희토류 회수 및 재활용 나라별 기술

[디지털비즈온 김맹근 기자] 미국은 국립연구소와 대학을 중심으로 친환경 파일럿 플랜트와 저비용･고효율 기술 개발을 추진 중이며, 대체 공급 원료(석탄재, 광산 폐기물 등)에서 희토류를 추출하는 기술에 초점을 맞추고 있다. 미국 에너지부(DOE) 산하 CMI의 주도로 희토류 회수 및 추출 연구가 이루어지고 있으며, 특히 석탄재와 광산 폐기물로부터 희토류 추출 연구에 초점을 맞추고 있다.

EU는 유럽의 순환경제 강조 및 폐기물 재활용 정책에 따라 영구자석에서의 희토류 회수 및 재활용 기술개발 확대하고 있다. 영구자석으로부터 희토류 추출 효율을 높이기 위한 화학적 도금 박리 기술과 이를 기반으로 하는 전처리 자동화 공정의 실증 연구 진행 중이다. 환경오염이 심각한 용매 추출법을 대체하기 위한 건식 공정, 바이오리칭 등 저비용･친환경 기술을 개발 중이다.

일본은 희토류 재활용 관련 최고 기술국으로, 2010년 이후 정부의 적극적인 지원으로 상용화 가능한 수준의 기술개발 완료 및 공정 개선 지속 추진에 있다. 일본 정부가 적극 추진한 희토류 관련 리사이클 기술개발 정책에 힘입어, 일본은 전처리-추출-분리 기술 모두 상용화 가능한 수준의 실증 기술을 확보한 것으로 판단한다. 닛산, 도요타, 혼다 등 자동차 제조업체는 산-학 연계를 통해 공정 개선과 친환경 기술개발 중이다.

중국은 세계 희토류 생산량의 대부분을 차지하는 중국은 재활용보다는 광산으로 부터의 공급 및 생산 효율성 향상에 주력한다. 희토류 광물이 풍부한 중국은 폐제품의 재활용보다는 주로 광산 채굴 시 생산 효율성 향상에 초점을 맞추어 기술개발 추진하고 있다.

다만, 자국 내에 희토류 제조 공정을 보유하고 있는 만큼 양질의 스크랩 접근이 쉽고 사용 후 폐기물에 비해 공급 또한 용이하기 때문에, 제조공정 스크랩 내 희토류의 재활용률 향상을 위한 연구가 기업 중심으로 수행되고 있다. 네오디뮴 영구자석 경우, 향후 시장의 수요가 폭발적으로 증가하고 단일 합금으로서 희토류가 가장 많이 포함되어 있음을 고려하여 최근 영구자석의 재활용에도 관심을 보이고 있다.

대한민국은 정부 R&D 투자를 통해 출연연과 대학을 중심으로 희토류 회수 및 재활용 연구이다. 영구자석 위주로 수행 중이며 선도국(일본) 대비 기술 수준은 73.4% 수준이다. 정부의 R&D 투자를 통해 한국지질자원연구원, 한국생산기술연구원, 고등기술연구원과 대학을 중심으로 형광체와 영구자석의 재활용을 위한 기술개발 중이다.

폐영구자석 재활용 기술을 포함한 희토류 제련을 위한 기술은 정부 R&D 투자를 통해 출연 및 대학 중심으로 수행중이며 일부 기술에 대해 파일럿 규모 실증화 연구가 이루어진다. 전처리 기술의 경우 일반적 파･분쇄가 주를 이루고 있으며 영구자석에서 희토류의 회수율 향상을 위해 불활성 가스 조건 하에서 파･분쇄 기술개발 중이다.

한국지질자원연구원과 한국생산기술연구원에서 영구자석 재활용을 위한 희토류 회수 기술을 개발 중이며 용매 추출 분리법 기반의 파일럿 및 재제조 실증 단계이다. 한국지질자원연구원은 영구자석으로부터 희토류를 추출하는 황산복염침전법, 선택 염화법과 전해정련을 이용한 고순도 네오디뮴 회수 기술개발(’20), 성림희토금속과 협업하여 희토류 회수 파일럿 공정 실증 완료된다.

결과적으로 재활용 활성화를 위한 제품설계 기술과 기존 인프라를 활용한 기술개발 필요하다. 제품 설계시 재활용을 고려한 재활용 친화적인 디자인(조성 설계)에 대한 고려와 재활용 만으로는 수요에 대한 전량 확보가 불가능하므로, 재활용 기술의 개발과 함께 대체 및 저감 기술을 포함한 희토류 공급망 안정화를 위한 종합적인 기술개발 필요하다.

자원생산 기술(광물의 가공 및 정･제련)과 재활용 기술은 크게 상이하지 않으므로, 재활용 기술개발에 정･제련 기업과 연계한 인프라 지원 방안과 기술개발 필요하다.