[이슈한입] 첨단산업을 움직이는 숨은 자원, 희귀가스

공기 중에 극히 적은 양만 존재해 분리와 정제가 까다롭지만, 첨단산업에 없어선 안 될 자원이 있습니다.
바로 ‘희귀가스’입니다.

최근 희귀가스는 첨단산업의 공급망 안정성과 산업 경쟁력에 직결되는 ‘핵심 전략자원’으로 주목받고 있는데요.
희귀가스란 무엇이고, 왜 지금 세계가 주목하고 있을까요?

[개념 한입] 희귀가스란?

희귀가스는 화학적으로 반응성이 매우 낮아 다른 물질과 쉽게 결합하지 않는 안정적인 기체입니다.
대기 중 존재량이 적거나 분리·정제가 까다로워 산업적으로는 중요한 자원으로 꼽히죠.
네온(Ne), 크립톤(Kr), 제논(Xe), 헬륨(He) 등이 이에 해당합니다.

산업 현장에서는 이들 기체가 반도체·디스플레이·의료·우주항공 등다양한 분야에 활용되고 있는데요.
특히 고순도가 요구되는 첨단 산업에서 각 가스의 고유한 특성이 활용되면서 희귀가스의 쓰임새도 점차 확대되고 있습니다.

희귀가스 활용처 1 – AI 반도체 초미세 공정의 필수 소재

희귀가스의 대표적인 활용처 중 하나가 반도체입니다.
AI 확산으로 더 빠른 연산과 대용량 데이터 처리를 뒷받침할 고성능 반도체의 중요성이 더욱 커졌는데요.
반도체는 원자 단위의 초미세 공정으로 제조되는 만큼, 공정에 투입되는 가스 역시 극도로 높은 순도가 요구됩니다.

네온(Ne)은 반도체 노광 공정에 사용되는 엑시머 레이저용 혼합가스의 주요 원료입니다.
크립톤(Kr)과 제논(Xe)은 일부 플라즈마 및 식각(Etching), 특수 공정에서 고순도 가스로 활용됩니다.

희귀가스 활용처 2 – 뉴 스페이스(New Space) 시대를 여는 핵심 추진제

희귀가스의 활용 범위는 반도체를 넘어 이제 우주산업으로까지 확대되고 있습니다.

현재 우주산업은 미국과 중국을 중심으로 한 우주 패권 경쟁과 AI 기반 실시간 위성 데이터 분석 수요 확대에 힘입어
빠르게 성장하고 있는데요.

동시에 위성 수가 증가하면서 궤도 유지, 위치 조정, 충돌 회피에 필요한 추진 시스템의 중요성도 함께 커지고 있습니다.
이 과정에서 제논(Xe)과 크립톤(Kr)을 추진제로 사용하는 ‘이온추진 기술’의 활용도 확대되고 있죠.

이 기술은 기체에 전기를 가해 원자를 이온화한 뒤, 높은 전압으로 이온을 초고속 분사해 추진력을 얻는 방식입니다.
추진 효율이 높아 위성을 장기간 운용하는 데 유리합니다.

글로벌 우주산업은 2034년 1조 달러를 넘어설 것으로 전망됩니다. 위성산업이 전체 우주산업의 큰 비중을 차지하는 만큼,
제논과 크립톤 수요도 앞으로 더 늘어날 것으로 예상됩니다.

희귀가스 가치에 주목한 포스코그룹, 반도체용 고순도 희귀가스 국산화에 성공하다

포스코그룹은 일찍부터 희귀가스의 가치에 주목했습니다.
2021년 관련 신사업 전담 조직을 신설하고,
2024년에는 고순도 희귀가스 생산 법인 포스코에어솔루션을 출범했습니다.

지난 6월에는 광양 동호안 부지에 연산 13만 노멀입방미터(Nm³) 규모의 고순도 희귀가스 생산공장을 준공했는데요.
이는 국내 반도체 전체 희귀가스 약 52%를 공급할 수 있는 수준입니다.

이미 제철소 산소공장의 공기분리장치(ASU, Air Separation Unit)에서 추출한 희귀가스를 고순도로 정제해 네온(Ne), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 등을 생산합니다.
이를 통해 그동안 대부분 수입에 의존해 온 고순도 희귀가스의 국내 생산 기반을 마련했습니다.

항공우주·방산 분야 아시아 최초 인증 획득! 희귀가스로 미래 산업 공급망 안정 이끈다

포스코에어솔루션은 희귀가스 사업을 반도체에서 항공우주·방산 분야로 확대하고 있습니다. 지난 8월에는 로이드인증원(LRQA)으로부터
‘항공우주·방산 품질경영시스템(AS9100D)’ 인증을 획득했습니다.

이번 인증은 특히 희귀가스 제조 분야에서 아시아 지역 최초라는 의미가 큽니다. 또한 한국항공우주연구원(KARI)의 전기추력기 추진제 기술 개발 테스트에서
포스코에어솔루션의 제논과 크립톤이 수입 제품과 동등한 성능을 보이며 우주항공 분야 적용 가능성도 확인했습니다.

반도체에서 항공우주·방산까지, 포스코그룹은 앞으로도 희귀가스를 미래 산업의 핵심 전략소재로 육성해
국가 첨단산업 공급망 안정화에 앞장서 나갈 것입니다.

[개념 한입] 핵심광물, 무엇을 말할까요?

