자원은 우리나라 첨단 산업을 이끌어 가기 위해서 반드시 확보를 해야 되는 어 부분입니다. 광물연구의 성공장이 된 과학자의 이야기가 시작됩니다. 청풍호의 아름다운 풍광을 자랑하는 충청북도 제천시.

정체를 알 수 없는 가방을 들고 일렬로 산을 오르는 사람들이 있습니다. 바로 우리나라에 매장된 희광물을 파악하기 위해 드론 탐사에 나선 건데요. 이 지역에 많은 양의 그 희금속이 부존된 것으로 저희들이 예측하고 있어 가지고요.

이걸 광역 탐사를 하기 위해서 저희들이 비행차라든가 드론을 이용해서 탐사를 하는데 오늘 드론을 이용 가져와 가지고 저희들이 광역 탐사를 하려고 자원 개발의 첫 단계는 어느 지역에 어떤 광물이 묻혀 있는지 파악하는 것으로 시작됩니다. 특히 전 세계적으로 매장량이 매우 적은 희광물을 찾기 위한 노력이 한창인데요. 한가운 소식은 우리나라에도 특정 희광물이 다량 묻혀 있다는 것입니다.

여기에는 바나륨이라든가 뭐 몰리브댄이라든가 텅스텐, 주석 이런 광물들이이 지역에 상당히 많이 부존된 것으로 저희들이 지금 알고 있습니다. 자, 드론 띄우시죠. 음.

기존에 사람이 찾을 수 없었던 험란한 지역까지도 드론을 이용하면 빠르고 편리하게 탐사가 가능한데요. 그만큼 새로운 자원을 찾을 수 있는 영역도 넓어졌습니다. 저기 자성을 어 감지할 수 있는 센서가 있어 가지고요.

지하에 매장되 있는 그 자성이 있는 광물들을 주로 어 많이 감지를 합니다. 원광석에 소량 함유된 희금속은 첨단 산업의 필수적인 재료로 날이 갈수록 중요성이 높아지고 있는데요. 국내에 매장된 희광물 연구가 시작된 것은 비교적 최근이지만 전호석 박사팀은 지역별 희광물 매장년 지도를 만들어내는 성과를 거뒀습니다.

대전 광역시에 위치한 한국 지질자원 연구원이 전호석 박사의 일터입니다. 자연에서 채취해 온 샘플은 가장 좋은 연구 재료인데요. 시도 한번 뭐가요?

아, 너무 크면 저기 초꼬라 들어가지가 않아 가지고요. 네. 이 이 가끔 이렇게 바닥에 칠 때도 있어 가지고 다양한 원소들이 섞인 원광석 안에서 필요한 물질만 분리하는 선별 기술이 전호석 박사팀의 핵심 기술인데요.

먼저 기계를 사용해 원광석을 작은 크기로 부수는 과정을 여러 차례 반복해 줍니다. 아, 이것들은 이제 분쇄 매체라고 해서 아까 이제 보신 그런 광물 입자가 스스로 부딪혀서 깨지는 것은 매우 드물기 때문에 이제 이런 그 분세 매체를 사용해서이 안에 놓고 이제 회전을 시키면은 뭐 압축력이나 이제 전단력 뭐 그런 것들이 이제 메커니즘이 돼서이 입장가 더 작아지게 되는 겁니다. 원광석에서 필요한 원료를 추출해 낼 때 가장 중요한 건 바로 입자의 굵기 아주 가는 물의 크기로 만듭니다.

어, 다 만들어졌어. 부. 어, 괜찮을 것 같아요.

오케이. 한번 해 보자고. 네.

알겠습니다. 우리가 만약에 여기에 금이라든가 텅센이 있다고 했을 때 이게 전체가 금이의 텅센이 아니고요 안에 아주 작은 입자로 이렇게 존재하고 있기 때문에이 작은 입자들이 바깥으로 나올 수 있도록 저희들이 파쇄를 하고 분쇄를 해서 아주 작은 입자로 만들어 줘야지만 그래야지만 선별을 할 수가 있는 거예요. 회중석에서 텅스텐을 분리하는 작업이 시작됐습니다.

