美, '양자 AI·로봇' 융합 中 희토류 독점 깬다…차세대 공급망 구축

[핵심 포인트]
○ 미국 희토류협회(USA Rare Earth)가 프랑스 양자 컴퓨팅 기업 파스칼, 산업용 AI 전문 리븐 시스템즈와 협력해 희토류 원소 분리 공정 혁신에 착수했다.

○ 자율 주행 실험실과 중성 원자 기반 양자 머신러닝을 활용해 최적의 화학 추출제를 신속히 식별하고 공정 비용과 환경 부하를 대폭 절감한다.
○ 중국이 장악한 중희토류 가공 시장의 의존도를 낮추고 미국 중심의 경쟁력 있는 독립 공급망을 완성한다는 전략이다.

미국이 중국의 독점 구도가 견고한 희토류 시장에서 판도를 뒤집기 위해 첨단 양자 인공지능(AI)과 로봇 자동화 기술을 전격 투입한다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링이 19일(현지시각) 보도했다.

혼합 광물에서 개별 산화물을 분리해 내는 핵심 공정에 양자 머신러닝을 도입해 처리 비용과 시간을 획기적으로 줄이고, 서방 주도의 독자적 공급망을 확보하겠다는 구상이다.


보도에 따르면 미국 희토류협회(USA Rare Earth)는 프랑스의 양자 컴퓨팅 전문 기업 파스칼(Pasqal), 산업용 AI 및 로봇 자동화 기업 리븐 시스템즈(Riven Systems)와 협력 프로젝트를 시작했다고 최근 밝혔다. 이번 프로젝트의 핵심은 첨단 산업의 필수 자원인 디스프로슘, 테르븀, 이트륨 등 중희토류 원소 분리 기술의 고도화다.

현재 글로벌 희토류 시장의 채굴 및 가공 단계는 중국이 사실상 장악하고 있다. 특히 상류 공정에서 생산된 혼합 희토류 탄산염(MREC)을 고순도 개별 산화물로 분리하는 기술은 높은 비용과 복잡한 화학 공정 탓에 서방 기업들의 진입 장벽으로 작용해 왔다.
인터레스팅 엔지니어링에 따르면 알렉스 모예스 미 희토류협회 상류 부문 수석 부사장은 "아시아 이외 지역 희토류 산업의 핵심 과제는 혼합 탄산염을 개별 산화물로 정밀 분리하는 것"이라며 "수작업과 시행착오에 의존하던 기존 방식에서 벗어나 데이터 기반 시스템으로 최적의 분자 추출제를 빠르게 찾아낼 것"이라고 설명했다.


프로젝트의 실행 단계에서는 리븐 시스템즈의 자율 광물 분리 실험실이 투입된다. 로봇 기반의 자율 실험실이 수천 건의 화학 실험을 자동으로 수행하고, 이를 통해 축적된 데이터를 머신러닝 모델에 학습시킨다.

이어 파스칼은 자사의 중성 원자 양자 처리 장치(QPU)를 활용해 기존 컴퓨터 모델과 양자 머신러닝 모델의 분자 결합 예측 성능을 비교 평가한다. 이를 통해 특정 희토류 원소와 강력하고 선택적으로 결합하는 유망 분자 물질을 신속하게 선별한다.

와시크 보카리 파스칼 최고경영자(CEO)는 "희토류 가공 방식의 혁신은 단순한 광물 처리를 넘어 첨단 산업 전반에 막대한 파급효과를 불러올 것"이라고 강조했다.


선별된 추출제 후보 물질은 미국 텍사스주 시에라블랑카의 라운드 탑 광산 원료와 자석 제조 공정 부산물 등을 대상으로 실증 테스트를 거친다. 최종 검증은 콜로라도주 휘트리지에 위치한 USA Rare Earth 연구개발(R&D) 센터에서 진행될 예정이다.

고효율 추출제가 상용화되면 화학 반응 단계와 장비 규모를 대폭 줄일 수 있어 설비 투자비(CAPEX)와 운영비(OPEX)를 획기적으로 낮출 수 있다. 환경 오염을 최소화하면서도 도심 인접 지역에 소규모 분리 시설을 구축할 수 있는 발판이 마련되는 셈이다.

오리온 아처 코헨 리븐 시스템즈 최고기술책임자(CTO)는 "인공지능과 자율 실험실의 결합은 핵심 광물 처리 분야의 차세대 표준이 될 것"이라며 "미국의 광물 자원 및 자동화 기술과 유럽의 첨단 양자 기술이 맞물려 글로벌 시장에서 독자적이고 경쟁력 있는 공급망을 완성하게 될 것"이라고 밝혔다.


이인수 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com