희소 금속 셀레늄의 현재 응용 현황 및 향후 전망 [희소 금속 컨퍼런스]

6월 13일, 2025 SMM(제13회) 소금속 산업 콘퍼런스 - 희소·분산 금속 포럼(인듐, 게르마늄, 갈륨, 비스무트, 셀레늄, 텔루륨)에서 가 공동 주최한 행사에서 창사 아오창 비철금속유한회사 총경리 롱원성은 「소금속 셀레늄의 현재 적용 현황과 미래 전망」을 주제로 발표했다.

셀레늄 산업 개요

셀레늄 산업 개요: 셀레늄의 적용 분야

셀레늄 산업 소개: 셀레늄은 산업, 농업, 바이오의약, 대중 건강 분야 등에서 널리 사용된다.

셀레늄(Selenium)은 금속 광택을 띠는 암회색~강회색 고체이다. 원소 기호는 Se, 원자번호는 34이다. 셀레늄은 전기전도성 등 일부 금속적 성질을 보여 준금속으로도 분류된다. 밀도는 약 4.81 g/cm³, 융점은 217°C~221°C, 끓는점은 685°C이다. 건강·의료, 농업·식품, 산업·첨단기술, 환경보호 등 다양한 분야에 적용되며, 응용 전망이 넓은 중요한 원소이다.

2024년 전 세계 셀레늄 총소비량은 약 3,690톤이었다. 부문별로 보면 2024년에도 글로벌 셀레늄 소비 구조는 계속 변화했다. 야금 분야 소비 비중은 26%에서 31%로 증가했으며, 판유리 및 유리제품 분야 소비 비중은 5%p 감소해 22%가 되었고, 세라믹 및 안료·화학 분야는 13%를 차지했다.

♦셀레늄 산업 동향: 유기 셀레늄 등 고부가 제품이 향후 시장 성장 포인트

향후 셀레늄은 전통적인 저가 시장에서 고부가 시장으로 전환되며, 고부가 제품 수요는 증가하고 저가 제품은 점차 퇴출될 것이다. 고순도 셀레늄 및 셀레늄 화합물, 그리고 유기 셀레늄이 셀레늄의 향후 발전 방향이 될 것이다. 유기 셀레늄의 국내외 적용은 주로 농업, 임업, 축산, 인체 건강관리 및 의약 분야에 집중되어 있다. 이들 분야의 사용량은 비교적 적어 연간 총 셀레늄 소비량이 50톤을 넘지 않는 것으로 추산되지만, 생산액은 높습니다. 국내에서는 사료 및 농림업 분야에 효모 셀레늄, 셀레늄 강화균, Na₂SeO₃가 널리 사용되며, 영양 및 건강 관리 분야에는 셀레노단백질, 셀레늄 카라기난, 셀레노아미노산이 사용됩니다.

2024년 상반기 중국의 조셀레늄, 셀레늄 분말, 이산화셀레늄 평균 가격은 2023년 대비 각각 변동 없음, 5.8% 상승, 변동 없음을 기록했습니다.

▶2025년 상반기 중국의 조셀레늄, 3N 셀레늄 분말, 이산화셀레늄 평균 가격은 각각 kg당 134.62위안, 199.37위안, 112.66위안이었습니다. 2024년 상반기 평균 가격과 비교해 전년 대비 각각 15.86% 하락, 변동 없음, 11.29% 하락했습니다.

▶2024년 하반기에는 셀레늄 분말이 전자상거래 플랫폼에 상장되면서 대부분의 사회적 재고가 플랫폼 창고로 유입되어 국내 조셀레늄, 이산화셀레늄, 셀레늄 분말 가격이 모두 크게 상승했습니다.

▶2020년부터 2024년까지 국내 셀레늄 제품 가격은 꾸준히 상승했으며, 조셀레늄, 셀레늄 분말, 이산화셀레늄의 연평균 복합 성장률(CAGR)은 각각 35%, 20%, 27%였습니다.

