기존 자석과 한국재료연구원이 개발한 자석의 실제 미세구조(HAADF-STEM) 사진 및 모식도

[경남데일리=황민성 기자] 한국재료연구원(KIMS) 분말재료연구본부 자성재료연구실 이정구, 김태훈 박사 연구팀이 세계 최고 성능의 희토류 저감형 영구자석 소재 기술을 개발하는 데 성공했다.

이 기술은 고가의 희토류 사용량을 줄이고도 현재 산업에서 사용되는 상용 자석의 성능과 동등 수준의 성능을 구현했다는데 매우 큰 기술적 가치가 있다고 할 수 있다.

본 기술이 상용화될 경우, 고효율 모터가 요구되는 전기자동차, 드론, 플라잉카, 전기선박 등의 고부가가치 산업 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

네오디뮴(Nd)은 고가에 수급이 매우 불안정하지만, 희토류 영구자석의 성능 구현에 필수적이기 때문에 지금까지 선택의 여지 없이 사용됐다.

네오디뮴 저감형 영구자석 개발을 위해서는 네오디뮴의 함량을 저감하는 대신 저가의 세륨(Ce) 함량을 증가시켜야 하는데, 기존의 연구는 세륨 함량이 증가함에 따라 자석의 자기적 특성이 악화하는 것을 막을 수 없었다.

연구팀은 세륨 함량 증가에 따른 자석의 자기적 특성 악화 원인과 기구를 명확히 규명하는 것에 초점을 맞추고 연구를 시작했다.

기존 공정 대신 매우 빠른 냉각 속도로 공정이 가능한 멜트스핀법(Melt-spinning)과 열간변형법(Hot-deformation)을 희토류 저감형 전구체와 최종 영구자석 제조에 각각 적용했다.

그 결과, 자석 내 불필요한 자성입자의 형성을 억제해 자석의 미세구조를 최적화하는데 성공했다.

김태훈 선임연구원은 “기술이 상용화되면 순수 국내기술로 국내 희토류 영구자석 소재 분야가 지닌 자원문제와 소재·부품·장비 이슈를 동시에 해결한 매우 성공적인 기술개발 사례가 될 것.”이라며, “이번 연구 결과는 이제 시작에 불과한 만큼, 앞으로 더욱 연구에 매진해 한국재료연구원의 역할을 확고히 하고 대한민국 희토류 영구자석 산업의 발전을 이끄는 데 최선을 다해 노력하겠다.”고 말했다.

한편, 연구 결과는 금속재료 분야 세계 탑(Top) 5 학술지에 해당하는 스크립타 머티리얼리아(Scripta Materialia)에 3월 17일 자로 게재됐다.

황민성 기자  hcs@kndaily.co.kr

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