우리가 병원에 가면 증상에 따라 처방이 바뀌는 것처럼 광물도 갖고 있는 특징에 따라 가장 효과적으로 분리될 수 있도록 선별 방법과 시약을 처방하는데요. 텅스텐은 잘 뜰 수 있도록 하게 하게 되는 거고요. 텅스탠에 다른 광물들은 뜨지 못하게끔 저희들이 가라치게끔 하는 그런 시약을 저희들이 자체적으로 찾고 개발해 가지고 이렇게 사용하는 겁니다.

텅스텐에 반응하도록 맞춤 처방된 시약은 기포와 만나 텅스텐 물질만을 물 위로 띄우게 됩니다. 이 과정을 반복하면 불순물이 깨끗하게 걸러져 덩스텐의 순도가 더욱 높아진다네요. 여기서 잠깐 사이언스 레벨업.

단순한 성질을 갖고 있어 산업 구조물이나 백열 정부의 필라멘트 등 우리 생활에 밀접한 텅스텐. 예. 텅스텐은 희광물 중에 한 종류이고요.

어, 세계적으로 매장돼 있는 국가가 별로 없습니다. 그래서 중국, 한국, 몇 개 국가밖에 없기 때문에 세계적으로 텅스를 확보가 가장 어렵습니다. 텅스텐은 우주선, 반도체 등의 꼭 필요한 원료로 첨단 산업의 핵심 광물입니다.

그 밖에도 흑연, 히토류, 주석, 리튬 등이 첨단 산업에 활용되는 대표적인 희강물입니다. 첨단 산업에는 저희들이 일반 금속 자원이라든가 일반 뒤금속 자원을 쓰는게 아니고요. 상당히 핵심 부품에는 대부분 희금석들이 대부분 쓰이고 있습니다.

그래서 희금석 자원은 우리나라 첨단 산업을 이끌어 가기 위해서 또 더 발전시키기 위해서 또 다른 국가와 대회 경쟁력을 갖다 높이기 위해서는 반드시 확보를 해야 되는 어 부분입니다. 1970년대 강원도 영어를 중심으로 운영된 텅스텐 광산. 덤스태는 한때 수출 효자 품목이었는데요.

중국이 공산주의로 있다가 이데올로기가 깨지면서 자유진용으로 텅센을 공급하면서 가격이 2천만 원 뭐 이렇게 뭐 이상 가던게 뭐 100만 원까지 떨어졌으니까 상당히 많이 떨어졌겠죠. 예. 그래서 떨어져서 우리나라 경제성이 없어서 문을 닫았는데 배광 당시 회중석에서 텅스텐을 선별해내는 기술은 상당히 어려운 기술로 꼽혔습니다.

때문에 텅스텐의 생산 가격보다 공급 가격이 하락하는 문제를 해결할 수 없었다는데요. A라는 시약을 갖다가 첫 번째 넣는 거 하고 B라는 시약을 첫 번째 넣고 서로 교차해서 넣게 되면요. 전혀 효과가 안 나타날 때도 많습니다.

그래서 시약을 넣는 순서부터 넣는 순서부터 영양이라든가 온도라든가 교반이라든가 이런 모든 환경이 다 맞아야지만 좋은 결과를 나타낼 수가 있거든요. 다양한 시행 착오와 연구를 지속한 끝에 전박사는 경제성과 효율성을 모두 갖춘 텅스텐 삼별 기술을 개발했습니다. 그밖에도 광물이 가진 특성에 따라 다양한 선별 방법을 복합적으로 적용해 선별 효율을 높이는데 주력했는데요.

라이트를 한번 꺼 가지고 잘 분리가 되는지 한번 확인 한번 하자. 덩스텐은 자회선을 비추면 푸른색을 나타낸다는데요. 텅스텐이 가장 무거운 쪽이 쪽으로 이동을 한 것을 알 수가 있고요.

이쪽은 텅생이 하나도 없죠. 미랄라이트를 비춰도 보이지가 않는데 여기서 이렇게 비중이 무거운 쪽하고 가벼운 쪽이 이렇게 분리가 잘된다는 걸 갖다 우리가 확인하기 위해서 이렇게 미네랄 라이트 이렇게 비춰 보게 되는 겁니다. 이렇게 과거에 55%의 품미를 갖다 70%까지 올렸고요.

