[정연일의 원자재포커스] 희토류 탐구(13) 자율주행차 레이더 제조에 쓰이는 툴륨(Tm)

툴륨(Tm·원자번호 69)은 1879년 스웨덴에서 발견된 희토류 원소다. 스웨덴이 위치하고 있는 스칸디나비아 지역의 옛 지명인 ‘툴레’를 따서 원소 이름을 지었다. 희토류 원소 중 자연 상태에서 거의 존재하지 않는 프로메튬(Pm)을 제외하고는 루테튬(Lu)과 더불어 가장 희귀한 것으로 알려져 있다.

툴륨의 지각에서의 존재비는 약 0.5ppm(1ppm=0.0001%)이다. 모자나이트, 희토류광, 가돌리나이트 등 희토류가 섞여 있는 여러 광석에서 발견되지만 분리법이 까다로워 1950년대 이후 처음으로 상업적으로 판매되기 시작했다. 툴륨의 전체 매장량은 약 10만t으로 추정된다. 연간 생산량은 50t가량으로 중국이 주요 생산지다. 가격은 금에 비해 조금 비싼 g당 50달러 수준이다.

툴륨은 비교적 비싸게 거래되기 때문에 다른 희토류 원소를 대신 사용하기 어려운 분야에서 사용된다. 주로 고출력 레이저 장비를 만드는 데 활용되고 있다. 툴륨은 일반 레이더를 개량해 만든 광선 레이더(라이다·LIDAR)의 주재료가 되고 있다.

툴륨을 이용해 만드는 라이다는 특히 자율주행 자동차의 주요 부품으로 쓰인다. 라이다를 통하면 일반 레이더를 사용할 때에 비해 보다 정밀한 거리 측정이 가능하고 기후 상황이 나쁠 때도 우수한 식별 능력을 보이기 때문이다.

다만 라이다 센서의 비싼 가격 때문에 많은 자율주행 자동차 업체들은 대체재 확보에 나서고 있는 상황이다. 미국 전기자동차 업체 테슬라는 라이다를 사용하지 않고 일반 레이더와 초음파 센서, 카메라 등만을 통해 자율주행 기능을 구현한 바 있다.

정연일 기자 neil@hankyung.com