2025.03.27
전기차부터 반도체까지, 산업 전반 적용 기대
한국재료연구원 나노재료연구본부 연구팀이 개발한 Mn-Bi 분말과 Mn-Bi 기반의 비희토류 영구자석. [사진=한국재료연구원]
한국재료연구원 나노재료연구본부 연구팀이 개발한 비희토류 영구자석. [사진=한국재료연구원]
국내 연구팀이 희토류를 사용하지 않는 영구자석 제조 기술을 개발하고 세계 최고 성능을 달성했다. 해당 기술은 국내 자석 제조기업인 '노바텍(대표 오춘택)'에 기술이전 중으로 상용화될 경우 세계 최초로 비희토류 기반 망간-비스무스(Mn-Bi) 영구자석이 산업 현장에 적용되는 사례가 될 전망이다.
한국재료연구원(원장 최철진)은 나노재료연구본부 박지훈, 김종우 박사 연구팀이 대량 생산이 가능한 공정으로 고순도 단자구 크기의 Mn-Bi 분말을 개발했다고 26일 밝혔다. 연구팀은 이 분말로 보자력을 강화하고 새로운 설계의 저온 소결 기술로 자석의 밀도를 95% 높이는 데 성공했다.
기존 영구자석 산업에서는 네오디뮴(Nd) 등 희토류 원소가 주요 재료였다. 그러나 이는 중국의 희토류 공급 정책 변화와 가격 변동성에 크게 영향을 받아왔다. 이런 상황에서 비희토류 Mn-Bi가 대체 소재로 주목받았으나 소결 공정에서 쉽게 산화되거나 상분해되면서 순도가 낮아지는 한계로 인해 상용화가 어려웠다.
연구팀은 이러한 한계를 극복하는 저온 소결 공정을 개발했다. 이 공정은 소결 이후에도 자성이 유지되고 산화나 분해 현상이 없어 고밀도로 만들 수 있으며 대량 생산이 가능하다는 점이 큰 장점이다.
연구팀에 따르면 개발된 기술은 전기차 모터, 발전기, 반도체 부품 등 다양한 산업에 적용할 수 있으며 기존 페라이트(Ferrite) 자석을 사용하던 전동기를 소형화하고 효율도 높일 수 있다. 특히 공조기 등 실생활이나 산업에서 대량으로 사용되는 자석을 대체할 수 있어 국내외 시장에서 큰 경제적 가치를 창출할 것으로 예상된다.
박지훈 선임연구원은 "이번 연구를 통해 한국이 세계 최초로 Mn-Bi 영구자석의 상용화를 실현할 가능성을 확보했다"며 "이 기술이 성공적으로 상용화된다면 희토류 자석에 대한 의존도를 낮추고 국내 기업이 글로벌 시장에서 경쟁력을 갖추는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.
현재 연구팀은 '노바텍'과 함께 준양산 규모의 장비를 구축하고 대량 생산과 상용화를 위한 공정을 최적화하는 작업을 진행 중이다.
향후 지속적인 연구개발을 통해 최대자기에너지적 12MGOe 달성을 목표로 하고 있다.
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