회수율도 65%에서 90%까지 올렸습니다. 그러니까 광산을 저희들이 개발하게 되면은 과거에 100원밖에 얻지 못했던 어 그런 경제성이 있었다. 그러면 지금 저희들이 150원까지 얻을 수 있는 걸 갖다가 마련했기 때문에 과거보다 훨씬 좋은 어 경제적인 효과를 얻을 수가 있고요.

전호석 박사팀이 개발한 텅스텐 선별 기술은 기존 대비 선별 효율을 20% 이상 눕혔다는 평가를 받으며 2018년 상용화에 성공했습니다. 다음날 이른날부터 왠지 분주해 보입니다. 실험복에 장갑까지 끼고 만반의 준비를 하는데요.

이거 기 어려운데. 응. 자, 하나.

대여섯 명의 장정들이 힘을 합쳐야 겨우 옮길 수 있는 무언가. 올려놔. 저쪽 편으로 가.

자, 하나, 둘. 하나, 둘. 오케이.

됐어. 이건 초기 모델이어서 한 270km 정도 되는데 이거보다 더 무거운 거는 한 400km에서 600km 정도. 지금 추세는 그렇습니다.

이게 뭐예요? 아, 요건 지금 저희들이 자동차에 전기 자동차에 쓰는 지금 리튬 전지입니다. 이게 우리가 이걸 재활용할 수 있는 기술을 갖다 저희들이 지금 개발을 하고 있습니다.

어마어마한 배터리 크기와 무게만큼 재활용으로 얻을 수 있는 에너지 저장 물질도 많아집니다. 그런데 오늘은 모듈 보낼 작업 중 난항을 만난 것 같은데요. 음.

안 돼. 안 돼. 안 돼.

그 안 돼. 현상 이걸로 해야 돼. 봐봐.

근데 이걸 한다 그래도 문제다. 이거 뺄 수가 없네. 이거 아니면 이걸 갖다가 자르면 안 되는가?

여기 입수인가? 플러스. 그때 현란한 손길의 구세주 등장.

힘으로론 그 누구에게도지지 않는다는데요. 아 그래도 김박사 힘센게 참여 여기 써 먹을 때 있네. 힘습니다 팔실험에서 1등 사람이 누가요?

우리 센터에서 우리 본부에서 1등 사람이 아 1등이요? 예. 아 그래요?

예. 힘새게 생겼잖아요. 소량에 필요한 원료를 추출하고 버려지는 광석.

그에 비해 원료를 모두 사용할 수 있는 재활용 기술은 훨씬 경제적입니다. 이렇게 여기에 들어가는게 다 비싼 거예요. 코발트, 니켈, 만간, 흑연, 리튬이 들어가는데 전부 다 비싼 광물들입니다.

예. 예. 그러니까 사실 요것만 잘 누가 준다 그러면 이것만 가지는 돈됩니다.

다 리튬 이혼전지 외에도 일상에서 재활용 가능한 제품은 다양한데요. 팀들이 오케이 오케이 오케이. 정말 모든 가정에서 산업체에서 나오는 걸 대부분 다 재활용을 합니다.

어, 특히 이것처럼 음, 저희들이 컴퓨터라든가 가전 제품에서 나오는 것도 재활용이 가능하고 상당히 많은 금이 여기에 포함되 되어 있습니다. 그래서 저희들이 요거는 별도로 저희들이 회수를 해서 금만 저기 저희들 녹여 가지고 금만 별도로 저희들이 추출을 해서 재활용을 하고 있습니다. 여기서 다시 사이언스 레벨업.

세활이 흘러도 변함없이 인기 있는 광물 금. 국내에 금광이 많지 않지만 지속적인 공급이 가능한 비밀이 있는데요. 어 수입은 금은 수입이 어 원전적으로 못 하게 돼 있습니다.

그러면 우리나라에서 소비되는 금의 대부분은 예 제활용이라든가 보산물래 쪽에서 많이 확보를 하고 있습니다. 아연광 같은 거라든가 구리광을 갖다가 재련할 때 보면은요. 금이라든가 은이 상당히 많이 나옵니다.

