망간단괴: 심해 자원의 새로운 미래를 열다

1. 요약

• 망간단괴는 심해 자원의 신흥 중추로, 해저 4, 000m에서 6, 000m 사이에 존재하는 감자 모양의 산화철로 정의됩니다. 이 자원은 약 40종의 유용한 금속을 포함하고 있으며, 특히 망간, 구리, 니켈, 코발트는 현대 산업에서 필수적으로 사용되는 자원으로서 그 가치를 지니고 있습니다. 망간단괴의 형성 과정은 해수와 퇴적물의 복합적인 작용에 의해 이루어지며, 이는 생태계와의 상호작용과 긴 시간에 걸쳐 발생합니다. 현재 주요 망간단괴 분포 지역인 클라리온-클리퍼톤 해역은 낮은 퇴적 속도로 인해 망간단괴 밀도가 높은 지역으로, 자원의 경제적 가치가 매우 높습니다.

• 현재 다양한 국가와 기업들이 망간단괴 개발에 적극적으로 투자하고 있으며, 이는 글로벌 경쟁을 촉발하고 있습니다. 특히, 한국은 1994년부터 국제해저기구와의 협력을 통해 망간단괴 개발을 위한 탐사 프로젝트를 추진하고 있으며, 최근에는 서태평양 지역에서 막대한 양의 망간단괴가 매장된 것으로 추정되는 독점 탐사 광구를 확보했습니다. 이러한 투자는 한국의 산업 발전에 중요한 기여를 할 것으로 기대되며, 향후 20년 간 안정적인 자원 공급원이 될 가능성이 큽니다.

• 그러나 한국은 여전히 선진국들에 비해 망간단괴 개발 경쟁력이 낮은 상태로, 기술 혁신과 국제 협력을 통해 이러한 격차를 해소하는 것이 필요합니다. 지속 가능한 개발 접근 방식을 통해 해양 생태계를 보호하면서도 산업적 가치 실현이 가능하도록 노력해야 하며, 이는 단순한 자원 개발을 넘어 지역 경제와 환경에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.

2. 망간단괴란 무엇인가?

• 2-1. 망간단괴의 정의 및 구성

• 망간단괴는 수심 4, 000 m에서 6, 000 m 사이의 해저면에 존재하는 감자 모양의 산화철로, 약 40종에 달하는 유용금속을 함유하고 있습니다. 이 금속들은 망간(Mn), 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등으로, 현대 산업에서 전략적으로 중요한 자원으로 평가받고 있습니다. 망간단괴는 해수와 퇴적물 내 금속 성분이 침전되면서 생성되며, 나무의 나이테와 같이 동심원 형태로 매우 느리게 성장합니다. 일반적으로 망간단괴는 북동태평양 지역에 집중적으로 분포하며, 특히 클라리온-클리퍼톤 해역이 가장 유명한 지역입니다.

• 2-2. 망간단괴의 생성과 성장 과정

• 망간단괴는 여러 가지 기원을 통해 생성됩니다. 주된 생성 과정은 해양성 기원, 속성(續成) 기원, 열수 기원 및 화산 기원입니다. 해양성 기원은 해수에서 망간 성분이 침전되어 형성되는 과정이며, 이는 박테리아의 활동에 의해 촉진됩니다. 속성 기원은 해수와 퇴적물의 경계면에서 용해된 망간 성분이 침전되어 형성됩니다. 열수 기원은 해저 열수 용액이 해수와 만나면서 침전되는 과정을 의미합니다. 이러한 복합적인 작용에 의해 망간단괴는 매우 느린 속도로 성장하며, 일반적으로 1백만 년에 1 mm에서 수십 mm씩 크기가 증가합니다.

• 2-3. 주요 성분의 중요성

• 망간단괴에 포함된 주요 성분은 산업적으로 큰 중요성을 지니고 있습니다. 망간은 철강 산업에서 필수적인 합금 원소로 활용되며, 구리와 니켈은 전자기기 및 전기차 배터리의 핵심 자원입니다. 코발트는 특히 리튬 이온 배터리 제작에 필수적입니다. 따라서 망간단괴의 효율적인 개발은 세계 경제와 기술 발전에 중요한 영향을 미치게 됩니다. 이러한 이유로, 여러 나라와 기업이 망간단괴 개발에 적극적인 투자를 하고 있으며, 이로 인해 심해 자원 개발의 중요성은 날로 증가하고 있습니다.

