IEEE Spectrum의 2025년 최고의 희토류 원소 이야기

2025년에는 희토류 원소, 자석, 전기 모터와 관련된 뉴스 가치 있는 개발이 없이 일주일이 거의 지나지 않았습니다. IEEE 스펙트럼 캘리포니아 모하비 사막에 있는 Mountain Pass 광산과 처리 시설에서 네오디뮴과 프라세오디뮴의 희토류 산화물을 산업적으로 대량 생산하는 것부터 시작하여 큰 규모의 선두에 있었습니다.

1965년부터 1980년대 중반까지 마운틴 패스 광산은 전 세계 연간 희토류 공급량의 70%를 생산했으며, 이는 거의 모든 강력한 영구 자석에 사용됩니다. 그러나 일련의 역전과 환경적 사고로 인해 1990년대와 2000년대에 시설이 쇠퇴하기 시작했습니다. 동시에, 환경 규제에 훨씬 덜 얽매이던 중국 생산업체들은 놀라울 정도로 빠른 상승세를 보이기 시작했습니다.

오늘날 중국은 거대하고 중요한 기술 기반 산업이 의존하는 주요 희토류 산화물 및 금속 시장의 약 85~99%를 통제하고 있습니다. 미국과 동맹국들은 모터, 반도체, 전기발광 화합물, 광전자공학, 촉매에 필수적인 희토류를 포함해 특정 희토류에 대해 중국의 자비를 받고 있습니다. 이는 항공기, 잠수함, 무기, 야간 투시 장비 등 수많은 군사 시스템의 중요한 구성 요소입니다.

이러한 이유로 2025년에 대폭 확대된 마운틴패스의 희토류 대량생산 재개는 지정학적으로 큰 발전이었다. 그러나 희토류 광석을 산업적으로 유용한 산화물로 바꾸는 광산 및 관련 처리 시설의 총 생산량은 중국의 생산량에 비해 적습니다.

트럼프 행정부는 2025년 중국에 의존하지 않는 희토류 공급망 구축을 위한 거래 성사를 위해 많은 시간을 투자했다. 이러한 노력은 광산 전문가들에 의해 매장량이 기각된 우크라이나의 일부 유명 인사의 손을 비틀면서 수수께끼처럼 시작되었습니다. 또한 희토류 매장량이 엄청나지만 우크라이나와 마찬가지로 채굴 측면에서 매력적이지 않은 덴마크 지역인 그린란드를 합병하겠다는 제안도 있습니다. 해가 지날수록 행정부는 결국 국내 생산에 투자하고 호주 등 동맹국과 협력하여 미국 이외의 기존 광산, 정유, 자석 제조 사업을 강화하고 확장하는 것을 강조한 바이든 행정부와 유사한 전략을 수립했습니다.

지금까지 행정부가 가장 간과한 것은 캐나다(또한 트럼프의 합병 대상 중 하나)였습니다. 캐나다는 유난히 많은 희토류 매장량을 보유하고 있으며, 아시아 이외 지역에서는 규모가 큰 약 4개의 희토류 산화물 정제 공장 중 하나만 운영하고 있습니다. 토론토에 본사를 둔 Neo Performance Materials가 소유한 캐나다 공장은 에스토니아 Sillamäe에 있습니다.

2025년 가장 인기 있는 8가지를 소개합니다. 스펙트럼 희토류 원소, 자석, 모터에 관한 기사를 사람들이 읽은 시간에 따라 순위를 매겼습니다.

Jabin Botsford/워싱턴 포스트/게티 이미지

오랫동안 기다려온 희토류 전략에 대한 트럼프 행정부의 첫 번째 공개 움직임은 놀라운 일이었습니다. 2025년 2월 28일 백악관 기자 회견에서 관찰자들은 희토류를 포함한 중요한 광물과 관련된 우크라이나-미국 거래에 대해 듣게 될 것으로 예상했지만 트럼프는 대신 볼로디미르 젤렌스키 우크라이나 대통령과 열띤 논쟁을 벌였습니다. 두 달 후 마침내 계약이 체결되었을 때 광산 및 희토류 전문가들에게는 아무런 의미가 없었습니다. 그들은 우크라이나의 네 가지 희토류 매장량이 모두 러시아와 활발하게 분쟁을 벌이고 있는 지역이나 그 근처에 있다고 지적했습니다. 그리고 그 중 2개는 기존 가공기술이 없는 일종의 광석이다.

