희토류 금속의 안정적인 공급과 가격 안정을 도모할 수 있는 동시에, 해양 우라늄의 경제성 확보에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
- 산업
2023-11-02
이탈리아 해군, 드론으로 지중해 희토류 채굴 나선다

이탈리아 해군이 지중해에서 리튬 등 희토류 채굴에 나선다. 유럽 방위 전문매체 디펜스 뉴스는 지난 10월 26일(현지시간) 이탈리아 군 고위관계자를 인용, 이탈리아 해군이 곧 지중해의 해저 희토류 채굴을 검토중이라고 보도했다. 마테오 페레고 디 크렘나고(Matteo Perego di Cremnago) 이탈리아 국방부 차관은 디펜스 뉴스와의 인터뷰에서 "지중해 해저에 희토류가 있다는 것을 알고 있다"며 "바다 밑으로 들어가서 채굴할 수 있다"고 말했다. 희토류 광물과 리튬은 배터리, 휴대폰, 레이저, 위성이나 마이크로칩을 만드는 데 핵심 원료로 서구에서 수요가 매우 높다. 현재 중국이 희토류 매장량이 세계에서 가장 풍부한 것으로 알려졌다. 유럽에서는 육지에서 채굴할 수 있는 희토류를 찾는 작업이 진행 중이지만, 조사에 따르면 바다 밑에도 희토류가 풍부한 지층이 존재한다. 크렘나고 국방부 차관은 해저 희토류 채굴을 보호하고 해저 인터넷 케이블 방어할 수 있을 것으로 예측했다. 그는 이탈리아 해군은 이러한 전략적 노력에 보안을 제공할 수 있는 방법을 계획하기 위해 이미 업계와 논의하고 있다고 덧붙였다. 차관은 "해군은 잠수부, 잠수함, 기뢰 제거기 등을 제공할 수 있으며 무인 기술이 중요할 것"이라고 말했다. 그는 "해저에서 활동 후 수면으로 올라와 태양 에너지로 자율 재충전할 수 있는 드론은 인프라와 해저 채굴을 모니터링할 수 있을 것"이라고 설명했다. 전기자동차 배터리에 필수적이며 전 세계가 가스 연료 차량에서 탈피하는 데 핵심적인 역할을 하는 리튬은 주로 호주와 중국, 남미에서 채굴된다. 유럽은 2050년까지 35배 더 많은 리튬이 필요할 것으로 예측하고 있다. 유럽위원회의 우르줄라 폰 데어 라이엔 위원장은 백색 분말인 리튬이 "곧 석유와 가스보다 훨씬 더 중요해질 것"이라고 말했다. 지난해 발트해에서 발생한 노르드 스트림 가스관 공격 이후 전략적 해저 인프라를 보호해야 할 필요성이 더욱 절실해졌다. 공격 이후 이탈리아 해군은 이탈리아 최대 민간 케이블 공급업체와의 계약의 일환으로 잠수함을 사용해 지중해 해저 인터넷 케이블을 감시하고 방해 행위를 저지하기로 약속했다. 올해 이탈리아는 해저에서 전 세계를 가로지르는 에너지 파이프라인과 인터넷 케이블에 대한 해저 보안을 강화하기 위한 EU의 영구 구조 협력(PESCO) 계획의 새로운 프로젝트를 주도하고 있다. 이탈리아 해군 관계자는 가까운 미래에 파이프라인과 케이블을 순찰하는 해저 해군 드론이 해저에 있는 충전소에 들러 배터리를 충전하고 데이터를 전송하면 몇 달 동안 잠수 상태를 유지할 수 있게 될 것이라고 말했다. 페레고 디 크렘나고 차관은 해저 인프라를 보호하는 해군의 미래 역할은 내년에 이탈리아 라 스페치아(La Spezia)에 문을 열 예정인 새로운 해저 기술 센터에서 기업, 대학, 연구센터, 해군을 한데 모아 연구할 것이라고 말했다. 한편, 환경 단체들은 해저 채굴이 해저의 자연 서식지를 훼손할 것이라고 주장하며 희토류 채굴 중단을 촉구했다. 한국, '탐해3호'로 해저 희토류 탐사 한국도 희토류 등 자원을 탐사하기 위해 한국지질자원연구원에서 '탐해(探海) 3호'를 운용하고 있다. 1868억원에 이르는 대규모 연구개발(R&D) 예산이 투입된 탐해3호는 2023년 7월6일 진수식을 가졌다. 탐해3호는 내년 4월부터 석유가스 등 해저 자원 탐사, 이산화탄소 해저 저장소 선정, 해저지층구조 변화 탐지 등 다양한 임무를 수행할 예정이다. 산업통상자원비가 건조비를 지원했고 지질자원연구원에서 운용하게 된다. 그동안은 탐해 2호가 1997년 취항해 26년여간 물리탐사연구를 수행했다. 지질연이 완성한 '태평양 해저 희토류 지도'에 따르면 태평양 해저 0~5m 기준으로 현재 희토류 매장이 확인된 지역은 159곳에 이른다. 희토류가 비교적 고르게 분포된 남위 30도, 서경 140도 부근 남태평양 1개 지역에서만 약 4860t가량 매장돼 있는 것으로 추정된다. 네오디뮴 등 핵심 5개 희토류의 경제적 가치만 2400억원 가량에 이른다. 연구진은 희토류 매장 지역의 특성을 인공지능(AI)으로 분석해 서태평양 등 매장 가능성이 높은 지역을 추가로 예측하고 있다.