3. 망간단괴의 글로벌 분포 및 현재 동향

• 3-1. 망간단괴의 주요 분포 지역

• 망간단괴는 전 세계 해저에서 상대적으로 균일하게 생성되지만, 퇴적작용이 느리게 이루어지는 지역에서 더욱 두드러지게 분포합니다. 특히, 퇴적율이 1, 000년당 7mm 이하인 심해 저에서 망간단괴가 많이 형성됩니다. 다양한 해양 환경은 망간단괴의 축적에 긍정적인 영향을 미치며, 이는 북태평양의 클라리온-클리퍼톤 해역과 같은 특정 지역에서 주목받고 있습니다. 북태평양의 클라리온-클리퍼톤 해역은 매우 낮은 퇴적율로 인해 최대 밀도의 망간단괴 지역으로 꼽힙니다.

• 3-2. 북동태평양 클라리온-클리퍼톤 해역의 중요성

• 클라리온-클리퍼톤 균열대는 심해 망간단괴의 밀도가 매우 높은 지역으로 유명합니다. 이 해역의 수심은 대략 4, 000m에서 5, 000m에 이르며, 망간단괴는 다양하고 유용한 금속 성분을 함유하고 있어 산업적 가치가 큽니다. 특히, 니켈과 구리의 함량이 1.8% 이상인 지역이 250만 km²로 넓게 분포하고 있어, 경제적 가치가 높은 자원으로 각광받고 있습니다. 이 지역은 또한 해양 생태계 보존과 지속 가능한 개발이 중요한 문제로 대두되고 있습니다.

• 3-3. 전 세계적인 개발 현황

• 국제적으로, 망간단괴의 개발은 여러 국가와 기업 컨소시엄의 협력을 통해 추진되고 있습니다. 1970년대부터 지속적으로 연구가 진행되어 온 이 분야는 최근 몇 년간 가시적인 성과를 거두고 있습니다. 다양한 해양 연구 그룹이 클라리온-클리퍼톤 해역을 포함한 여러 해역에서 활발한 탐사 및 개발 활동을 진행하고 있습니다. 특히, 미국, 일본, 유럽 국가들이 단괴 개발에 대한 깊이 있는 기술을 보유하고 있어 이들 국가의 기업들이 주요 역할을 수행하고 있습니다. 한국 역시 1994년에 국제해저기구에 망간단괴 광구를 등록하고, 최근 들어 적극적인 탐사 및 개발에 나서고 있습니다. 이러한 글로벌 경쟁 속에서 각국은 가장 효율적인 자원 개발 방안을 모색하고 있으며, 이를 통해 심해 자원 개발의 패러다임이 변화하고 있습니다.

4. 한국의 망간단괴 개발 현황과 경쟁력

• 4-1. 한국의 망간단괴 관련 탐사 및 개발 현황

• 한국은 1992년부터 본격적으로 심해 자원 탐사에 착수하여 망간단괴 개발을 위한 여러 프로젝트를 진행해왔습니다. 최근에는 서태평양 마젤란 해저산 지역에 3000㎢의 독점 탐사광구를 확보하였는데, 이 지역은 약 4000만 톤의 망간각이 매장되어 있는 것으로 추정됩니다. 이를 통해 연간 100만 톤씩 생산할 경우, 향후 20년간 약 6조 원 규모의 수입산 광물 대체 효과가 기대됩니다.

• 한국해양과학기술원은 망간단괴와 관련하여 지속적인 연구개발을 수행해왔으며, 2014년까지 약 1억3000만 달러를 투자하였습니다. 이러한 투자 수준은 프랑스와 유사하지만, 독일(4억6200만 달러) 및 미국(3억9000만 달러)에 비해서는 여전히 낮은 수준입니다.

