지난 12일 일본 시즈오카현 시미즈항에서 일본 해저 탐사선 ‘지큐’가 미나미토리섬 희토류 진흙 채취를 위해 출항하고 있다. 로이터 연합뉴스


“해저 6천미터 아래서 희토류 진흙을 배 위로 끌어올리는 기술을 세계 최초로 확보했다고 보고하고 싶습니다.”
지난 12일 일본 정부의 ‘해양 안보 플랫폼 구축’ 프로그램을 이끄는 이시이 쇼이치 디렉터의 표정은 결연했다. 그의 옆으로 시즈오카현 시미즈항에 정박된 거대 탐사선 ‘지큐’(지구)가 도쿄에서 1860㎞ 떨어진 일본 최동쪽 섬 미나미토리섬 골드몽 으로 출항 준비를 마친 상태였다.
축구장 2개 크기 면적에 30층 높이 해양시추선인 ‘지큐’(길이 210m, 높이 130m, 5만6752톤)는 해저 최대 10㎞ 아래까지 땅을 파고들어가 채굴과 시추가 가능해 ‘지구 맨틀까지 뚫는 탐사선'으로 알려졌는데, 미나미토리섬 인근 일본 배타적경제수역(EEZ)에서 희토류 시험 채굴에 나섰다. 탐사선에 바다이야기디시 서 거대 파이프를 해저까지 연결한 뒤, 그 안으로 최첨단 드릴을 투입해 해저 바닥을 뚫고 해저에서 필요한 물질을 끌어올리는 ‘라이저 시스템’을 갖추고 있다. 해저 탐사 기술 가운데도 ‘극한의 난이도’로 꼽히는 최첨단 진흙 시추 관련 기술이 집약됐다.



이 탐사선은 원래 해저 거대 바다이야기게임방법 지진과 지하 생명권 연구 같은 분야에서 주로 활용됐지만, 이번에는 일본 정부가 사활을 건 ‘꿈의 진흙’에서 해저 희토류 확보를 하는 데 나섰다. 미나미토리섬 인근 바다 5700m 아래 바닥에서 대량의 희토류를 함유한 진흙층이 처음 확인된 때는 2013년이다. 당시 가토 야스히로 도쿄대 교수 연구팀과 일본 해양연구개발기구(JAMSTEC) 등이 일본 배타적경 야마토게임 제수역에서 발견한 진흙 안에 고농도 희토류 1600만톤이 존재하는 것으로 추정했다.
매장량으로 보면, 현재 중국(4400만톤), 브라질(2100만톤)에 이어 세계 3위 규모다. 2017년 아베 신조 당시 총리는 “대부분을 해외, 특히 중국에 의존하는 희토류 진흙의 (국내) 개발은 꿈”이라며 이 프로젝트에 총력 지원을 약속했다. 지난해 다카 바다이야기사이트 이치 사나에 총리도 17개 ‘국가 핵심 성장 전략’의 하나로 ‘미나미토리섬 해역 희토류 생산·개발·실증 가속화’를 선정했다.
지난달 일본 다이이치생명경제연구소 ‘글로벌 트렌드 보고서'를 보면, “이 해역에는 중국 이외에 발견된 사례가 거의 없는 희토류 ‘디스프로슘’(Dy)이 일본 수요 기준 400년치, 테르븀(Tb)이 최대 수천년분 존재한다는 분석이 있다”며 “예상만큼 매장량이 확인되면, 중국이 지배하는 세계 희토류 시장의 ‘게임 체인저’가 될 수 있다”고 기대했다.
일본에서 지큐 출항이 더 주목받는 것은 중국의 ‘희토류 무기화'가 일본 경제 안보의 최대 화두로 떠올랐기 때문이다. 중국 정부는 다카이치 총리의 ‘대만 유사시 자위대 개입 가능성’ 발언을 비판하며 지난 6일 희토류를 포함한 ‘이중용도 물자(민간·군용 제품 생산에 모두 쓰이는 물자)의 대일 수출 금지 조처’를 단행했다.



희토류는 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 디스프로슘 등 원소 17종을 말한다. 최근 자동차·스마트폰·이어폰·냉장고 같은 전자제품부터 최첨단 군사물자 생산까지, 없어서는 안 될 핵심 원료로 ‘21세기 원유’ ‘첨단산업의 비타민’이라고도 한다. 예를 들어, 자동차나 에어컨 압축기 모터의 자석은 섭씨 80도 이상 고온 때 급격히 성능이 떨어지는데, 중희토류(무거운 희토류)의 하나인 디스프로슘을 넣으면 성능이 완전히 달라진다. 또 최첨단 스마트폰의 고성능 카메라 렌즈는 희토류인 란타늄(La) 덕분에 굴절률과 투명도를 동시에 확보할 수 있다. 초소형 이어폰이 맑은 소리를 내려면 작고 강한 자석이 필요한데 희토류 네오디뮴이 쓰인다.
이 밖에 영구자석, 레이저·적외선 기기, 핵기술, 전기·전자 자기공명영상(MRI) 조영제, 풍력 터빈, 알루미늄 합금, 형광체 등 무수한 분야에 핵심 원료로 활용된다. 미국 의회조사국(CRS) 보고서에 따르면, 첨단 전투기 F-35 1대에 희토류 417㎏, 이지스 구축함에 2358㎏, 버지니아급 핵잠수함에 4172㎏이 쓰인다.