- 산업
2023-10-31
무역협회 "中 흑연 수출통제, 미국 진출 한국 배터리사 영향" 우려

중국이 전기차 배터리 음극재 핵심 소재인 흑연 수출 통제를 선언한 가운데 미국에 진출한 한국 배터리 업체 공장이 중국에서 흑연을 들여오는 데 차질을 빚을 수도 있다는 우려가 제기됐다. 한국무역협회는 30일 '중국 흑연 수출 통제의 영향 및 대응 방안' 보고서를 발간, 수출 통제가 본격 시행되는 12월을 전후로 중국의 흑연 수출 물량이 잠시 줄 수 있다고 내다봤다. 그러나 무역협회는 3개월 안에 수출이 전반적으로 정상화될 것이라고 전망하기도 했다. 무역협회는 "대중국 흑연 수입 의존도가 높은 만큼 중국의 흑연 수출 통제가 시행되면 일시적으로는 수급에 차질이 발생할 수 있겠으나 과거 사례로 보면 약 3개월가량 지난 시점에서 수출 재개가 가능해질 것으로 예상한다"고 밝혔다. 올해 1∼9월 기준 우리나라의 흑연 제품 대중국 수입 의존도는 천연 흑연이 97.7%, 인조 흑연은 무려 94.3%를 차지했다. 무역협회는 보고서에서 중국이 과거 흑연 수출 통제를 시행한 2006년 9월의 사례를 분석했다. 당시 9월과 10월 중국의 흑연 수출이 전년 동기 대비 각각 24.4%, 4.8% 감소했지만 3개월 뒤인 11월부터는 다시 수출이 정상화됐다. 중국은 2006년 일부 흑연 제품의 수출을 허가 방식으로 바꾸는 수출 통제에 들어가면서 2∼3개월가량 수출 지체 현상이 나타났지만 이후 다시 수출이 재개됐다는 분석이다. 중국 정부는 작년 12월 '수출 금지·제한 기술 목록' 개정안을 발표하면서 희토류 자석 제조 기술을 수출 규제 대상 목록에 추가해 희토류 기술 통제 범위를 확대했다. 더불어 중국은 지난 20일 이차전지 음극재 핵심 원료인 구상흑연 등 고(高) 민감성 흑연을 수출 통제 대상에 포함시켜 국내외 관련 업계를 긴장시켰다. 중국 상무부와 해관총서(세관)가 발표한 '흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고'에 따르면 수출 통제는 올해 12월 1일부터 적용된다. 공고에 따르면 기존 수출 통제 대상이던 인조흑연뿐만 아니라 이차전지 음극재용 고순도 천연흑연 등을 통제 대상에 새롭게 포함시켰다. 다만 중국의 이번 흑연 수출 통제 목록 추가는 미중 갈등 속에서 미국을 향한 경고성 조치라는 분석이 나와 미중 전략 경쟁이 본격화하기 전인 2006년 중국의 첫 흑연 수출 통제 사례와 단순 비교는 맞지 않는다는 지적도 있다. 게다가 중국은 지난 8월부터 첨단 반도체 제조에 쓰이는 갈륨·게르마늄 관련 품목의 수출을 통제한 데 이어 이번에 흑연 수출 통제까지 강화한 것을 두고 미중 갈등 속에 산업용 핵심 광물을 '무기화'하려는 의도로 풀이된다. 도원빈 무역협회 연구원은 "이번 중국의 수출 통제 조치는 미국에 대한 보복성 조치로 해석되는 만큼 향후 미·중 관계가 악화할 경우 미국에 공장을 둔 우리 배터리 기업으로의 수출 허가가 지연·반려될 가능성도 있다"고 말했다. 도 연구원은 중국 의존도를 완화하기 위해 "중·장기적으로 모잠비크, 브라질, 일본 등으로 흑연 수입선을 다변화하고, 배터리 산업에서 흑연을 대체할 수 있는 실리콘 음극재 기술을 개발해 공급망 리스크를 낮추는 것이 필요하다"고 지적했다.
