탐해3호 첫 대양 탐사서 해저 희토류 '고농도' 존재 확인

서태평양 공해 수심 5800m서 평균 2000ppm 이상
데이터 기반 심해 탐사 기술 입증

글로벌 자원 안보의 전략 자산으로 떠오른 희토류 확보 경쟁이 심해로 확장되는 가운데, 우리 기술로 수행한 첫 대양 탐사에서 고농도 해저 희토류의 존재가 확인됐다. 국내 연구진이 공해(High Seas)에서 희토류 존재 가능성을 사전 예측하고 실제 시추로 입증한 것은 이번이 처음이다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 2025년 7월 최첨단 물리탐사연구선 탐해 3호를 투입해 수행한 서태평양 공해상 첫 대양 탐사에서 수심 약 5800m 해저 퇴적물 시추를 통해 최대 3100ppm, 평균 2000ppm 이상의 고농도 희토류가 부존(賦存)함을 확인했다고 15일 밝혔다.

최첨단 물리탐사연구선 ‘탐해3호’가 스트리머를 전개한 모습. KIGAM 제공

육상 한계 넘어 '심해'로…희토류 공급망 새 해법

희토류는 지각 전반에 분포하지만 채산성 있는 고농도 광상은 제한적이다. 육상 희토류 광석은 정제 과정에서 토륨 등 방사성 물질이 다량 발생하는 환경적 한계가 있고, 공급망이 특정 국가에 집중돼 자원 안보 리스크가 크다.

반면 해저 희토류 진흙은 고성능 영구자석 제조에 필수적인 중희토류 함량이 높고 방사성 물질 함유량은 낮아, 차세대 핵심광물 공급원으로 주목받고 있다. 최근 일본이 미나미토리시마 배타적경제수역(EEZ) 인근 해저에서 수심 6000m 채광 실증에 나선 것도 같은 맥락이다.

연구진은 수심 5800m 해저에 시추 장비를 내려보내 피스톤의 진공 흡입력으로 해저 퇴적물을 층 구조 변형 없이 채취하는 '피스톤 코어링' 기법을 적용했다. 이 방식은 퇴적층이 뒤섞이거나 압착되지 않아 희토류가 쌓인 지질학적 상태를 그대로 확인할 수 있어, 심해 자원 존재를 검증하는 데 핵심적인 시추 기술로 꼽힌다.

8.1㎞ 스트리머 첫 실전…'데이터 기반 과학 탐사' 성과

이번 성과의 핵심은 탐해 3호의 8.1㎞ 길이의 해상 탄성파 수중 수신기 배열(스트리머)을 국내 최초로 실전에 투입한 데 있다. 스트리머는 선박 뒤로 길게 전개돼 해저에서 반사되는 음파를 다양한 각도에서 수집하는 장비로, 길이가 길수록 심해저 심부에서 반사되는 저주파 음파를 다양한 각도에서 수집할 수 있다.

8.1㎞에 걸쳐 배치된 648개 채널 센서는 미세한 신호까지 포착해 수심 5800m 아래의 복잡한 지질구조를 선명하게 영상화했다. 여기에 KIGAM의 지구물리 해석 기술을 결합해 희토류가 집중될 수 있는 지질학적 환경을 사전에 특정했고, 예측한 3개 시추 정점 모두에서 고농도 시료 확보에 성공했다.

이는 막대한 비용과 시간이 소요되는 심해 광물 탐사에서 적중률을 높이고 개발 리스크를 최소화할 수 있는 '데이터 기반 과학 탐사 프로세스'를 실증한 성과로 평가된다.

탐해3호 서태평양 해저 희토류 탐사라인(2025년). KIGAM 제공

공해는 '선점의 영역'…데이터가 곧 권한

공해 심해저 자원은 국제해저기구(ISA)가 관리하는 '인류 공동의 유산'으로, 특정 국가의 주권이 미치지 않는다. 대신 선제적인 과학 데이터 확보가 탐사 권한으로 이어지는 구조여서, 초기 탐사 성과의 전략적 가치가 크다.

KIGAM이 전체 해양의 3분의 2를 차지하는 공해를 탐사 무대로 삼은 것도 이 때문이다. 이번 성과는 향후 국제해저기구 체제 아래에서 대한민국이 심해저 핵심광물 탐사 권리를 확보하는 데 중요한 과학적 근거가 될 전망이다.

4월 2차 탐사…정밀 자원 지도 완성 단계

KIGAM은 오는 4월 2차 탐사에 나서 탐사 밀도를 높이고 정밀한 자원 지도를 구축할 계획이다. 1차 탐사가 희토류 존재를 확인하는 기초 단계였다면, 2차 탐사는 심해저 핵심광물 확보를 위한 중장기 로드맵의 핵심 단계에 해당한다.

김윤미 해저지질연구센터장은 "이번 탐사는 우리 기술로 유망 지역을 직접 예측하고 일관된 성과를 냈다는 점에서 해저 자원 탐사 기술 자립화의 큰 진전"이라며 "2차 탐사를 통해 데이터 정밀도를 높여 대한민국만의 독자적인 해저 자원 영토를 확보하겠다"고 말했다.

권이균 KIGAM 원장은 "탐해 3호는 전 세계 바다를 누비며 자원 주권을 확보하는 6,862톤급 최첨단 물리탐사연구선이자 대한민국 자원 안보의 핵심 전략자산"이라며 "KIGAM이 글로벌 핵심광물 공급망 확보의 전초기지 역할을 할 수 있도록 모든 역량을 집중하겠다"고 강조했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr