망가니즈 단괴(Manganese nodule)는 해저 퇴적물 표면에서 철과 망가니즈의 수산화물이 핵을 중심으로 동심원을 이루며 침전되어 형성된 광물 결핵체이다. 다금속 단괴(Polymetallic nodules) 또는 망간 단괴라고도 불린다.
1868년 시베리아 북극해의 카라해에서 최초로 발견되었으며, 1872년부터 1876년까지 진행된 HMS 챌린저호의 과학 탐험을 통해 세계 대부분의 해양에 분포하는 것으로 확인되었다. 단괴의 크기는 현미경 수준의 미세 입자부터 직경 20cm 이상까지 다양하나, 대부분은 3~10cm 크기로 암탉의 알 정도이다. 표면은 매끄럽거나 거칠며, 포도상 질감을 가지기도 하고 구형에서 편구형, 때로는 불규칙한 형태를 띤다.
주요 구성 성분은 망가니즈(27~30%), 철(6%), 규소(5%), 알루미늄(3%)이며, 니켈(1.25~1.5%), 구리(1~1.4%), 코발트(0.2~0.25%) 등 경제적 가치가 높은 금속을 포함한다. 이 외에도 약 40여 종의 미량 원소와 희토류 원소가 함유되어 있다.
단괴의 성장은 지질학적 현상 중 가장 느린 것으로 알려져 있으며, 수성 기원(hydrogenetic) 단괴는 백만 년당 약 2~5mm, 속성 기원(diagenetic) 단괴는 백만 년당 약 10mm의 속도로 성장한다. 형성 메커니즘에 따라 수성 단괴는 철과 코발트 함량이 높고 망가니즈-철 비율이 2.5 미만이며, 속성 단괴는 망가니즈, 니켈, 구리 함량이 높고 망가니즈-철 비율이 2.5~5 사이이다.
주요 부존 지역으로는 북중태평양의 클래리언-클리퍼턴 해구(CCZ), 남동태평양의 페루 분지, 인도양 단괴 지대(IONF), 쿡 제도의 펜린 분지 등이 있다. 국제 해저 기구(ISA)는 클래리언-클리퍼턴 해구의 총 단괴량이 210억 톤을 초과하며, 약 5.95억 톤의 망가니즈, 0.27억 톤의 니켈, 0.23억 톤의 구리, 0.05억 톤의 코발트를 포함하는 것으로 추정한다. 전 세계 심해저의 총 단괴량은 약 5,000억 톤으로 추산된다.
망가니즈 단괴는 제철·제강, 합금, 전기·전자, 항공기 부품, 의료기기 등 다양한 산업 분야에서 활용 가능한 자원으로 주목받고 있다. 특히 전기차 배터리, 풍력 터빈, 태양 전지판 등 친환경 기술에 필요한 코발트, 니켈, 구리 등의 공급원으로서 경제적 잠재력이 높게 평가된다. 1960~70년대부터 다국적 컨소시엄을 중심으로 탐사와 채굴 기술 개발이 이루어졌으며, 2010년대 이후 니켈 및 기타 금속 수요 증가로 상업적 관심이 다시 높아졌다.
그러나 심해 채굴은 해저 서식지 파괴, 퇴적물 플룸에 의한 생물 질식, 소음 및 빛 공해, 생태계 교란 등 심각한 환경 영향을 초래할 수 있다. 단괴에 의존하는 심해 저서 생물군의 회복은 수백만 년이 소요될 수 있어, 환경 보호와 자원 개발 사이의 균형에 대한 논의가 지속되고 있다. 2024년에는 망가니즈 단괴가 심해저에서 암흑 산소(dark oxygen)를 생산한다는 연구 결과가 발표되어 기존의 자연발생설 이론에 새로운 논의를 제기하기도 하였다.
대한민국은 1994년 세계 7번째로 국제 해저 기구에 북동태평양 클래리언-클리퍼턴 해역에 15만 km²의 광구를 등록하였고, 2002년 최종적으로 7만 5천 km²의 독점 탐사 광구를 확보하였다.
