희토류에 대한 수요는 향후 몇 년간 급증할 것으로 예상된다. 이는 희토류가 친환경 에너지 전환에서 차지하는 역할이 점점 더 무시할 수 없게 되기 때문이다. 희토류 원소의 약 20%가 시장 가치의 80%를 차지하며, 이는 파레토 원칙과 80-20 분배 법칙을 다시 한 번 입증한다.
맥킨지 연구에 따르면, “2022년 59킬로톤(kt)에서 2035년 176kt로 희토류 자석 원소의 글로벌 수요가 3배로 증가할 것으로 예상된다.”
맥킨지는 이 추세를 전기차(EV) 채택의 강한 성장세, REE를 구리 코일 자석으로 대체하는 속도보다 빠른 속도, 풍력 발전의 재생 에너지 용량 확장 속도가 높다는 점에 기인한다고 설명했다.
현재 생산량과 프로젝트 파이프라인이 부족해 같은 기간 동안 60kt의 공급 부족, 즉 예상 수요의 약 30%가 발생할 수 있다고 지적했다.
자성 REE(주로 네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 테르비움)는 고효율 전기 모터에 필수적이다. 이 목적으로 MP 머티리얼즈(NYSE:MP)는 국가 안보에 중대한 중요성을 지니고 있으며, 국내 유일의 운영 중인 희토류 광산인 마운틴 패스(Mountain Pass) 광산을 운영하고 있다.
MP 머티리얼즈는 수직 통합에 대규모 투자를 진행 중이며, 애플(NASDAQ:AAPL)과 협력해 텍사스에 세계 최초의 완전 통합형 희토류 자석 제조 시설을 건설 중이다.
맥킨지는 시장이 공급 집중 위험에 취약하다고 지적한다. 중국은 전 세계 희토류 광산 생산의 60% 이상과 정제량의 80%를 차지하며, 맥킨지는 2035년까지 중량 희토류가 주로 아시아태평양 지역에서 생산 및 정제될 것으로 추정한다.
중국이 최근 특정 중·중량 희토류 수출을 제한하면서 지정학적 우려가 고조되었지만, 규제 반발과 허가 및 환경 영향 평가에 대한 지속적인 구조적 제약은 전 세계 다른 지역에서도 지속되고 있다.
맥킨지는 중국 생산량이 부족분을 메우더라도 지정학적 위험이 시스템에 부담을 줄 수 있다고 추정한다.
주로 우라늄 생산업체 에너지 퓨얼스(AMEX:UUUU)는 희토류 가공 분야로의 다각화 노력으로 주목할 만하다. 에너지 퓨얼스의 유타주 소재 화이트 메사 공장(White Mesa Mill)은 희토류 원료인 모나사이트 모래를 가공할 수 있으며, 분리된 네오디뮴-프라세오디뮴의 상업적 생산을 달성했다.
재활용은 부분적인 해결책이 될 수 있지만, 연구는 그 한계를 지적한다. 자석 생산 과정에서 발생하는 사전 소비 단계의 폐기물은 주로 중국에 집중되어 있으며, 이미 회수 용량에 근접해 있다.
소비 후 스크랩(전자제품, 전기차, 가전제품에 사용된 자석)은 미래의 잠재력이 있지만, 수집률이 낮고 분해가 복잡하기 때문에 현재 시스템에서는 회수가 경제적으로 어렵다. 대부분의 REE 자석은 제련 과정에서 슬래그로 남거나 다른 금속과 함께 파쇄된다.
소비 후 제품에서 자석을 분리하는 어려움은 시장이 새로운 방법을 탐색하도록 이끈다. 로봇 분해, 수산화금속 분리, 수소 기반 공정 등 옵션이 유망하지만, 여전히 초기 단계에 있다.
이러한 기술을 산업 수요에 맞추어 확대하는 데는 추가로 10년이 소요될 수 있다.
맥킨지는 2035년까지 전 세계 희토류 원소 재활용 시스템이 사전 소비 단계에서 40kt, 사후 소비 단계에서 41kt의 폐기물을 생산할 것으로 추정한다. 이는 부족 문제를 완화할 수는 있지만 완전히 해소하지는 못할 것이다.
이미지 출처: Shutterstock
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