최근 몇 년간 셀레늄 수출입 물량

위 데이터는 2018년부터 2024년까지의 셀레늄 수출입 수치를 나타냅니다. 그러나 2020년부터 2022년까지는 팬데믹의 영향으로 수출과 수입이 동시에 감소했습니다. 2023년은 특별한 해로, 전월 대비 수출은 31.5% 감소하고 수입은 70.6% 증가했습니다. 2024년부터는 수입은 감소한 반면 수출은 증가했으며, 이러한 추세는 2025년 1분기에 특히 두드러져 수출이 수입을 크게 앞질렀습니다.

전 세계 셀레늄 소비

셀레늄은 지각에서 비교적 희소하고 분산되어 있으며, 전 세계 셀레늄 생산은 주로 구리 제련의 부산물로 이루어집니다. 공업용 셀레늄 추출의 주요 원료는 구리, 니켈, 납 제련에서 나오는 양극 슬라임과 비철 제련 및 화학 공장의 산성 슬라임입니다. 구리 양극 슬라임에서 회수되는 셀레늄은 셀레늄 원료의 약 90%를 차지하며, 구리 제련소가 셀레늄의 주요 생산처가 된다. 2024년 전 세계 셀레늄 생산량은 3,931mt(금속 함량)로 전년 대비 1% 증가했다. 이 중 중국의 2024년 셀레늄 생산량은 1,802mt로 전 세계 생산의 45%를 차지해 가장 많았다. 일본은 2024년 780mt로 세계 2위 생산국이며 전 세계 생산의 19%를 차지했다. 이 밖에도 러시아, 독일, 벨기에, 미국 등도 중요한 생산국이다. 2024년 전 세계 셀레늄 소비량은 약 3,812mt였다. 소비 지역별로는 중국, 미국, 일본, 유럽, 인도가 세계 주요 셀레늄 소비 지역이며, 기타 지역의 소비는 상대적으로 낮다. 중국은 세계 최대 셀레늄 소비국으로 2024년 2,481mt를 소비해 전 세계 총소비의 66.97%를 차지했으며, 2023년 대비 약 3%p 증가했다.

주요 부문별 글로벌 셀레늄 소비

2024년에는 글로벌 셀레늄 소비 부문 대부분이 양호한 흐름을 보였고, 전 세계 소비는 회복성 성장을 달성하며 총소비량 약 3,812mt 수준을 유지했다.

야금 부문: 중국은 전 세계 EMM 설비능력의 98%를 차지하며, 현재 설비능력은 일 3,488mt이다. 2025년 1월 신장 망간산업금속유한공사의 연 10만mt 전해망간금속 생산 프로젝트 환경영향평가가 승인됐다. 4월에는 바오터우 구양 망간-수소 순환경제 군민융합 산업기지 단지의 연 20만mt 망간금속 프로젝트 설비 입찰이 시작됐다. 남방망간산업의 구이저우 신규 6만mt 전해망간금속 생산라인은 올해 가동이 요구된다. EMM 설비능력 총증가는 36만mt이며, 이에 대응하는 셀레늄 금속 수요 증가는 약 340mt로 추정된다.

판유리 및 유리제품 제조 부문: 전 세계 판유리 생산의 절반은 중국에서 나온다. 부동산 시장 침체의 영향으로 2024년 중국 내 판유리 생산은 감소할 전망이며, 연간 생산량은 95억 중량상자(상자당 50kg)로 전년 대비 6.5% 감소할 것으로 예상된다.

세라믹 안료 및 화학 부문: 유리 제조 부문과 유사하게, 부동산 시장 침체와 소비 다운그레이드 등의 영향으로 2024년 셀레늄 소비 수요는 소폭 후퇴할 것으로 예상된다.

농업·축산·헬스케어 부문: 농업, 축산, 헬스케어는 셀레늄 소비의 장기 유망 분야다. 전반적으로 2024년 이들 부문에서의 글로벌 셀레늄 수요는 크게 증가할 것으로 예상되며, 향후에도 지속적이고 큰 폭의 증가가 기대된다.