- 산업
2023-10-30
전기차 핵심 소재 '희토류 영구자석' 국내 생산…성림첨단산업 공장 준공

전기자동차 구동모터의 핵심 소재인 희토류 영구자석이 이제 국내에서 생산된다. 산업통상자원부는 27일 전기차 구동모터 핵심 부품인 네오디뮴계 희토류 영구자석을 생산하는 성림첨단산업의 대구 현풍 공장이 이날 준공돼 네오디뮴 영구자석이 국내에서 처음 생산된다고 밝혔다. 희토류의 일종인 네오디뮴은 강력한 자력을 지녀 모터 제품의 소형화, 경량화, 고효율화를 구현하는 데 필수 소재로 쓰인다. 네오디뮴 자석은 현재 알려진 것 중에서 가장 강한 영구자석이다. 전기차의 80% 이상이 모터에 네오디뮴을 주축으로 한 희토류 영구자석을 사용한다. 통상적으로 전기차 1대의 구동모터에 네오디뮴이 약 1.6㎏ 사용된다. 한국은 그동안 전기차 모터를 만드는 네오디뮴 영구자석을 중국에 거의 전적으로 의존해왔다. 중국은 작년 세계 희토류 영구자석의 94%를 생산했고, 한국은 수요의 90% 이상을 중국에서 수입했다. 정부와 업계는 절대적이던 네오디뮴 영구자석 중국 의존도가 낮아지면서 전기차 공급망이 강화되는 계기가 될 것으로 기대하고 있다. 성림첨단산업의 새 공장은 앞으로 연간 1000t의 네오디뮴 영구자석을 생산할 예정이다. 이는 전기차 약 50만대에 사용될 수 있는 양이다. 지난해 국내 전기차 생산량은 35만대 수준이다. 전기차 생산이 급증하는 추세를 감안해도 앞으로 희토류 영구자석 자급 효과가 상당히 클 것으로 기대된다. 미중 갈등 속에서 중국은 희토류 영구자석 등 각종 자원을 무기화하겠다는 의도를 종종 드러내고 있다. 중국 정부는 작년 12월 '수출 금지·제한 기술 목록' 개정안을 발표하면서 희토류 자석 제조 기술을 수출 규제 대상 목록에 추가해 희토류 기술 통제 범위를 확대했다. 미국 정부는 지난 17일(현지시간) 중국에 수출할 수 있는 첨단 반도체의 범위를 줄이는 추가 제한 조치를 발표, 중국에 대한 인공지능(AI) 칩과 반도체의 수출 규제를 더욱 강화했다. 그러자 중국은 3일 후인 지난 20일 이차전지 음극재 핵심 원료인 구상흑연 등 고(高) 민감성 흑연을 수출 통제 대상에 포함시켜 국내외 관련 업계를 긴장시켰다. 중국 상무부와 해관총서(세관)는 20일 '흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고'를 발표했다. 수출 통제는 올해 12월 1일부터 적용된다. 한국으로서는 배터리 소재용 핵심 광물부터 첨단산업에 쓰이는 다양한 소재와 부품의 자급화와 다변화 노력이 시급한 상황이다 한편, 성림첨단산업은 희토류 영구자석을 만드는 원료인 네오디뮴 원료의 수급선도 중국에서 호주, 베트남 등으로 다변화해 내년부터 중국 외 지역에서도 네오디뮴을 들여오는 방안을 추진하고 있다. 정부는 성림첨단산업을 '유턴 기업'으로 지정해 116억원의 보조금을 지급하는 등 영구자석 자립화 측면 지원에 나섰다. 앞서 정부는 대구를 미래차 전기차 모터 소부장(소재·부품·장비) 특화 단지로 지정해 영구자석에서부터 구동모터, 구동모듈로 이어지는 전기차 모터 산업의 완결된 공급망 구축을 유도하고 있다. 장영진 산업부 1차관은 이날 준공식에 참석해 "글로벌 공급망 교란이 상시화되면서 주요 품목에 대한 국내 공급망 안정화가 중요하다"며 "소부장 특화 단지가 국내 공급망 안정화과 내재화에 구심점이 될 수 있도록 정부는 전폭적으로 지원할 계획"이라고 밝다.