탄소중립과 에너지 전환이 가속화되면서 전 세계 산업의 시선이 ‘핵심광물(Critical Minerals)’에 집중되고 있습니다.

핵심광물은 배터리·반도체·방산 등 국가 핵심 산업과 안보를 뒷받침하는 필수 자원으로, 공급망 리스크가 커, 국가 차원의 전략적 관리가 필요한 자원을 일컫는데요. 특히 전기차 성능을 좌우하는 배터리 원료로서, 이차전지 산업의 성패를 가르는 결정적인 요소로 떠오르고 있죠.

리튬·니켈·코발트·흑연과 같은 배터리 소재와 모터 효율을 좌우하는 희토류가 대표적이며, 각국은 자국 산업 상황에 맞춰 이를 철저히 관리하고 있습니다. 즉, 핵심광물은 단순한 산업 원자재를 넘어 미래 산업 전반의 기반이 되는 ‘전략 자산’이라 할 수 있습니다.

전기차 산업의 아킬레스건, 핵심광물 공급망

전기차 시장이 대중화 단계에 진입하면서 핵심광물 수요가 공급을 빠르게 앞지르고 있습니다. 전기차 1대를 만드는 데 필요한 핵심광물은 평균 약 200kg. 내연기관차보다 6배나 많은 양이죠. 문제는 이 자원들이 특정 국가에 편중되어 있고, 정련·제련 공정의 60~90%가 중국에 집중되어 있다는 점입니다.

이러한 ‘공급망의 병목’ 현상은 수출 통제나 가격 변동 시 산업 전체를 순식간에 흔들 수 있는 치명적인 아킬레스건입니다. 바로 이 점이 전 세계가 핵심광물 확보에 사활을 거는 이유입니다.

중국: 공급망의 빗장을 걸다, 자원 무기화

중국은 기술·공급망·정책을 아우르는 삼중 구조로 핵심광물 지배력을 무기화하고 있습니다. 1980년대부터 이어진 국가 차원의 지원과 유연한 환경 규제 이점을 발판 삼아, 주요 광물의 제련·정련 공정의 60~90%를 점유하고 있죠.

특히 공급이 불안정한 희토류와 흑연은 중국이 생산과 가공을 거의 모두 쥐고 있고, 자국 내 자원이 부족한 리튬과 니켈은 해외 광산을 선점한 뒤 가공 단계에서 주도권을 확보하는 방식을 택하고 있습니다.

최근에는 미국의 관세 압박에 맞서 희귀금속과 중(重)희토류에 대한 수출 통제를 강화하며 공급망의 빗장을 더욱 단단히 걸어 잠그고 있습니다.

미국·EU: 안방에서 주권을 되찾다 공급망 동맹·자립 전략

중국의 공급망 압박에 맞서 미국과 유럽연합(EU)도 맞대응에 나섰습니다.

미국은 인플레이션 감축법(IRA)으로 우호국 중심의 공급망을 구축하는 한편, 최근에는 정부와 민간이 협력하는 120억 달러 규모의 ‘프로젝트 볼트’를 통해 핵심 광물 비축도 추진 중입니다.

EU 또한 핵심원자재법(CRMA)을 통해 2030년까지 역내 채굴·가공 비율을 높이고, 특정 국가 의존도를 65% 이하로 낮추며 공급망 자립에 속도를 내고 있습니다.

결국 핵심광물 확보 경쟁은 누가 공급망을 쥐고, 시장을 주도하느냐의 싸움입니다.

한국: 첨단 제조업 강국을 위한 필수 과제, 핵심광물 공급망 내재화

한국은 첨단 제조업 강국이지만, 정작 핵심광물 자원 안보만큼은 취약한 ‘자원 빈국’입니다. 특히 전기차 구동모터의 핵심인 네오디뮴 영구자석은 중국 의존도가 94.7%에 달해 공급망 리스크가 크죠.

이에 정부는 2023년 ‘핵심광물 확보 전략’을 통해 리튬·니켈·코발트·희토류 등 10대 전략광물을 선정하고 비축 확대와 생산 시설 확충을 지원 중이나, 구조적 열세를 극복하기엔 아직 갈 길이 멉니다.

따라서 핵심광물을 단순 원자재가 아닌 국가 전략 자산으로 인식하고, 공급원 다변화, 정제·가공 기술 내재화, 해외 공급망과의 전략적 파트너십 확대를 통해 공급망의 안정성을 확보하는 것이 무엇보다 시급한 시점입니다.

미래 산업 성장을 뒷받침하는 포스코그룹의 핵심광물 밸류체인

포스코그룹은 ‘자원-정련-소재’로 이어지는 수직 계열화를 통해 공급망 안정화에 앞장서고 있습니다.

아르헨티나 염호와 호주 광산에서 고품위 리튬을 확보하고, 미국 내 희토류 가공부터 자석 생산까지 아우르는 통합 거점을 추진하는 등 공급망 다변화에 총력을 기울이고 있습니다.

특히 포스코퓨처엠을 중심으로 한 흑연 음극재 분야의 글로벌 경쟁력은 주요 완성차 기업들과의 전략적 파트너십을 견고히 하는 토대가 되고 있습니다.

이처럼 그룹 안에서 핵심광물 정·제련 인프라를 내재화한 포스코그룹의 ‘수직 계열화 체계’는 불확실한 글로벌 공급망 속에서 미래 산업 성장을 뒷받침할 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.