전자·적외선·태양광(PV) 부문: 전자, 적외선, PV는 최근 수년간 소비가 안정적으로 성장해 온 분야다. 2025년 무역전쟁이 시작된 이후 중국은 전략적 희소·분산 금속의 수출을 제한했고, 이에 따라 중국 내 반도체, 레이저 제조 등 분야의 R&D 투자가 확대됐다. 우수한 물성으로 인해 반도체, 레이저, 적외선 등 분야에서 셀레늄 금속 수요가 급증할 것으로 예상한다.

셀레늄 산업의 향후 증분 응용 전망

셀레늄 산업의 향후 증분 응용 전망

셀레늄 응용 가치 제고 관점에서 본 셀레늄 산업 발전: 신에너지, 반도체, 바이오의약, 군수 산업, 셀레늄 고속 축적형 유기셀레늄 생물비료 및 엽면비료, 사료 첨가제 등.

증분 소비를 위한 핵심 응용 기술 전망: 안티몬 셀레나이드(Sb2Se3) 박막 태양전지

안티몬 셀레나이드(Sb2Se3)는 높은 광흡수계수, 단순한 물질 상, 낮은 독성, 안정성, 저비용, 비교적 저온에서의 제조 가능 등의 장점을 가진 새로운 무기 박막 PV 소재로, 큰 개발 잠재력을 시사한다.

►장점:

1. 안티몬 셀레나이드(Sb2Se3)는 직접천이형 밴드갭 소재로 Eg가 약 1.1eV이며 1,100nm까지의 빛을 흡수할 수 있다. 1um 박막은 태양광을 완전히 흡수할 수 있고, 단일 접합 전지의 이론적 광전 변환 효율은 31%이다.

2. 안티몬 셀레나이드(Sb2Se3)는 단순한 이원 단일상 화합물로 비용이 낮고 원소 존재량이 높다.

3. 독성이 낮아 중국, 미국, EU에서 독성 또는 발암성 물질로 분류되지 않으며, 결정 내 화학적 결함이 양호하다.

4. 안티몬 셀레나이드(Sb2Se3)의 융점은 885K(300℃)로, 5분 내 결정 성장을 완료할 수 있어 제조 에너지 소비가 낮고, 고분자 기판과 결합해 플렉시블 태양전지를 구축할 수 있다.

또한 안티몬 셀레나이드 박막 태양전지의 성능 시험에 대해서도 상세히 설명한다.

증분 소비를 위한 핵심 응용 기술 전망

구리-인듐-갈륨-셀레나이드(CIGS) 태양전지: 최근 셀레늄은 특수한 광전 특성으로 인해 중국 PV 산업에서 태양전지 흡수층 제조의 이상적 소재로 빠르게 발전해 왔다. 그중 박막 CIGS 태양전지는 기존 결정질 실리콘 태양전지와 경쟁할 수 있으며, 점차 태양전지 산업의 중요한 발전 방향이 됐다. CIGS 박막 태양전지는 현재 상용화된 모든 박막 태양전지 중 변환 효율이 가장 높고, 효율 추가 개선 및 비용 절감 잠재력이 있어 차세대 저비용 태양전지로 국제적으로 인정받고 있으며, 지상 태양광 발전과 우주 마이크로위성 전원 공급 응용 모두에서 광범위한 시장 전망을 가진다.

증분 소비자 수요를 위한 응용 기술 전망: 황-셀레늄(S-Se) 전고체 배터리

보고서 “NASA의 전고체 배터리 중대 돌파: 에너지 밀도는 테슬라 4680 배터리의 거의 2배”를 바탕으로, 황-셀레늄 전고체 배터리의 다음 5가지 장점을 정리한다:

장점 1: 더 높은 에너지 밀도. 에너지 밀도는 최대 500Wh/kg로, 현재 최고 수준의 전기차 배터리 에너지 밀도(테슬라 4680 리튬 배터리의 에너지 밀도는 약 300Wh/kg)의 거의 2배다.

