현재 글로벌 청정 에너지 전환의 핵심은 겉으로는 보이지 않지만 중요한 재료인 희토류 자석에 의존하고 있습니다. 전기 자동차, 해상 풍력 터빈, 최신 스마트폰, 첨단 방어 시스템 등 모두 이 중요한 구성 요소에 의존합니다. 그러나 희토류 자석의 글로벌 공급망은 고도로 집중되어 있을 뿐만 아니라 환경 비용도 많이 들고 지정학적 변동에 매우 취약합니다. 이러한 상황에 대응하여 스웨덴 웁살라 대학교 연구팀은 보다 친환경적이고 탄력적인 대안을 모색하기 위해 노력하고 있습니다.
웁살라대학교 재료화학과 마틴 살버그(Martin Sahlberg) 교수는 희토류 자석 공급은 기술적인 문제일 뿐만 아니라 심오한 지정학적 문제임을 분명히 지적했다. 현재 중국은 희토류 가공 및 자석 생산 분야에서 지배적인 위치를 차지하고 있습니다. 이러한 높은 의존도는 청정에너지와 첨단 제조업의 공급 안보를 국제 무역 마찰 위험에 크게 노출시킵니다.
희토류 생산 자체가 심각한 환경 문제에 직면해 있습니다. 추출 과정에서 희토류 원소를 분리하려면 독성이 강한 화학 물질을 대량으로 사용해야 하는 경우가 많으며, 퇴적물에는 방사성 원소가 포함되는 경우가 많습니다. 생산과정을 흔히 '더러운 산업'이라고 부른다. 사실, 희토류 원소는 지각에 절대적으로 부족한 것은 아닙니다. 진짜 어려움은 어떻게 고급 광물 매장지를 찾아 환경 친화적인 방식으로 분리, 정제하는가에 있습니다.
스웨덴은 이 분야에서 상당한 자원 잠재력을 갖고 있습니다. 스웨덴의 키루나(Kiruna)와 베르슬라겐(Berslagen), 그레나(Grena) 인근의 노라 셸(Nora Schell) 등지에서 희토류 매장지가 발견된 것으로 파악된다. 특히, 키루나(Kiruna) 지역의 페르 가이어(Per Geyer) 광산 지역은 거대 광산업체인 LKAB에 의해 유럽에서 가장 큰 희토류 산화물 매장지로 인정되었으며, 추정 매장량은 130만 톤 이상입니다. Sahlberg는 스웨덴이 희토류 자원 추출에 있어 탁월한 국제 경쟁 조건을 갖추고 있다고 믿습니다.
단일 생산원에 의존하는 현재의 패턴을 깨기 위해 Salberg 연구팀은 전통적인 광산 사고 방식을 바꾸고 있습니다. 전통적인 모델에서 광산 개발은 종종 특정 금속(예: 철, 구리 또는 금)에 초점을 맞추고 나머지 구성 요소는 폐기물로 간주됩니다. 팀은 "주방 냉장고" 자원 통합 개념을 제안했습니다. 즉, 스웨덴 광물 매장지의 원소 조성에 대한 포괄적인 조사를 수행하고, 화학적 조성을 정확하게 매핑하고, 실제로 사용 가능한 원소 "레시피"를 기반으로 새로운 자석을 맞춤화하는 것입니다.
이 연구 개발 모델은 폐기물을 원천적으로 줄이고 기존 매장지의 모든 요소 활용을 극대화하는 것을 목표로 합니다. 지역 광물의 화학적 특성을 기반으로 한 목표 설계를 통해 에너지 집약적이고 오염도가 높은 정화 단계를 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 정제 및 제조 시 환경에 미치는 영향도 크게 줄일 수 있을 것으로 예상됩니다.
Salberg는 현재 프로젝트가 이론 물리학자, 지질학자 및 재료 엔지니어와 같은 학제간 인력을 모아 원광석에서 완성된 자석까지 효율적이고 깨끗한 경로를 공동으로 개발했다고 말했습니다. 그는 이것이 기초과학연구일 뿐만 아니라 전략적 중요성이 큰 산업기술 탐구임을 강조했다. 자원 매장량, 저렴한 에너지, 환경 친화적 기술이라는 이점을 바탕으로 스웨덴은 이 분야에서 돌파구를 모색하고 글로벌 희토류 공급망의 다양화와 녹색 전환을 위한 실질적인 경로를 제공하려고 노력하고 있습니다.