- 경제
2023-10-27
중국, 배터리 기술 혁신 새 희토류 발견

배터리 산업에 혁신을 가져올 수 있는 새 희토류가 중국에서 발견됐다. 중국 내몽골의 바얀오보(Bayan Obo) 광산에서 새로운 갈색 흑색 광석 '니오보바오타이트'를 찾아냈다. 영국 매체 테크라운드 최신호는 이 광석에는 희토류 니오븀(Niobium)이 풍부하게 함유되어 있다며 니오븀은 전자 제품, 비행기 제조, 배터리 등에 사용되는 중요한 금속이라고 전했다. 연구에 따르면, 니오븀은 배터리의 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 배터리에 니오븀을 주입하면 기존의 리튬 이온 변형에 비해 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있다. 싱가포르 국립대학교의 안토니오 H. 카스트로 네토(Antonio H. Castro Neto) 교수는 "중국은 이 니오븀의 양과 질에 따라 자급자족 할 수 있다"고 말했다. 브라질, 니오븀 공급 지배 브라질은 글로벌 기준에서 니오븀의 세계 최대 공급 국가이며, 캐나다가 그 뒤를 잇고 있다. 브라질에서는 브라질 금속광산회사(CBMM)가 다양한 기관과 공동으로 리튬 배터리에 니오븀을 적용시키기 위해 대학과 연구센터, 배터리 제조업체 등과 협력하고 있다. 스웨덴에서도 최근 니오븀을 포함한 희토류 1백만 톤 이상이 발견되어 유럽에서 가장 큰 매장량을 자랑하고 있다. 희토류 원소는 전기자동차와 풍력 터빈을 비롯해 미사일 유도 시스템이나 레이더 시스템과 같은 방위 장비에 이르기까지 다양한 제품을 제조하는 데 없어서는 안 될 필수 요소이다. 희토류 발견의 의의 새로운 희토류 발견은 중요한 역할을 한다. 니오븀과 다른 희토류 원소는 전자 제품과 기술 발전에 필수적이며, 제품의 강도 향상과 전자기기 배터리의 효율적인 충전을 촉진한다. 이러한 원소들은 다양한 분야에서 사용되므로, 세계 여러 국가는 외부 공급 의존도를 줄이고, 안정된 신뢰할 수 있는 공급망을 유지하기 위해 자국 내 새로운 희토류 원천을 찾는 것을 중요시한다. 중국은 세계 희토류 원소의 60%를 공급하며 상당한 광물 가공 능력을 갖추고 있어, 많은 국가들이 필수 무역 파트너로 여기고 있다. 예를 들어, EU는 청정 에너지로의 전환과 관련한 중요 광물을 얻기 위해 중국에 98% 의존하고 있다. 특정 국가 의존도 해소가 관건 우리나라는 희토류의 자급률이 낮아 대부분 수입에 의존하고 있다. 산업통산자원부에 따르면 희토류 수입의존도가 니오븀 베트남 91%, 마그네슘 중국 84%, 텡스텐 중국 65%, 기타 희토류 중국 50% 순으로 확인됐다. 희토류의 가격이 상승하면 배터리 생산 비용이 증가하여 배터리 가격이 상승할 수 있다. 이는 전기차의 가격 상승으로 이어져 전기차 보급에 걸림돌이 될 수 있다. 중국이 희토류 물질의 수출을 제한할 경우 우리나라 반도체와 배터리 산업은 큰 타격을 입을 수 있다. 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 소속 노용호 국민의힘 의원은 지난 10일 "특정 국가 의존도가 높은 코발트와 리튬, 니켈, 망간 등 이차전지 원료를 비롯해 첨단산업에 필수적인 광물 공급망을 다각화하고 분산화해야 한다"고 말했다. 중국, 흑연 수출 통제 한편, 중국 정부는 이차전지 핵심 원료인 구상흑연 등 고(高)민감성 흑연을 수출 통제 대상으로 분류했다. 중국 상무부와 해관총서(세관)는 20일 '흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고'를 발표했다. 수출 통제는 2023년 12월1일부터 적용된다. 수출 통제 대상이 된 품목은 고순도(순도 99.9% 초과), 고강도(인장강도 30Mpa 초과), 고밀도(밀도 ㎤당 1.73ｇ 초과) 인조흑연 재료와 제품, 그리고 구상흑연과 팽창흑연 등 천연 인상흑연과 제품이다. 중국 상무부 대변인은 이날 홈페이지에서 "기존에 임시 통제됐던 구상흑연 등 고민감성 흑연 품목 3종을 이중용도 품목(민간 용도로 생산됐으나 군수 용도로 전환 가능한 물자) 통제 리스트에 포함시켰다"고 밝혔다. 흑연은 이차전지 음극재 원료로 중국 의존도가 높은 한국에도 파장이 우려된다. 산업통상자원부에 따르면 한국은 2021년 기준 인조흑연의 87%, 천연흑연의 72%를 중국에서 수입했다. 앞서 중국은 지난 8월 첨단 반도체 제조에 쓰이는 갈륨과 게르마늄 관련 품목의 수출을 통제한 데 이어 흑연까지 제한해 자원을 무기화 하는 게 아니냐는 우려가 현실로 나타나고 있다.
