1787년 7월 스웨덴의 아마추어 화학자인 칼 악셀 아레니우스 중위는 스톡홀름에서 20여㎞ 떨어진 이테르비 광산 부근의 버려진 채석장을 살펴보고 있었다. 스톡홀름의 도자기 제작자들에게 석영과 장석을 공급하던 평범한 광산이었다. 아레니우스는 백색과 담홍색의 장석을 구분하는 연습을 하던 중 우연히 크기가 비슷한 다른 광물에 비해 유난히 무겁고 밀도가 높은 검정색의 광물 조각을 발견했다. 직감적으로 어떤 문헌에도 언급이 없는 새로운 광물로 확신하고 발견지역명과 광물의 표준 접미사인 ‘ite’를 조합해 ‘이테르바이트’(ytterbite)라는 이름을 붙였다.

이후 100년 이상에 걸친 연구 끝에 새로운 금속물질에는 수많은 원소가 혼합돼 있는 것으로 밝혀졌다. 오늘날 첨단산업의 핵심 광물로 일컬어지는 희토류의 탄생 과정이다. 희토류 원소란 1869년 러시아의 화학자 드미트리 멘델레예프가 창안한 원소 주기율표 중 제3족에 해당하는 란타넘족원소와 21번 스칸듐, 39번 이트륨 등 총 17개의 원소를 의미한다. 명칭 부여 당시 관련 기술 미비로 지구상에 극소량만 존재할 것이라던 예측과는 달리 희토류 중 가장 매장량이 적다는 툴륨과 루테튬조차 인류가 수천년 동안 사용해온 금보다 200배 이상 많을 정도로 매장량은 풍부하다.

21세기 들어 희토류가 주목받는 이유는 현재까지 대체물질이 존재하지 않을 만큼 독특한 화학적·전기적·자성적·발광적 특징과 함께 방사성 차폐효과가 탁월하기 때문이다. 광섬유 제조에 쓰이는 가돌리늄이나 에르븀은 미량만 첨가해도 빛의 손실이 일반 광섬유의 1%까지 낮아진다. 1903년 발명된 부싯돌, 컬러TV, 소니가 출시한 워크맨, 스마트폰과 휴대전화, 전기자동차에 사용되는 영구자석을 비롯, 최첨단 무기에 이르기까지 희토류가 들어가지 않는 곳이 없다. 하지만 매장량 세계 2위인 미국과 3위인 호주가 생산을 중단했을 정도로 희토류 추출과정에는 엄청난 공해물질이 발생한다. 희토류 1t 정제에 6300만ℓ의 황산과 플루오르화수소산이 혼합된 폐가스, 20만ℓ의 산성성분 폐수, 1.4t의 방사성 공업폐수가 발생한다. 전 세계 희토류 생산량의 97%를 차지하는 중국에서는 희귀질병 환자들이 크게 늘고 있다.

충북 충주시와 강원 홍천에서 우리나라가 최소한 30년 사용할 수 있는 희토류 광맥이 발견됐다고 한다. 지금까지 희토류 부존자원이 전혀 없는 것으로 알려진 상황에서 반갑기는 하지만 환경단체들의 움직임이 걱정이다.

우득정 수석논설위원 djwootk@seoul.co.kr