• 우리는 심해자원 개발이 향후 한국의 산업 번영에 중요한 기여를 할 것으로 보고 있습니다. 장기적으로 안정적인 자원 공급원을 확보함으로써, 첨단 산업을 위한 핵심 금속인 망간 및 니켈의 국내 공급을 도모하고 있습니다.

• 4-2. 세계 시장에서의 한국의 위치

• 현재 한국은 세계 망간단괴 개발에 있어 팀원 중 하나로 자리매김하고 있으나, 경쟁국들과 비교하였을 때 여전히 뒤쳐져 있는 상황입니다. 특히 미국, 일본, 중국과 같은 선진국들은 이미 많은 자원 개발 활동을 진행 중이며, 이들 국가는 높은 기술력과 자본을 바탕으로 경쟁우위를 확보하고 있습니다.

• 또한, 최근 세계적으로 망간단괴의 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있어, 한국의 망간단괴 개발 경쟁력이 향후 필수적으로 강화되어야 합니다. 한국은 해양자원 개발에 있어 30년 정도 늦은 출발을 하였으나, 이를 극복하기 위해 국가 주도의 연구개발 뿐만 아니라 민간 투자의 유치를 통해 경쟁력을 높여야 합니다.

• 4-3. 경쟁력 강화를 위한 전략

• 한국의 망간단괴 개발 경쟁력을 강화하기 위한 주요 전략으로는 다음과 같은 방안이 제시될 수 있습니다. 첫째, 지속 가능한 탐사 및 개발 접근 방식을 통해 환경적 영향을 최소화하고, 해양 생태계를 보호하면서 망간단괴 자원을 채취하는 것입니다.

• 둘째, 기술 혁신과 연구 개발을 통해 자원을 효율적으로 활용하는 방안도 중요합니다. 새로운 채광 기술 및 처리 방법의 개발이 이를 가능하게 할 것입니다.

• 셋째, 국제 협력을 통해 다양한 나라와의 협업을 확대해야 합니다. 이는 기술 공유는 물론, 자원 개발에 필요한 정보망을 구성하는 데 큰 도움이 될 것입니다.

• 마지막으로, 정부와 민간 기업 간의 적극적인 협력을 통해 재정적 지원 및 인프라 구축이 필요합니다. 이를 통해 한국의 망간단괴 개발 능력을 높이고, 국제적으로 위상을 강화할 수 있습니다.

5. 미래 지향적 접근과 신뢰성 있는 개발 방안

• 5-1. 망간단괴 개발에 대한 지속 가능한 접근 방식

• 망간단괴 개발에 있어 지속 가능한 접근 방식은 환경적, 사회적, 경제적 요인을 포괄적으로 고려해야 합니다. 해양 생태계의 복원력과 자원 고갈을 방지하기 위해 탐사 및 채광 활동이 생태적 영향을 최소화하도록 설계되어야 합니다. 이를 위해 최초 단계부터 환경 영향 평가(EIA)를 시행하여 개발 계획이 해양 생태계에 미치는 잠재적 영향을 사전에 파악하고, 이를 기반으로 감축 방안을 마련해야 합니다. 또한, 지속 가능한 개발을 위해서는 지역 사회와의 협력을 강화하여 지역 주민의 의견을 반영하고, 개발로 인한 이익이 지역 경제에 실질적으로 기여할 수 있도록 해야 합니다.

• 5-2. 연구개발 및 기술 혁신을 통한 발전

• 기술 혁신은 망간단괴 개발의 핵심 요소입니다. 수심 4, 000~6, 000m의 심해에서 망간단괴를 채취하기 위한 새로운 기술 개발이 필요합니다. 이를 위해 자율 잠수정(AUV)과 자동화 시스템을 도입하여 해저에서의 탐사와 채굴을 보다 효율적이고 안전하게 수행할 수 있게 해야 합니다. 또한, 고효율적인 채광 시스템 개발을 통해 채굴 과정에서의 에너지 소비를 줄이고, 그린 기술을 접목하여 환경 영향을 최소화할 수 있습니다. 이러한 기술 혁신은 또한 블록체인 기술을 활용한 추적 검증 시스템을 도입하여 채굴 과정에서의 투명성을 높이는 데 기여할 수 있습니다.

