희토류란 무엇인가?
희토류(REE, Rare Earth Elements)는 주기율표 하단에 위치한 17개 원소로, 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy), 테르븀(Tb) 등이 포함됩니다. 이들은 전기차 모터의 영구자석, 스마트폰, 풍력 터빈, 군사 장비 등 첨단 기술에 필수적입니다. 이름과 달리 희토류는 지각에서 비교적 풍부하지만, 순수한 형태로 추출하기 어렵고 환경적, 기술적 도전이 큽니다. 테슬라의 전기차 모터, 특히 모델 3와 모델 Y의 영구자석 모터는 네오디뮴과 같은 희토류에 크게 의존해 왔습니다.
테슬라의 희토류 사용 현황
테슬라는 초기 모델 S와 X에서 유도 모터를 사용해 희토류 의존도를 낮췄지만, 2017년 모델 3 출시 이후 효율성과 출력 밀도를 높이기 위해 영구자석(PM) 모터로 전환했습니다. 이 모터는 네오디뮴과 디스프로슘을 사용하며, 2022년 기준 전기차 모터 시장의 80% 이상이 영구자석 모터를 채택했습니다. 테슬라는 2023년 투자자 데이에서 모델 Y의 희토류 사용량을 2017년 대비 25% 줄였다고 밝혔으며, 차세대 모터에서 희토류를 완전히 배제할 계획임을 발표했습니다. 하지만 구체적인 대체 소재나 상용화 시점은 공개되지 않았습니다.
중국의 희토류 공급망 독점
중국은 전 세계 희토류 채굴의 약 60%, 정제의 85% 이상을 장악하고 있습니다. 특히 디스프로슘과 테르븀 같은 중희토류는 중국이 99% 이상을 공급합니다. 이는 낮은 환경 규제와 저렴한 노동력, 국가 주도의 보조금 덕분입니다. 중국은 2010년 센카쿠/댜오위다오 분쟁 당시 일본에 희토류 수출을 제한하며 이를 정치적 무기로 활용한 바 있습니다. 2025년 4월, 트럼프의 대중 관세에 대응해 중국은 7개 희토류와 자석 수출에 특별 허가를 요구하는 제한 조치를 시행했습니다. 이는 테슬라를 포함한 미국 기업의 공급망에 즉각적인 영향을 미쳤으며, 수출 허가 시스템이 완전히 구축되지 않아 중국 항구에서 물량이 묶여 있는 상황입니다.
중국의 전략적 통제
2024년 10월, 중국은 희토류를 국가 자원으로 지정하며 채굴, 정제, 수출에 대한 규제를 강화했습니다. 불법 채굴에 대해 최대 10배의 벌금을 부과하며 공급을 더욱 통제하려는 움직임을 보였습니다. 중국은 또한 2021년 3개 국영기업(CHINALCO, China Minmetals, China Southern Rare Earth Group)을 통합해 China Rare Earth Group을 설립, 글로벌 시장에서 가격 협상력을 높였습니다. 이는 테슬라와 같은 기업이 안정적인 희토류 공급을 확보하기 어렵게 만드는 요인입니다.
희토류 의존의 위험성
희토류 의존은 여러 위험을 동반합니다. 첫째, 가격 변동성입니다. 네오디뮴은 2021년 7월 톤당 20만 3천 위안에서 2022년 초 150만 위안까지 급등했다가 2023년 81만 5천 위안으로 하락했습니다. 둘째, 환경 문제입니다. 희토류 채굴은 산성화된 폐수와 방사성 폐기물을 발생시키며, 중국의 낮은 환경 기준은 이를 악화시킵니다. 셋째, 지정학적 위험입니다. 중국의 수출 제한은 테슬라의 생산 일정에 차질을 줄 수 있으며, 이는 옵티머스 로봇과 같은 신규 프로젝트에도 영향을 미칠 가능성이 있습니다.
테슬라의 대체 소재 연구
테슬라는 2023년 3월 차세대 영구자석 모터에서 희토류를 제거하겠다고 선언했습니다. 이는 환경적, 지정학적 위험을 줄이기 위한 전략으로 보입니다. 가능한 대체 소재로는 페라이트(산화철 기반, 바륨 또는 스트론튬 첨가)가 유력합니다. 페라이트는 네오디뮴 자석보다 자력이 약하지만, 저렴하고 공급이 안정적입니다. 그러나 페라이트는 모터의 공간 제약으로 인해 효율성이 떨어질 수 있습니다. 다른 대안으로는 알니코(알루미늄-니켈-코발트 합금)와 사마륨-코발트가 있지만, 알니코는 자화 손실이 크고 사마륨-코발트는 또 다른 희토류를 사용합니다.