- 생활경제
2023-10-20
중국, 새로운 희토류 광석 발견...글로벌 공급망 파장

희귀 광물 매장량이 가장 많은 중국에서 또 다른 새로운 광물이 발견됐다. 특히 반도체나 군사 무기에 주로 사용되는 희토류의 경우, 중국이 세계 매장량 1위를 차지하고 있다. 미국과 서방, 일본을 비롯한 주요국들이 중국 의존도를 줄이고 있는 가운데 매우 귀중한 이전 볼 수 없었던 새로운 광물이 발견돼 글로벌 공급망에 비상이 걸렸다. 과학 전문매체 '라이브사이언스(LiveScience)'는 중국 사우스차이나 모닝포스트(South China Morning Post)의 보도를 인용, 중국 과학자들이 초전도 특성으로 가치가 높은 희토류 원소를 포함한 새로운 광석을 발견했다고 전했다. 내몽골 바얀오보(Bayan Obo) 광산에서 발견된 '니오보바오티트(niobobaotite)'라는 광물은 나이오븀, 바륨, 티타늄, 철, 염화물로 구성됐다. 이 광물에는 초전도체 역할로 배터리 기술에 혁명을 일으킬 수 있는 귀중한 금속인 나이오븀이 포함 돼 있어 학계와 업계의 주목을 받고 있다. '나이오븀'은 현재 강철 생산에 주로 사용되며 무게를 많이 추가하지 않고도 강도를 높일 수 있다고 알려졌다. 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에 따르면, 다른 합금을 만들거나 저온에서 초전도체 특성을 가져 입자 가속기 및 기타 첨단 과학 장비에서 발견될 수 있다. 중국원자력공사(CNNC)는 바얀 오보 광산에서 2023년 10월3일 발견됐으며, 검은 갈색을 띤 광석은 광산에서 발견된 17번째 새로운 종류로, 해당 지역에서 발견된 150종의 새로운 광물 중 하나라고 설명했다. 싱가포르 국립대학교(NUS) 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 안토니오 H. 카스트로 네토(Antonio H. Castro Neto)는 "이 나이오븀의 양과 품질에 따라 중국은 자급자족이 가능해질 수 있을 것"이라고 전했다. 현재 중국은 나이오븀 95%를 수입하는 것으로 알려졌다. 브라질은 희토류 금속의 세계 최대 공급국이며, 캐나다가 뒤를 쫓고 있다. 미국 지질 조사국(US Geological Survey)에 따르면, 네브래스카 남부에 나이오븀 광산과 가공 시설을 개설하는 프로젝트가 진행 중이다. 엘크 크릭 크리티컬 미네랄 프로젝트(Elk Creek Critical Minerals Project)는 미국에서 유일한 나이오븀 광산이 될 것으로 보인다. 또한 연구자들은 나이오븀-리튬, 나이오븀-그래핀 배터리를 개발하기 위해 노력 중으로, 이 금속의 수요는 앞으로 더욱 증가할 수 있다. 이러한 배터리는 리튬과 함께 사용될 경웅, 화재 위험을 줄일 수 있다고 알려졌다. 나이오븀-리튬 배터리는 기존 리튬 배터리 보다 충전 속도가 빠르고 자주 충천할 수 있다는 장점을 지녔다. 지난 5월, NUS산하 첨단2D 재료 연구센터(CA2DM) 연구원들은 나이오븀-그래핀 배터리가 리튬 이온 배터리에 비해 10배 더 긴 약 30년 동안 지속될 수 있으며, 10분 미만의 시간 안에 완전 충전될 수 있다고 발표하기도 했다. 한편, 한국의 13개 주요 광물 수입액은 16조5000억원에 달하는 것으로 알려졌다. 이 가운데 리튬과 주석, 안티모니를 비롯한 8개 광물의 수입 의존도는 50%를 넘었다. 2021~2022년 주요 광물 국가별 수입 현황에 따르면, 리튬의 중국 의존도는 64%, 나이오븀의 베트남 의존도 91%, 희토류 중국 의존도는 50%로 각각 나타나 특정 국가에 의존도가 지나치게 높다는 우려를 낳고 있다.
- 산업
2023-10-16