본 연구에서는 글로벌 공급망 분절화의 영향을 정량적으로 분석하기 위한 방법론을 검토하고, 이를 핵심광물 분절화 시나리오에 적용하여 정책적 시사점을 도출하고자 한다.

선행연구는 크게 품목 또는 기업 단위에서 분석하는 ‘미시적 접근법’과 산업 또는 국가 단위에서 분석하는 ‘거시적 접근법’으로 구분할 수 있다. 미시적 접근법은 해당 품목이나 기업의 특성을 정확히 반영하여 현실성 높은 분석이 가능하다는 장점이 있으나, 개별 품목이나 기업의 공급망에 대한 정보 접근성이 낮아 실제 적용이 쉽지 않다는 한계가 있다. 거시적 접근법은 산업이나 국가 단위의 분석방법론을 세부 품목 단위의 공급망 분절화에 적용하려면 다소 무리한 가정이 필요하다는 한계가 있다. 소수의 핵심품목에서 발생하는 공급망 타격은 거시적 파급 영향이 지대함에도 불구하고 세부 품목 단위 분석기법은 거시적 영향을 정확히 분석하는 데 여러 가지 한계가 있다. 대표적으로 선형프로그래밍 기법을 이용하여 품목 단위 분석과 GDP를 연계하는 접근법이나 세부 산업 단위 자료를 토대로 불능투입산출분석을 통해 GDP에 미치는 영향을 추정하려는 방법이 있었으나, 이들은 경직적 투입산출 구조 등 다소 비현실적인 가정이 불가피하다는 한계가 있었다. 특히 첨단품목의 경우 복잡한 공급망 구조 내에서 품목 간의 연관성과 이러한 품목들이 최종 생산에 미치는 영향을 분석하기에는 많은 어려움이 존재한다. 이에 본 연구에서는 선행연구에서 제기하는 주요 쟁점과 파급 경로 등을 고려하여 미시적 접근에서는 기계학습(machine learning) 기법을, 거시적 접근에서는 일반균형모형인 OECD METRO 모형을 결합하는 분석방법론을 제안하였다.

미국, EU, 중국 등의 주요국은 핵심광물의 경제적 중요성을 인식하고 이를 정책적으로 관리하고 있다. 미국은 2020년 「에너지법」에 따라 국가 경제와 안보에 필수적이고 공급망 교란에 취약한 광물을 ‘핵심광물’에 포함하였다. EU는 2024년에 발효된 「핵심원자재법」에서 경제적 중요성과 공급망 리스크를 고려하여 ‘핵심원자재’를 선정하였다. 중국은 핵심광물에 대한 명확한 법적 정의는 없으나, 수출통제 등을 통해 특정 광물의 수급 안정성 및 공급망에서 자국의 영향력을 확보 중이다. 그리고 한국은 2023년 ‘핵심광물 확보전략’ 발표를 통해 국내 경제와 전략산업의 안정화를 위해 관리가 필요한 33종을 ‘핵심광물’로 지정하였으며, 특히 전기차, 이차전지, 반도체 산업과 관련된 ‘10대 전략 핵심광물’을 우선적으로 지정한 바 있다.

다만 한국은 주요국에 비해 부존 광물의 종류가 적은 편이며 채산성 또한 낮다. 국내 주력 산업에서 활용되는 광물 대부분을 수입에 의존하고 있는바, 한국의 핵심광물 취약성을 분석하고, 지정학적 갈등으로 인한 핵심광물 공급망 리스크 시나리오를 개발하였다. 취약성 분석에서는 일차적으로 연간 수입액 백만 달러 이상, 특정국 수입의존도 50% 이상인 품목 중에서 무역특화지수를 고려하였다. 또 글로벌 공급망 편중도를 파악하고자 허핀달-허쉬만지수(HHI)와 국내 연간 수입액, 글로벌 연간 교역액을 비교하여 해당 광물의 국내 산업수요를 판단하였다. 분석 결과 코발트, 마그네슘, 망간, 리튬, 니오븀, 네오디뮴 등 이차전지와 전기차에 관련된 핵심광물의 글로벌 공급망 편중도가 심하였으며, 마그네슘을 제외한 나머지 품목의 국내 연간 수입액 또한 글로벌 연간 교역액의 5% 이상을 차지할 만큼, 이는 국내 산업 내 수요가 높은 광물이었다.

지정학적 갈등으로 인한 핵심광물 공급망 리스크를 살펴보고자 2017~23년 기간 7개국(한국·호주·캐나다·EU·영국·일본·미국)의 47개 핵심광물에 대한 대중국 수입 변화 사례를 조사하였다. Evenett and Fritz(2023)의 방법론을 기반으로 삼아 특정 기간 대중국 수입의 급격한 감소 빈도와 강도를 통해 공급망 리스크를 평가하였다. 갈륨, 흑연, 희토류 등의 품목에서 대중국 수입이 급격히 감소하는 패턴을 확인하였으며, 이는 중국과의 무역 갈등이나 수출 규제 등으로 발생할 수 있는 공급망의 교란 가능성을 시사한다.