장점 2: 더 가벼운 무게와 더 작은 크기. NASA의 전고체 배터리는 단일 하우징 내에 배터리 셀을 적층해 배터리 중량을 30%~40% 줄이고, 이에 따라 부피도 감소시킨다.

장점 3: 더 높은 안전성.

장점 4: 더 높은 소재 방전율.

장점 5: 더 낮은 비용. 황-셀레늄 배터리는 전해질 소재로 저렴하고 구하기 쉬운 황을 활용한다.

또한 소재 시스템 및 장점, 연구 진척, 상용화 동향, 과제와 대응, 향후 전망 관점에서 전고체 배터리 기술의 한 갈래로서 황-셀레늄 전고체 배터리를 상세히 설명하며, 최근 수년간 소재 혁신과 성능 최적화에서의 큰 진전을 강조한다.

증분 소비자 수요를 위한 응용 기술 전망: 전고체 리튬 배터리(리튬-티타늄-게르마늄-인-인산-황-셀레늄)

전고체 배터리 기술의 지속적 진전과 시장 인지도 제고에 따라 수요는 해마다 증가하고 있다. 업계 조사 데이터에 따르면 2024년 전 세계 전고체 배터리 시장 규모는 약 20억 위안이었다. 중국의 전고체 배터리 시장 규모는 2024년 약 15억 위안이며, 2030년까지 160억 위안을 초과할 것으로 예상된다.

증분 소비자 수요를 위한 응용 기술 전망: 반도체 레이저 부품

★레이저는 반도체 생산 장비의 중요한 구성요소이며, 핵심 부품은 셀레나이드 아연과 다이아몬드를 원료로 만든 레이저 광학 렌즈다. 광학 렌즈는 레이저 내부 구성요소로서 레이저 장비의 핵심 부품이며, 주로 광학 굴절을 통해 레이저 광원을 제어하는 역할을 한다. 반도체 제조에 사용되는 레이저 출력이 지속적으로 증가함에 따라 일반 렌즈는 수요를 충족하기 어렵고, 현재 셀레나이드 아연과 다이아몬드가 주류 렌즈 소재다. 전 세계 최대 셀레나이드 아연 기업 2곳은 II-VI와 Vital Group이다.

★셀레나이드 아연 공정 흐름: 원료 기화 → 결정 블랭크 응축 → 열간 등방압 프레스 → 표면 에칭 → 코팅 → 광학 소자 성형;

다이아몬드 공정 흐름: 다이아몬드 절단 → 연마 → 코팅 → 방열 구조 통합 → 냉각 시스템 조립;

★협업 적용: 셀레나이드 아연-다이아몬드 복합 구조 접합 → 성능 시험(투과율, 열 안정성) → 레이저 통합;

★셀레나이드 아연과 다이아몬드의 협업 적용 공정.

복합 렌즈 구조

—— 브루스터 각 렌즈: 셀레나이드 아연은 레이저 투과층으로, 다이아몬드는 열전도 기판으로 사용된다. 두 소재는 광학 접착제 또는 고온 접합 기술로 일체화되어 높은 투과율과 효율적 방열을 동시에 달성한다.

—— 빔 익스팬더 및 성형 미러: 셀레나이드 아연이 빔 변조를 담당하고, 다이아몬드는 가장자리 방열 지지에 사용되어 열 변형이 빔 품질에 미치는 영향을 줄인다.

또한 소비 측면에서 증분 성장을 견인할 것으로 예상되는 주요 응용 기술로 의약 중간체, 군수 R&D 응용(특수 기능강, 스텔스 및 레이더 전파 흡수 소재, 선박 및 해양 장비 등), 셀레늄 강화 제품 응용(셀레늄 강화 기술 방법, 셀레늄 강화 라이프스타일: 다양한 셀레늄 강화 농산물, 셀레늄 강화 제품 산업의 기회) 등을 상세히 설명한다.

아울러 창사 아오창 비철금속유한공사와 주요 제품을 소개한다.

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