[김종대의 철태만상(49)] 철강가공과 산화이트륨

“산화이트륨은 뜨거운 쇳물을 보관할 수 있는 내화물의 주요성분이다. 이 산화이트륨이 없을 경우 전기로는 열기를 보전할 수 없어 쇳물 생산에 차질을 빚게된다” 국내 한 철강기업 제강담당 책임자의 말이다.

희토류의 일종인 이트륨은 우리가 흔히 사용하는 디지털 카메라 렌즈나 감시 카메라 렌즈 등에 광범위하게 쓰이는 중대한 원료이다. 이뿐만 아니라 형광체, 광학글래스, 반도체 챔버코팅, SOFC, 하드디스크 기판, 광섬유, 인공보석 등에 다양한 용도로 사용된다. 일본만 해도 산화이트륨을 연간 1300t이나 중국으로부터 수입하는 실정이다.

산화이트륨은 희토류 베이스의 세라믹 원료에 속한다. 산화이트륨은 제노타임(Xenotime)이라는 광물에서 추출하여 이를 정제해서 얻어 낸다. 중국, 아프리카, 남미, 동유럽, 호주 등에서 채굴되고 있으나 이트륨의 주요 소비국이자 생산국은 중국이 단연 1위이다..

이트륨 금속은 다른 금속에 첨가하면 강도와 열 내구성을 높일 수 있다. 점화플러그나 항공기 제트엔진 등에 널리 활용된다. 더욱이 텔레비전 브라운관이나 LED 내부에 산화이트륨을 발라 빛을 내는 데에도 사용된다. 반도체 제조장치, LED, OLED, 산소센서, SOFC(고체산화형 연료전지) 등에도 활용되는 물질이다.
이 이트륨 산화물은 제강공장과 같이 고온에서 안정성이 요구되는 응용 분야의 화합물로 사용되기 때문에 철강기업에서는 쇳물을 끓이는 용광로나 전기아크로의 내화물에 적극 사용된다.

산화이트륨은 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 질화붕소(BN)와 함께 최대 섭씨 2200℃의 초고온에서도 안정적으로 절연체 코팅용 흡착 물질로 간주된다. 따라서 용광로 내부 라이닝에서부터 가공 이전에 철강을 가열하는 용광로와 금속 및 슬래그를 보관하거나 운반하는 용기, 뜨거운 가스가 통과하는 연도나 스택 등에 필요한 필수불가결한 물질이다.

이처럼 희토류 금속인 이트륨은 철강산업과 밀접한 연관을 가진다. 따라서 철강 생산량이 증가하고 철강을 원하는 형태로 성형하기 위해서는 이트륨의 수요가 동시에 늘어난다는 의미가 된다. 세계철강협회(WSA)의 자료에는 2022년 9월 세계 64개국의 조강 생산량이 1억5170만t으로 2021년 9월에 비해 3.7% 증가한 것으로 나타났다. 2022년 1월부터 11월까지 근 1년간 전 세계에서 생산된 조강령은 16억9140만t에 달했다.

철강 생산량 증가는 고온 내화물 수요의 대폭적인 증가를 예고하는 일이어서 이트륨 사용량는 점점 늘어난다. 중국은 소비 측면에서 아시아 태평양 지역 산화 이트륨 시장의 40% 이상을 점유하고 있다. 미국 지질조사국(USGS)의 광물상품 요약(MCS)에 따르면 중국은 주로 푸젠성, 광둥성, 장시성 등 남부 지방의 풍화 점토 이온 흡착 광석 매장지에서 전 세계 이트륨 공급량의 대부분을 생산하고 있다. 광시성과 후난성에는 소량의 매장지가 있다.

2021년 미국의 거의 모든 이트륨 금속과 화합물 수입은 중국에서 가공된 광물 정광에서 발생했다. 미국은 이트륨 화합물의 약 94%를 중국에서 수입하고 일본과 한국에서 각각 1%를 수입했다. USGS-MCS에 따르면 중국의 이트륨 화합물과 금속 수출량은 2022년에 2,400t이었다. 일본, 미국, 대한민국, 독일이 주요 수출 대상국이었다.

이트륨 생산 주요업체는 고링희토류(주), 메탈희토류(주), 알케인리소스(주), 닐라코(주), 일본 이트리움(주)등이다.

고로와 전기아크로의 내화물로 사용되는 산화이트륨은 이제 철광석에 버금가는 중대한 원료인 동시에 희토류의 파워를 가진다. 중국이 당장 이트륨 수출을 규제할 경우 한국이나 미국이나 철강공장의 가동은 마비될 수도 있다는 사실에 소름이 돋는다.

김종대 글로벌이코노믹 철강문화원장


김종대 글로벌i코드 편집위원 jdkim8710@g-enews.com