주요국은 공급망 교란 가능성을 염두에 두고 핵심광물 공급망 전략을 수립하고 있는바, 이를 비교 분석하여 시사점을 도출하였다. EU는 2008년에 ‘원자재 이니셔티브’를 발표한 이후 핵심원자재 목록을 3년마다 갱신하고 있으며, 2023년 3월에는 EU 내 핵심 및 전략 원자재 생산 능력을 확대하기 위해 「핵심원자재법」 제정을 추진하였다. 2024년 5월에 최종 승인된 「핵심원자재법」의 주요 정책은 전략 프로젝트 선정, 핵심원자재 모니터링, 재활용 확대, 국제 협력 증진 등이며, EU는 다양한 국가와의 협력을 확대하는 한편, 특히 글로벌 게이트웨이 프로그램을 통해 개발도상국과 협력하여 핵심원자재를 확보하는 것을 목표로 추진 중이다.

미국은 2017년 행정명령 제13817호를 통해 핵심광물 목록을 작성하고, 2021년 행정명령 제14017호를 통해 공급망 조사를 지시하였다. 특히 2023년에는 30개의 행동전략을 발표하고, 북미 공급망 회복력을 강화하는 프로젝트에 착수하였다. 미국은 핵심광물의 조사 및 매핑을 통해 자원의 수량을 파악하고, 민간 및 정부 기관 간 협력을 강화하는 것을 목표로 한다. 한편 국제적으로는 한국, 일본, 인도 등과 협력하며, IPEF 협정을 통해 핵심광물 관련 협력 체계를 마련하고 있다. 한국은 2023년에 ‘핵심광물 확보전략’을 발표하고, 2024년에는 「국가자원안보 특별법」을 제정하여 핵심광물 공급망 안정화 전략을 구체화하였다. 주요 목표는 특정 국가에 대한 의존도를 낮추고, 재자원화를 통해 순환경제를 구축하는 것이다. 또한 해외 자원 개발을 위한 민관 협력 방안을 강화하고, 자원 개발 정보 제공을 통해 위기 대응 능력을 높이고자 노력하고 있다. 중국은 핵심광물 자원의 국가적 중요성을 인식하고 내부 자원 개발을 강화하는 한편, 대외적으로는 다양한 국가와 협력하고 있다. 특히 2024년부터 희토류 자원을 국가 소유로 규정하고, 자원 관리와 개발 수준을 높이기 위한 규제 강화를 추진 중이다. 또한 파키스탄·칠레·러시아 등과의 협력을 통해 글로벌 공급망에서 우위에 있으며, ‘지구화학’ 및 ‘글로벌 석회동굴’ 프로젝트와 같은 거대 과학 프로젝트를 통해 자원 개발 및 연구를 진행 중이다.

본 연구에서는 미시적 접근법으로서 기계학습 모형 중 여러 항목 간의 상관관계와 시계열 특성을 고려할 수 있는 이중 단계 어텐션 기반 순환 신경망(DA-RNN)을 채택하였다. 다양한 핵심광물 수입액의 시계열 데이터를 기반으로 주력 수출품목(이차전지, 산화금속염, 자동차와 자동차 부품, 반도체, 선박)의 월별 수출을 예측하는 DA-RNN 모형을 구축하였다. 월별 수출입 자료를 이용하여 모형을 학습하고, 세 가지 핵심광물 분절화 시나리오(게르마늄, 흑연, 희토류)를 대상으로 시나리오별 주력 수출품목에 미치는 영향을 추정하였다. 게르마늄 수입에 제한이 발생할 경우 축전지(-3.9%), 산화금속염(-1.9%), 전자집적회로(-3.7%), 자동차 부품(-2.7%), 선박(-1.7%) 등 주요 품목의 수출액이 전반적으로 감소하는 것으로 나타났다. 흑연 공급이 제한되면 축전지(-2.0%), 산화금속염(-6.4%), 전자집적회로(-3.6%), 자동차부품(-1.9%), 선박(-2.5%) 산업에서 수출이 감소하는 것으로 나타났다. 희토류의 경우는 축전지(-10.8%), 산화금속염(-7.6%), 전자집적회로(-1.6%), 자동차부품(-24.2%) 등 산업의 수출액을 크게 감소시키는 것으로 확인되었다.

