‘여기’에 희토류 금속 넘쳐난다 [사이언스 브런치]

사화산은 현재는 물론 미래에도 화산 활동이 없을 것으로 추정되는 화산을 말한다. 그런데 이런 사화산의 마그마에는 철분이 풍부하고, 그 속에는 희토류 원소들이 풍부하게 농축돼 있을 것이라는 연구 결과가 나왔다. 사이언스 제공

희토류 원소는 원소 주기율표에서 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)과 란타넘(La)부터 루테튬(Lu)까지 란타넘족 15개를 포함한 17개 원소를 말한다. 지구의 지각에서는 상대적으로 풍부하게 분포하고 있지만, 광물 형태로는 희귀하기 때문에 희토류라고 부른다. 희토류는 가벼운 희토류와 무거운 희토류로 나누는데, 스마트폰, 배터리, 자석, 촉매, 조명, 기타 특수 응용 분야에서 사용된다. 전기차 개발, 풍력 터빈 같은 재생 에너지 기술과 미사일 등 군사 장비에 사용된다. 이 때문에 최근 많은 나라에서 희토류 확보에 열을 올리고 있다.

이런 상황에서 호주 국립대(ANU), 중국 국립과학원대 공동 연구팀은 사화산 속에는 희토류 원소로 가득 차 있을 가능성이 매우 높다고 29일 밝혔다. 이 때문에 사화산이 희토류 원소의 새로운 공급처가 될 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이번 연구 결과는 지구과학 분야 국제 학술지 ‘지구화학 관점 회보’ 9월 24일 자에 실렸다.

매장량을 기준으로 희토류 원소가 가장 많은 국가는 중국이며, 그다음으로 브라질, 러시아 등이다. 미국도 상당량이 매장돼 있는 것으로 알려져 있으며, 유럽에서는 스웨덴이 희토류 원소 주요 매장지로 알려져 있다. 많은 나라가 재생 에너지 기술과 첨단 전자기기에 막대한 투자를 하고 있기 때문에 희토류에 대한 수요는 급증하고 있다. 희토류에 대한 수요는 2030년까지 다섯 배 이상 증가할 것으로 예상된다.

연구팀은 사화산에서 구한 철이 풍부한 암석들을 압력 전기로에 넣고 고온으로 가열해 녹인 뒤 암석 내부 무기질을 분석했다. 그 결과, 수백만~수만 년 전에 활동을 멈춘 사화산에서 분출된 마그마가 굳어 암석처럼 된 것에는 철분이 풍부하고, 희토류 원소들이 많은 것으로 확인됐다. 연구팀은 활화산에서 분출되는 마그마보다 사화산 안에 있는 마그마들이 희토류 원소를 농축하는데 최대 100배 더 효율적이라고 설명했다. 칠레 엘 라코처럼 철광석이 풍부한 화산암 지대에서도 희토류 원소가 풍부할 것으로 추정된다고 연구팀은 전망했다.

연구를 이끈 마이클 아넨버그 ANU 박사(지구화학)는 “희토류는 납과 구리와 비슷한 정도로 풍부해 실제로는 그리 희귀하지 않다”라며 “희토류가 귀한 것은 사용하기 쉽게 광물 형태가 아니며, 광물에서 희토류 원소만 추출하기 쉽지 않기 때문”이라고 말했다. 아넨버그 박사는 “이번 연구를 통해 철이 풍부한 화산암에 희토류 원소들이 풍부하다는 것을 알 수 있다”고 덧붙였다.

유용하 과학전문기자