마이클 테슬러/MP 머티리얼즈

2024년 모하비 사막 북동부에 위치한 마운틴 패스 광산 및 정유 공장은 네오디뮴과 프라세오디뮴 산화물을 생산하기 시작한 이후 미주 전역에서 유일한 희토류 산화물 생산업체가 되었습니다. 광산과 공장은 2000년대 초반부터 사실상 가동되지 않았으나, 2017년부터 새로운 회사인 MP머티리얼스(MP Materials)에 의해 재건축 및 재건됐다. 2025년 7월, MP 머티리얼즈는 미국 국방부(현 전쟁부)가 MP의 지분 15%를 확보하기 위해 4억 달러를 투자하고 특정 희토류 산화물에 대해 킬로그램당 미화 110달러의 가격 ‘하한’을 보장한다고 발표했습니다. 그 가격은 당시 중국이 산화물에 대해 청구했던 가격의 대략 두 배였습니다.

비즈니스 와이어

2025년 초, 미국에서 희토류 자석을 제조할 계획을 선전하는 회사들의 발표가 쇄도했습니다. 그 중 가장 흥미로운 회사는 캘리포니아에서 Mountain Pass 광산과 가공 공장을 운영하는 MP Materials의 회사였습니다. MP는 텍사스에 있는 공장에서 “시험” 기반으로 네오디뮴-철-붕소 자석 생산을 시작했으며 결국 연간 2,000~3,000톤까지 규모를 확장할 것이라고 발표했습니다.

7월 중순, MP Materials는 2027년부터 컴퓨터 대기업에 NdFeB 자석 공급을 시작하기로 Apple과 5억 달러 규모의 계약을 발표했습니다. Apple은 휴대폰과 태블릿의 스피커와 햅틱(진동) 구성 요소는 물론 MagSafe 케이블과 같은 충전 커넥터에도 자석을 사용합니다.

랜디 폴록

우주 여행을 위해 화학 로켓을 사용하는 수학은 암울합니다. 비효율적이고 느리며 엄청난 양의 연료가 필요합니다. 그들은 외부 행성을 방문하는 것은 물론이고 화성을 식민지화하는 임무도 수행하지 않습니다. 따라서 연구자들은 대체 추진 수단을 오랫동안 연구해 왔으며, 일부는 강력한 자기장을 사용하여 이온을 가속하고 방향을 지정하여 추력을 생성하는 방법을 연구해 왔습니다. 뉴질랜드 웰링턴에 있는 빅토리아 대학교(Victoria University)의 연구자들은 응용장 자기플라스마동역학적 추진기에 기반을 둔 그러한 시스템 중 하나를 시연했습니다. 그들의 비틀림은 주어진 자기장 강도를 달성하기 위해 전자석에 에너지를 공급하는 데 필요한 전력을 크게 줄이기 위해 고온 초전도 테이프를 사용하는 것입니다. 추진기 자체를 제외한 시스템의 새로운 초전도 구성 요소로 구성된 기술 시연인 Hēki가 9월에 국제 우주 정거장으로 발사되었습니다. 빅토리아 대학교 로빈슨 연구소 수석 엔지니어인 베티나 파브리(Betina Pavri)는 11월 말 이메일 교환에서 이 장치가 역 외부에 설치되었으며 그 이후로 지속적으로 운영되고 있다고 말했습니다.