테슬라가 독자적으로 개발 중인 새로운 소재에 대한 정보는 공개되지 않았습니다. 업계에서는 테슬라가 기존 연구를 활용하거나, 대학 및 연구소와 협력해 중간 성능의 자석 소재를 개발할 가능성을 제기합니다. 예를 들어, 페라이트와 희토류 자석의 성능 격차를 좁히는 합성 소재가 연구되고 있습니다. 하지만 이러한 소재가 테슬라의 대량 생산 목표에 부합하려면 상용화까지 상당한 시간이 필요합니다.
다른 기업의 노력
BMW와 닛산은 일부 차량에서 희토류를 완전히 제거한 유도 모터를 채택했으며, 토요타와 폭스바겐은 희토류 사용량을 줄였습니다. 아우디와 메르세데스는 유도 모터로 전환하며 희토류 의존을 최소화하고 있습니다. 이러한 트렌드는 테슬라의 전략이 업계 전반의 흐름과 맞닿아 있음을 보여줍니다.
글로벌 대체 공급망 구축 노력
미국은 희토류 의존도를 줄이기 위해 다양한 노력을 기울이고 있습니다. 캘리포니아의 마운틴 패스 광산은 미국 유일의 희토류 광산으로, MP Materials가 운영 중이지만 정제는 여전히 중국에 의존합니다. 국방부는 2027년까지 완전한 국내 공급망 구축을 목표로 2020년 이후 4억 3,900만 달러 이상을 투자했습니다. 예를 들어, MP Materials는 2025년 말까지 네오디뮴-붕소-철 자석 1,000톤을 생산할 계획이지만, 이는 중국의 2018년 생산량(13만 8,000톤)의 1% 미만입니다.
호주의 Lynas Rare Earths는 중국 외 최대 희토류 정제 업체로, 미국 텍사스에 공장을 건설 중이며 국방부로부터 2억 5,800만 달러를 지원받았습니다. 브라질, 남아프리카, 일본, 베트남도 희토류 채굴 및 정제 역량을 강화하고 있습니다. 하지만 중국의 독점을 깨기에는 시간이 더 필요합니다.
재활용과 지속 가능성
희토류 재활용은 또 다른 대안입니다. 미국의 Noveon Magnetics는 폐자석에서 희토류를 추출해 새로운 자석을 제조하며, 최대 99.5%의 재활용률을 달성했다고 주장합니다. 유럽연합은 자석 폐기물을 새로운 합금으로 전환하는 재활용 공정을 개발 중입니다. 2050년까지 재활용은 미국, 중국, 유럽의 희토류 수요의 30~40%를 충족할 수 있을 것으로 전망됩니다. 테슬라가 이러한 재활용 기술을 채택할지는 미지수지만, 지속 가능성 목표와 부합하는 전략으로 보입니다.
테슬라의 미래와 과제
테슬라의 희토류 제로 목표는 전기차 산업의 패러다임을 바꿀 잠재력이 있습니다. 하지만 기술적 도전은 만만치 않습니다. 대체 소재가 기존 모터의 효율성과 성능을 유지할 수 있을지 불확실합니다. 또한, 중국의 수출 제한이 단기적으로 생산 비용을 높이고 일정을 지연시킬 가능성이 큽니다. 테슬라는 자율주행과 로보택시, 옵티머스 로봇 등 다양한 프로젝트를 동시에 추진 중이므로, 희토류 문제를 해결하지 못하면 전체 비전에 차질이 생길 수 있습니다.
중국의 희토류 독점은 단기적으로 지속될 가능성이 높습니다. 테슬라가 대체 소재 상용화에 성공하더라도, 글로벌 공급망의 재편과 재활용 기술의 성숙이 필요합니다. 이 과정에서 테슬라의 혁신 DNA가 어떤 결과를 낳을지 주목됩니다.
결론
테슬라의 희토류 의존 문제는 기술, 환경, 지정학이 얽힌 복잡한 퍼즐입니다. 중국의 공급망 통제는 테슬라의 생산과 비용에 즉각적인 위협이 되지만, 대체 소재 연구와 글로벌 공급망 다변화는 희망을 줍니다. 테슬라가 희토류 없는 모터를 상용화한다면, 전기차 산업의 지속 가능성과 독립성을 한 단계 끌어올릴 것입니다. 하지만 그 길은 험난하며, 아직 많은 것이 불확실합니다.