희토류 종류 및 사용 용도 부탁드립니다

Question

많은 종류의 희토류가 있으며 제품을 만드는데 필수 물질이기 때문에 각 나라에서 무기화하고 있다고 하는데, 희토류의 종류 및 사용 용도 그리고 매장량이 많은 나라는 어느나라인지 궁금합니다.

정리해서 알려 주셨으면 합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

1.희토류?

희토류원소(Rare Earth Elements)는 광물의 주성분에 포함되지 않아서 비교적 지각에서 낮은 함량을 보이는 원소들 중에서 화학적인 유사성을 띠는 것들을 따로 모아 부르는 말입니다.

2. 희토류 쓰임새

희토류원소들의 대략적인 쓰임새입니다. 촉매제(특히 석유화학)로 가장 많이 쓰이며 과학기술이 발달할 수록 수요와 가치가 높아지고 있습니다. 각 원소들의 쓰임에 대해 명확한 답변을 원하셨는데, 어떤 원소를 선택하더라도 아주 다양한 용도를 가지고 있으며 겹치는 분야도 많고 단순히 '반도체의 재료'라고 설명하기에는 그 쓰임새가 너무 상세합니다. (가령 가장 무거운 희토류원소인 Lu는 Ce와 합성하여 반도체에서 광자를 검출하는 섬광제로 쓰일 수 있으며 이는 Lu가 가진 용도의 아주 일부에 해당합니다.) 따라서 이 페이지에서 모두 설명드리기 어려운 점 이해 바랍니다. 각 원소들의 쓰임새에 대해서는 구글링을 하시면 원소별로 수 페이지 정도로 정리된 곳이 많습니다. (즉 여기에서 모두 설명하려면 수 백 페이지가 필요합니다.)

3. 희토류 보유국(중국)

전세계 희토류원소의 대부분은 중국에서 산출되고 있습니다. 북한에 희토류가 다량 매장되어있다고 하니 먼 미래를 생각한다면 약간의 희망은 보일 듯 합니다. 엄청난 과학기술의 진보, 가령 원자를 합성하여 희토류를 생산하는 기술따위가 없는 한 중국의 횡포는 계속될 수밖에 없습니다. 어찌되었건 희토류원소를 비롯한 다양한 희유원소들이 중국에 많이 매장되어 있는 것은 사실이며 더이상의 논의는 과학이 아닌 국가간 윤리의 문제인 것 같습니다.

Answer 2

희토류는 주기율표에서 란타넘족 원소들의 일종으로, 17종류의 원소로 이루어져 있습니다. 각각의 원소는 다양한 용도로 사용됩니다. 예를 들어, 네오디뮴은 강력한 자석을 만들기 위해 사용되며, 프라세오디뮴은 유리 제조, 레이저 제조 등에 사용됩니다. 이외에도 에르븀, 르븀, 유로퓸 등의 원소는 핵실험 및 의학 분야에서 사용됩니다.

현재 가장 많은 희토류 생산국은 중국입니다. 중국은 희토류 생산량이 9만 톤 이상으로 세계 90% 이상을 차지합니다. 미국, 호주, 러시아 등도 일부 생산국으로 알려져 있습니다. 희토류는 주로 자동차용 전기모터, LED 등에 사용되며, 현재 전기차 등 에너지 저장장치에 대한 수요 상승으로 인해 전략적인 중요성이 높아지고 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 과학전문가입니다.

희토류는 광맥이 없고, 광맥이 있다고 하더라도 추출이 어렵다고 하네요.(환경적)

종류로는 스칸듐,이트륨,란타넘,세륨,디스프로슘,유로퓸,에르븀,가돌리늄,홀뮴,루테뮴,네오디뮴,프라세오디뮴,프로메튬,사마륨,테르븀,툴륨,이테르븀 17종이 있습니다

네오디뮴은 휴대전화, 컴퓨터, 풍력발전용 터빈 전기차, 하이브리드 자동차에 사용됨.

란타넘은니켈 수소 합금 전지에 사용됨(하이브리드,전기 자동차)

매장은 중국이 매장량의 40%이며 그외 러시아, 미국,오스트레일리아, 인도입니다.

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Answer 4

안녕하세요. 송대형 과학전문가입니다. 희토류의 종류는 총 17개로써 스칸듐, 이트륨, 란타넘, 세륨, 디스프로슘, 유로퓸, 에르븀, 가돌리늄, 홀뮴, 루테뮴, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 테르븀, 툴륨, 이테르븀 이다. 가장 맣이쓰이는 흐토류는 네오디뮴이다 (40%). 용도는 영구자석, 휴대전화, 컴퓨터, 풍력발전용 터빈, 전기차, 하이브릳.자동차 등이다.

Answer 5

안녕하세요. 방민기 과학전문가입니다.

희토류 원소(稀土類元素, 영어: rare earth elements, rare earth metals, REE)는 주기율표의 17개 화학 원소의 통칭으로, 스칸듐(Sc)과 이트륨(Y), 그리고 란타넘(La)부터 루테튬(Lu)까지의 란타넘족 15개 원소를 말한다. 이들을 묶어 희토류로 통칭하는 이유는 서로 화학적 성질이 유사하고 광물 속에 그룹으로 함께 존재하기 때문이다.[1][2] 종종 악티늄족 원소를 포함시키는 경우도 있다.

희토류라는 이름이 붙기는 했으나, 불안정 원소인 프로메튬을 제외하면 지구의 지각에 상대적으로 풍부하게 분포한다. 세륨은 68 ppm으로, 지각을 구성하는 원소 중 25번째로 풍부한 원소로 구리와 유사한 양이다. 그러나 지구화학적 성질로 인해, 희토류 원소는 경제성 있는 농축된 형태로는 거의 산출되지 않는다.

광물 형태로는 희귀한 원소이므로 이러한 관점에서 "희토류"라는 이름이 붙게 되었다. 희토류 원소를 포함한 광물 중 처음 발견된 건 스웨덴의 위테르뷔에서 발견된 가돌리나이트이다. 많은 희토류 원소가 위테르비의 지명에서 기원한 이름을 가지고 있다.

희토류가 주목받는 것은 독특한 화학적·전기적·자성적·발광적 특징과 함께 탁월한 방사선 차폐 효과를 가지고 있기 때문이다. 광섬유 제조에 사용되는 가돌리늄이나 어븀은 미량만 첨가해도 빛의 손실이 일반 광섬유의 1%까지 낮아진다. 터븀을 사용한 합금은 열을 가하면 자성을 잃고 냉각시키면 자성을 회복하는 특성을 이용해 정보를 입력·기록할 수 있는 음악용 MD나 광자기디스크를 만드는 데 이용된다. 이 밖에도 스마트폰, 하이브리드 자동차, 고화질TV, 태양광 발전, 항공우주산업 등 첨단산업에서는 희토류가 안 쓰이는 곳이 없다.[2]