여러분야에서 쓰이는 희토류는 무엇일까

희토류 원소(稀土類元素, 영어: rare earth elements, rare earth metals, REE) 는 화학적·전기적·자성적·발광적 특징과 함께 탁월한 방사선 차폐 등 여러분야에서 쓰이고 있으며, 주기율표의 17개 화학 원소의 통칭으로, 스칸듐(Sc)과 이트륨(Y), 그리고 란타넘(La)부터 루테튬(Lu)까지의 란타넘족 15개 원소를 말한다. 
 
이들을 묶어 희토류로 통칭하는 이유는 서로 화학적 성질이 유사하고 광물 속에 그룹으로 함께 존재하기 때문이다.
희토류라는 이름이 붙기는 했으나, 불안정 원소인 프로메튬을 제외하면 지구의 지각에 상대적으로 풍부하게 분포한다. 
세륨은 68 ppm으로, 지각을 구성하는 원소 중 25번째로 풍부한 원소로 구리와 유사한 양이다. 
그러나 지구화학적 성질로 인해, 희토류 원소는 경제성 있는 농축된 형태로는 거의 산출되지 않는다.
광물 형태로는 희귀한 원소이므로 이러한 관점에서 "희토류"라는 이름이 붙게 되었다. 
희토류 원소를 포함한 광물 중 처음 발견된 건 스웨덴의 위테르뷔에서 발견된 가돌리나이트이다. 
많은 희토류 원소가 위테르비의 지명에서 기원한 이름을 가지고 있다.



희토류 특징
화학적 성질
희토류 원소는 화학적으로 매우 유사하며, 주로 삼가양이온(RE³⁺) 형태로 존재하며, 원소는 경도, 전도성, 자성 등에서 독특한 물리적 성질을 가지고 있어 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다.

희귀성
'희토류'라는 이름과는 달리, 실제로는 지각에서 비교적 널리 분포되어 있습니다. 
그러나 이들 원소는 고농도로 존재하는 광물이 적고, 추출 및 정제 과정이 복잡하고 비용이 많이 듭니다.

 

희토류 산지
세계의 희토류 산출량 (1950~2000)

1948년까지는 인도와 브라질의 모래 광산이 희토류의 주요 생산지였다. 

1950년대 들어 남아프리카 공화국이 새로운 희토류의 주요 산지로 떠올랐다. 

1960년대에서 1980년대까지는 미국 캘리포니아주 남부의 마운틴패스 광산이 주 산지였다.

현재 인도와 브라질, 남아프리카 공화국에서도 희토류 원소가 산출되기는 하지만, 세계 희토류 생산지 1위는 중국이다. 

중국은 세계 희토류 원소 공급의 37%를 차지하며, 거의 대부분 내몽골 지방에서 산출된다.

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희토류 활용
희토류가 주목받는 것은 독특한 화학적·전기적·자성적·발광적 특징과 함께 탁월한 방사선 차폐 효과를 가지고 있기 때문이다. 

광섬유 제조에 사용되는 가돌리늄이나 어븀은 미량만 첨가해도 빛의 손실이 일반 광섬유의 1%까지 낮아진다. 

터븀을 사용한 합금은 열을 가하면 자성을 잃고 냉각시키면 자성을 회복하는 특성을 이용해 정보를 입력·기록할 수 있는 음악용 MD나 광자기디스크를 만드는 데 이용된다. 

이 밖에도 스마트폰, 하이브리드 자동차, 고화질TV, 태양광 발전, 항공우주산업 등 첨단산업에서는 희토류가 안 쓰이는 곳이 없다.



희토류 활용을 예를 들어 본다면,

전자제품
스마트폰, 컴퓨터, 디스플레이, 반도체 등 다양한 전자기기에서 희토류 원소가 사용됩니다.
예를 들어, 네오디뮴(Nd)은 강력한 영구자석의 주요 성분으로, 하드 드라이브나 스피커, 전기 자동차 모터 등에 사용됩니다.

재생 에너지 : 풍력 터빈, 하이브리드 및 전기 자동차의 배터리 등에서 중요한 역할을 합니다.

국방 산업 : 레이더, 미사일 시스템, 항공기 엔진 등에도 희토류 원소가 필요합니다.

광학 : 유로퓸(Eu)은 형광등과 LED 디스플레이의 형광체로 사용됩니다.

촉매 : 석유 정제 촉매, 자동차 배기가스 정화 장치 등에서 세륨(Ce)과 같은 원소가 사용됩니다.
 


희토류 환경 오염
희토류 원소를 캐고, 정제하고 재활용하는 과정을 섬세히 하지 않을 때 심각한 환경오염이 발생한다. 

특히 토륨이나 우라늄을 뽑아내는 과정에서 방사능을 내 뿜는 선광이 그 위험 중 하나이다.

유독성의 산성물질이 정제과정에서 사용되는 것또한 문제 중 하나이다.

이러한 희토류를 부적절하게 다루는 것은 심각한 환경오염을 초래할 수 있는데 2010년 5월, 중국은 자연과 자원을 보호하기 위해 불법광산을 집중단속 하겠다고 발표하였다. 

이 캠페인은 남부지역에 집중될 것으로 예상된다.

 작거나 시골에 있는, 불법적인 광산들은 유독성의 폐기물들을 특히나 물에 버리기 쉽다.

그러나 심지어 많은 양의 희토류가 정제되고 있는 몽골리아의 바오토우(Baotou)에서도 많은 환경오염을 일으키고 있다.



희토류  공급 문제
희토류는 특정 국가에서 편중되어 채굴되기 때문에, 글로벌 공급망이 불안정해질 가능성이 있습니다.
특정 국가들이 희토류를 전략적 자원으로 간주하게 만들며, 희토류 채굴 및 정제의 독점이 국제 무역과 정치에 영향을 미치기도 합니다.