히네틱스

여객기의 전기화는 몇 가지 매우 어려운 기술적 과제에 직면해 있으며, 그 중 하나는 매우 높은 비출력을 가진 모터의 필요성입니다. 이를 달성하는 다양한 방법 중 가장 흥미로운 방법 중 하나는 모터 코일에 고온 초전도(HTS) 재료를 사용하는 것입니다. 일리노이대학교 어바나-샴페인캠퍼스에서 분사해 첨단연구계획국-에너지(ARPA-E)로부터 자금을 지원받은 스타트업 히네틱스(Hinetics)의 접근 방식이 바로 이것이다. 승객 항공을 염두에 두고 설계된 모터에서 Hinetics는 원래 실험적인 Tokamak 핵융합로에 사용되는 고출력 전자석을 감기 위해 설계된 HTS 테이프를 사용하고 있습니다. 프로토타입의 성능을 기반으로 회사는 곧 40kW/kg의 특정 출력을 달성할 것으로 믿고 있으며, 이는 현재 차량 및 산업 기계의 상용 응용 분야를 지배하고 있는 방사형 플럭스 모터의 출력보다 훨씬 높습니다.

에어버스

수년 동안 Airbus는 배기가스 배출이 전혀 없는 대형 단일 통로 여객기를 건설하겠다는 세간의 이목을 끄는 기업 목표를 갖고 있었습니다. 그 노력의 중심은 초전도 코일을 사용하여 초효율, 고비전력 모터를 구축하는 프로젝트였습니다. 모터는 액체 수소로 작동하는 연료 전지로 구동됩니다. 이는 ZEROe라고 불리는 숨이 막힐 정도로 야심찬 계획이며 Airbus의 경쟁사인 Boeing이 수행하는 모든 것보다 훨씬 앞서 있습니다. 최근인 2025년 3월 말 언론 심포지엄에서 Airbus의 CEO인 Guillaume Faury는 blue-sky 프로젝트에 대한 회사의 지지를 재확인했습니다. 그러나 그는 또한 에어버스가 2040년대 이전에는 수소 추진 비행기가 여객기 시장에 실질적으로 진출할 것으로 보지 않는다고 경고했습니다. 늦은 2040년대.

도넛연구소

인휠 허브 모터는 전기 자동차 산업의 영원한 성배 중 하나입니다. 토크 벡터링, 즉 각 휠의 출력과 토크를 미세 조정하여 매우 반응성이 뛰어난 핸들링을 제공하는 기능을 포함하여 놀라운 기회를 열어줄 것입니다. 그러나 근본적인 문제로 인해 오랫동안 널리 사용되지 못했습니다. 그 중 하나는 스프링 하 중량을 처리해야 한다는 것입니다. 이는 (이 경우) 바퀴의 질량을 의미합니다. 바퀴의 질량은 차량의 서스펜션에 의해 지지되지 않아 거친 지형에서 튕겨져 부드러운 승차감을 제공하기가 정말 어렵습니다. 그러나 Donut Lab은 최신 최고 출력 모터를 사용하여 무게가 40kg에 불과하고 정격 출력이 650kW에 불과하다고 주장했는데, 이는 스프링 하중량 문제가 “중요하지 않다”고 주장한 수치입니다.

한니발 Hanschke/로이터/Redux

2025년에는 또 다른 자원이 풍부하고 인구가 희박한 국가인 그린란드가 트럼프 대통령과 다른 행정부 구성원들에 의해 합병 대상으로 거듭 확인되었습니다. 2025년 1월 9일 인터뷰에서 당시 트럼프의 국가안보보좌관이었던 마이클 왈츠는 그린란드에 대한 트럼프의 관심을 희토류를 포함한 중요한 광물과 명시적으로 연결했습니다. 그러나 산업 규모로 그린란드의 희토류를 채굴하려면 엄청난 어려움을 극복해야 합니다. 이에 대해 자세히 설명하기 위해 우리는 그린란드 연구 및 탐사 프로젝트에 대한 전문 지식을 갖춘 덴마크 광산 및 지질학 컨설턴트인 Flemming Getreuer Christiansen에게 전화를 걸었습니다.