위의 품목 분석 결과를 토대로 OECD METRO 모형을 이용하여 핵심광물 분절화에 따른 거시경제적 영향을 분석하였다. METRO 모형은 글로벌 무역 연계성과 무역정책에 초점을 맞춰 개발된 모형으로, 최종사용자(중간재, 민간소비재, 정부소비재, 자본재)를 세분화했다는 특징이 있다. 여기에서는 세 가지 시나리오를 대상으로 ① 분석 대상 핵심광물이 중국에서 수입되지 않음으로써 발생하는 거시경제적 효과를 METRO 모형에서 직접 분석하는 방식(접근법 1)과, ② 대중국 수입지연으로 인해 우리의 주력산업에 미치는 영향을 머신러닝 기법으로 분석한 후, 그 결과를 이용하여 METRO 모형에서 거시경제적 효과를 추정하는 방식(접근법 2)을 각각 적용하였다. 접근법 1의 조정 외생변수로 수입의 효율성을 선택하였으며, 접근법 2의 조정 외생변수로는 생산의 중간재 효율성을 선택하였다. 중국산 핵심광물의 분절화로 인한 한국의 거시경제적 영향을 접근법 1에 따라 분석한 경우에는 핵심광물의 대체가능성을 아무리 낮춰도 그 효과가 미미한 것으로 나타났는데, 이는 해당 핵심광물의 중요성에도 불구하고 대중국 핵심광물 수입액이 전체 수입액에서 차지하는 비중이 낮기 때문으로 풀이된다. 수입 규모가 미미할지라도 우리의 주력 수출품목 생산에 필수적인 핵심중간재라는 점을 고려하면 접근법 1에 기반한 추정 결과는 일반적으로 과소 추정되었을 가능성이 높다. 접근법 2에 따라 분석한 결과, 게르마늄 분절화는 한국의 실질GDP를 –0.15%(23.14억 달러) 변화시키고, 흑연과 희토류의 경우에는 실질GDP 변화율이 각각 –0.14%와 –0.89%에 이를 것으로 추정되었다. 동시에 한국과 공급망 구조가 밀접하게 관련되어 있는 중국과 아세안에도 부정적 영향을 적지 않게 끼치는 것으로 나타났다.

본 연구의 분석 결과를 토대로 다음과 같은 정책을 제안하였다. 첫째, 공급망 분절화 가능성 및 그 파급 영향에 대한 모니터링을 강화해야 한다. 현재 우리 정부는 경제안보상 중요 관리 품목에 대한 모니터링 체계를 갖추고는 있으나, 모니터링의 실효성을 높이려면 그 방식을 단계별로 더욱 체계화하고 정기적인 리뷰를 통해 현행화할 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 핵심광물 선정과 취약성 분석, 공급망 분절화 가능성 분석, 분절화의 파급 영향 분석에 대한 다양한 기법을 제안한다. 또 여러 부처에 산재해 있는 공급망 플랫폼을 통합하고 컨트롤타워 역할을 수행할 기관을 선정하는 방안도 검토할 수 있다.

둘째, 공급망 복원력을 강화하기 위해 다양한 측면에서 기업지원책을 마련해야 한다. 그러려면 다원화된 조달 전략과 공급처 확보가 중요하며, 전략적으로 중요한 품목의 경우 연구개발 지원을 통해 대체 물질을 발굴하는 등 장기적인 마스터플랜을 마련할 필요가 있다. 기업 단위의 공급망 관리를 강화하기 위해 디지털 기반 관리 플랫폼을 구축하여 표준화된 데이터를 실시간으로 공유하는 시스템을 개발하는 방안을 고려할 수 있다. 특히 주력 수출산업의 공급망에 참여 중인 중소기업을 대상으로 2024년 공급망 3법 등에 준거하여 마련한 공급망안정화기금을 실효적으로 집행하기 위해 적극적인 홍보 방안을 검토할 필요가 있다.

셋째, 주요국과 상호 간의 정책을 조화할 수 있는 방안을 모색해야 한다. 주요국의 핵심광물 전략은 자국 내 생산 역량 강화 및 양자·다자 협력 확대를 통한 공급망 회복력 향상으로 요약할 수 있다. 핵심광물에 대한 과잉 안보화(over-securitization)를 막고 자원 부국에 대한 중복 투자를 피하려면 주요국 간 정책 방향을 상호 조율할 필요가 있다. 또 MSP와 같은 다자협력 플랫폼의 역할을 국가 간 정책 조정 권고로 확대하는 방안도 검토할 수 있다.

마지막으로 핵심광물을 공동으로 개발하기 위한 협력사업 확대를 검토할 필요가 있다. 주요 광물 자원을 확보하기 위해서는 다양한 국가들과 양자 및 다자 협력 관계를 구축해야 할 것이다. 이를 위해 전략적 협정 및 협력을 체결하고, 광물 탐사 및 개발 기술을 위한 국제협력을 강화해야 한다.