• 5-3. 국제 협력의 중요성

• 해양 자원 개발은 단일 국가의 노력만으로는 이루어지기 힘든 복합적 문제입니다. 따라서 국제적인 협력이 필요합니다. 이를 위해 다양한 국가와 국제 기구와의 파트너십을 구축하고, 공동 연구 프로젝트를 추진하여 기술 노하우를 공유해야 합니다. 예를 들어, 한국은 '94년 유엔 해양법 협약에 따라 국제해저기구와 협력하여 광구 탐사와 개발 권한을 확보했습니다. 이러한 국제적 합의와 협력은 자원 개발의 책임성과 지속 가능성을 높이는 데 기여하며, 동시에 글로벌 해양 자원 관리 체계의 일원을 형성하는 데 필수적입니다.

결론

• 망간단괴는 현대 산업의 필요에 따라 점점 더 중요한 자원으로 떠오르고 있으며, 이를 통한 한국의 경쟁력 강화를 위한 전략적 접근이 시급합니다. 한국의 망간단괴 개발에는 국제 협력과 지속 가능한 개발 전략의 통합이 필수적이며, 이를 통해 글로벌 시장에서의 협력 체계를 강화할 수 있을 것입니다. 앞으로의 탐사 및 개발 과정에서 기술 혁신과 생태계 보호를 동시에 고려하는 것이 필요하며, 이는 한국이 신뢰할 수 있는 자원 개발의 주도권을 확보하는 데 기여할 것입니다.

• 앞으로 한국이 해양 자원 개발에 있어 차별화된 경쟁력을 갖추기 위해서는 정부와 민간의 적극적인 협력과 함께 효율적인 탐사 방법과 신기술 개발이 필수입니다. 정책적 지원과 연구개발 노력을 통해 한국이 획득한 망간단괴와 관련된 자원들은 미세먼지와 생태계 파괴와 같은 글로벌 문제 해결에도 기여할 것입니다. 이러한 방향으로 나아간다면, 한국은 단순한 자원의 소비국이 아닌 자원의 선도적 개발국으로 자리매김할 수 있을 것입니다.

용어집

• 망간단괴 [자원]: 심해에서 발견되는 감자 모양의 산화철로, 약 40종의 유용한 금속을 포함하고 있어 현대 산업에서 전략적으로 중요한 자원으로 평가받습니다.

• 클라리온-클리퍼톤 해역 [지리적 지역]: 북동태평양에 위치한 구역으로, 망간단괴가 밀집하여 존재하며 경제적 가치가 매우 높은 자원 개발 지역입니다.

• 환경 영향 평가 (EIA) [평가 방법]: 개발 계획이 자연환경에 미치는 영향을 사전에 파악하기 위한 평가로, 지속 가능한 개발을 위해 필수적인 절차입니다.

• 자율 잠수정 (AUV) [기술]: 해저 탐사를 수행하는 무인 잠수정으로, 망간단괴 채취 및 탐사 과정의 효율성과 안전성을 높이기 위해 도입됩니다.

• 지속 가능한 개발 [개발 접근법]: 경제적 가치를 추구하면서도 사회적, 환경적 요인을 고려하여 개발 활동을 진행하는 접근방식입니다.

• 국제해저기구 [기관]: 해양 자원의 개발 및 관리를 담당하는 국제적인 기구로, 각국의 해저 탐사 및 자원 개발을 조정합니다.

출처 문서

• KIOSThttps://www.kiost.ac.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000011/selectBoardArticle.do;jsessionid=01DB13435FE10727FBF34174598ECA11?nttId=16861&pageIndex=3&searchCnd=&searchWrd=
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• 망간 단괴의 국내외 현황https://petro.kmou.ac.kr/html/project/2001/03/index.html
• 망간단괴https://petro.kmou.ac.kr/html/project/2003/1/index.html
• (50) 1㎜ 생성에 천년 세월… 바닷속 검은 황금(끝)https://www.mk.co.kr/news/business/view/2021/01/75431/
• ‘바닷 속 노다지라는데’..망간각·망간단괴 차이는?https://m.edaily.co.kr/News/Read?newsId=01548166612747320&mediaCodeNo=257