희토류는 ‘희귀하다’는 이름과 달리 지구 곳곳에 존재하지만, 경제성이 있는 채굴지가 적고 정제와 제련이 쉽지 않다는 문제가 있다. 희토류를 정제하고 제련하는 과정에 방사성물질 발생 등 환경오염 문제가 크다는 점도 이 분야 산업 육성이 쉽지 않은 이유다. 중국이 2024년 기준 전세계 희토류 매장량의 48.9%를 차지하고 있을 뿐 아니라 생산(69.2%)과 정제·제련 공정(96.1%)도 장악하고 있는 배경이다.
지난달 한국 국회 입법조사처의 ‘현안분석 보고서’에서 “중국은 1990년대부터 ‘중동에 석유가 있다면 중국에는 희토류가 있다’는 전략 아래 산업 역량을 집중적으로 육성해왔다”며 “단순한 자원 부존 우위를 넘어, 원료 채굴부터 소재 가공에 이르는 가치사슬 전반이 중국 내에서 완결되는 수직 계열화된 독점 구조가 형성되었음을 의미한다”고 풀이했다.
일본도 희토류의 중국 의존도가 심각한 수준이다. 2012년 센카쿠열도(중국명 댜오위다오) 영유권 분쟁으로 중국이 일본에 희토류 수출을 금지하자 일본 기업들이 곤경에 처했던 경험 뒤 대중 의존을 줄여왔지만 여전히 의존도가 높다. 2024년에도 전체 수입량 8335톤 가운데 63%가 중국산이었다. 일본 정부는 희토류 비축량을 공개하지 않고 있지만 현재 6개월~1년 정도치에 불과한 것으로 추정된다. 일본 노무라종합연구소에 따르면, 최근 중-일 갈등 와중에 중국이 1년간 희토류 수출 규제를 하면 일본 산업 전체에 2조6천억엔(약 24조3천억원)의 손실이 예상된다.
일본 정부는 미나미토리섬 인근 해저 희토류가 희토류 중국 의존도를 낮출 수 있을 것으로 보고 큰 기대를 걸고 있다. 다카이치 정부는 지난해 추가경정예산에서 미나미토리섬 희토류 관련 예산을 전년 대비 5배나 많은 164억엔(약 1530억원) 배정했다. 일본 정부는 이곳 희토류가 상업성이 뛰어난 고농도이고, 심해저에 광대하게 분포됐으면서도 방사성원소가 거의 없어 개발에도 유리할 것으로 보고 있다.
일단 해저 진흙 채굴이 예상대로 진행되면, 내년부터 최대 수백톤 진흙을 채굴해 희토류 분리·정제 공정 검증을 마친다는 계획이다. 이어 2028~2030년께는 무인 채광기 2대가 미나미토리섬 해저에서 채굴한 진흙을 지큐의 라이저 시스템으로 연간 300만톤 정도 끌어올려 상업용 희토류까지 생산을 희망하고 있다.
해저 희토류는 경희토류(가벼운 희토류)보다 가치가 높은 중희토류 비중이 높고, 방사성원소 함유가 육상 대비 적어 환경오염 문제에서도 부담이 적다는 장점이 있다. 이 때문에 상업적 채굴에 근접한 일본뿐 아니라 세계 여러 나라가 연구를 하고 있다. 한국도 6926t 물리탐사연구선 ‘탐해3호’가 서태평양 공해에서 중희토류가 풍부한 지역을 발견해 연구를 하고 있다.
하지만 심해저 희토류 채굴은 ‘우주에서 하는 작업보다 어렵다’는 말이 나올 만큼 어렵고, 상업적 채굴은 아직 검증된 적이 없다. 중국산 수준의 경제성 확보가 가능할지도 지금으로서는 알 수 없다. 바다에서 원자재 운송, 환경오염 문제 등으로 예상 밖 비용이 추가될 수 있다. 해저 희토류 채굴 비용은 톤당 7천~7만달러(1천만~1억원)로 중국산의 2~10배에 이를 것이란 관측도 있다.
다만 이번 개발 사업처럼 중국 외의 국가가 새로운 희토류 공급망 확보 노력을 계속한다는 것 자체가 큰 의미가 있다는 분석도 있다. 임재환 일본 아오야마학원대학 교수(국제정치경제학)는 한겨레에 “향후 중국을 배제한 희토류 공급 국가가 생길 수 있다 해도 ‘중국보다 싼 공급망 구축은 쉽지 않다’는 주장이 나오는 게 사실이지만, 일본의 시도가 장기적으로 큰 의미가 있다고 본다”며 “한국 역시 이런 시도에 어떤 형태로든 참여해 일정한 성과를 내면, 희토류 공급망과 관련해 중국에 의미 있는 신호를 보낼 수 있을 것”이라고 풀이했다.
도쿄/홍석재 특파원 forchis@hani.co.kr