그래서 부산물로 은을 금은을 대부분 회수를 많이 합니다. 그럼 얼만큼 확보가 되냐 이렇게 생각할 수 있는데 그거는 정확하게 밝힐 수 없지만 상당히 많은 양입니다. 이거 기업 비밀도 될 수 있는 거고요.

예. 이곳은 전호석 박사에게 남다른 의미가 있는 곳입니다. 아이고, 박수도 왔네.

아이고, 반가워. 어, 잘 있었지? 독자적으로 개발한 물리부된 선별 기술이 이곳에 지원됐기 때문인데요.

여기서 지금 이렇게 올라오는 거 칼러를 보니까 상당히 잘 되는 거 같아. 가지고 내가 보기에는 양도 충분히 올라오는 거 같아 가지고 내가 보기에 원광 중에 품이도 요즘 뭐 좋은 거 많이 나오는 거 같은 느낌도 있고 품이면도 이제 품이도 많이 올라갔고 또 생산량도 많이 진단이 됐고 그런 면에서 굉장히 많이 도움이 됐습니다. 오늘도 어김없이 연구실은 분주합니다.

논문 발표와 학회 활동으로 바쁘지만 다시 태어나도 광물을 연구하고 싶다고 말하는 전호석 박사. 1995년 입사 후 기술개발에 대한 특허 1은 아홉건 작성한 논문은 400편이 훌쩍 넘었습니다. 올해부터 한국 지질자원 연구원에서는 희광물 바나디움을 미래 중점 연구 광물로 선정해 연구 중인데요.

자약선을 이용해서 자성이 있는 철광석 철산물을 갖다 저희들이 분리해내는 겁니다. 그렇게 되면은 바라둠이 상당히 많이 농축이 되어서 치료를 만들 수가 있는 겁니다. 시료로 쓸 바나디움을 추출하려면 철광석과 분리해야 하는데요.

좀 양을 좀 더 넣어. 자성이 있는 컨베이어 벨트를 통과하고 나면 철광석은 자석에 달라붙어 걸러지고 바나만 남게 됩니다. 음 잘 분리가 됐네요.

네 색깔이 확실히 차이가 나네요. 앞으로 대용량 에너지 저장의 경우에는 결국은 반화밖에 없습니다. 왜냐면 어 우리가 리튬과 같은 에너지 저장 시스템이 좀 커지게 되면은 전압 극복차가 안 되기 때문에 바라라든가 폭발을 하기 때문에 위험성 때문에 쓸 수가 없고요.

또 리튬의 한계가 뭐냐면은 충전을 시켜 놓으면 방전이 된다는 그런 문제점이 좀 있는데이 반화은 한 달 후에 아니면 1년 후에 쓸 수도 있기 때문에 바나륨은 재강 회사에서도 각광받고 있는데요. 철강에 바나디움을 섞으면 철이 단단해지는 효과가 있어 지진을 방지할 수 있기 때문입니다. 처음가지고 우리나라에서는 아직 바나륨 연구가 본격적으로 이루어진 적은 없습니다.

전호석 박사 연구팀은 국내 매장된 바나륨 자원 개발을 향한 퍼스트 무버로서의 꿈을 키우고 있는데요. 그리고 방전되면 다시 또 이렇게 왔다 이렇게 그 왔다 갔다 하는데 국내는 두 개의 지역에 상당히 많은 바나륨이 분포를 하고 있습니다. 지금 그쪽 부분에 있 부근에 있는 바나움의 그 원강적인 함량이 세계에서 가장 높을 정도로 좋은 품입니다.

그래서 우리가 기술만 잘 확보되면은 우리나라가 반디을 100% 수입하는 국가에서 자립할 수도 있고요. 더 나가서는 더 많은 양을 생산하게 되면 수출도 할 수 있는 기회도 같지 않을까 이런 저희들이 생각을 좀 해 봅니다. 예.

자원 수입국에서 에너지를 전 세계에 판매하는 자원 수출국을 위한 전호석 박사의 도전. 희망의 도전은 이제 시작입니다. 입니다.