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[IT뉴스]비싼 중희토류 없이 전기차·로봇용 고성능 영구자석 만든다

온카뱅크관리자

2026-10-23 11:47:24

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한국재료연구원 
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 <img alt="고성능 영구자석은 전기차 구동 모터 등 첨단산업 분야에 사용되는 핵심 소재다. 한국재료연구원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/23/dongascience/20261023114123321qbry.png" data-org-width="680" dmcf-mid="bwrpx0jJix" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/23/dongascience/20261023114123321qbry.png" width="658">
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 고성능 영구자석은 전기차 구동 모터 등 첨단산업 분야에 사용되는 핵심 소재다. 한국재료연구원 제공
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 고가의 중희토류를 사용하지 않고 고성능 영구자석을 제조할 수 있는 기술이 개발됐다. 전기차, 로봇 등 첨단산업에 필수적인 영구자석을 국산화하는 기반이 될 것으로 기대된다. 
 한국재료연구원(재료연)은 김수민 나노재료연구본부 선임연구원, 김태훈 책임연구원, 이정구 책임연구원 연구팀이 중희토류 없이 초미세분말을 활용해 고성능 네오디뮴-철-붕소(Nd-Fe-B) 영구자석을 제조할 수 있는 기술을 확보했다고 23일 밝혔다. 
 영구자석은 전기차 구동 모터, 로봇 관절, 풍력발전기 등 다양한 첨단산업에 사용되는 핵심 소재다. 특히 네오디뮴-철-붕소 영구자석은 강한 자기력을 낼 수 있어 널리 활용된다.
 전기차 구동 모터처럼 높은 온도에서 네오디뮴-철-붕소 영구자석이 작동하려면 쉽게 자성을 잃지 않도록 높은 보자력을 확보하는 것이 중요하다. 보자력은 자석이 외부로부터 반대 방향의 자기장을 받아도 자성을 잃지 않고 버티는 능력이다. 
 보자력을 확보하려면 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 같은 중희토류가 자석에 첨가돼야 한다. 중희토류는 비싸고 공급망이 일부 국가에 집중돼 있어 중희토류를 대체할 기술이 필요하다. 
 연구팀은 중희토류를 첨가하는 대신 초미세분말을 활용해 영구자석의 결정립(결정 입자)을 미세화해 자기 성능을 향상시키는 기술을 개발했다. 결정립이 작아질수록 자성을 유지하는 능력이 향상되지만 합금을 기계적으로 분쇄하는 기존 방식으로 분말 크기를 줄이는 덴 한계가 있다. 
 연구팀은 희토류 산화물을 원료 삼아 미세한 네오디뮴-철-붕소 결정 입자를 합성하는 환원·확산(RD) 공정으로 분말 크기를 줄였다. 기존 RD 공정의 분말 산화 문제를 해결하기 위해 새로운 후처리 기술도 개발했다. 
 연구팀은 개발한 기술을 이용해 약 1μm(마이크로미터, 100만분의 1m) 크기의 고순도 네오디뮴-철-붕소 초미세분말을 제조하는 데 성공했다. 
 초미세 네오디뮴-철-붕소 분말을 고성능 영구자석으로 제조하기 위한 분말 정렬 및 소결 기술도 개발했다. 분말 크기가 작아지면 입자 간 마찰과 응집으로 자기장 내에서 분말을 일정한 방향으로 정렬하기 어려워진다.
 연구팀은 분말 표면에 윤활제를 코팅하고 자기장의 방향과 세기가 점차 변화하는 감쇠 교류 자장을 적용해 분말의 배향성과 성형체의 안정성을 향상시켰다. 수소 보조 공정을 통해 윤활제에서 유래한 잔류탄소를 저감하고 열처리 후 보자력이 저하되는 문제도 해결했다.
 김 선임연구원은 “이번 연구 성과는 고성능 네오디뮴-철-붕소 영구자석 제조에 필요한 초미세분말 합성과 분말 정렬·소결 공정의 기술적 한계를 극복했다는 데 의미가 있다”며 “중희토류에 의존하지 않고 자석 성능을 향상시킬 수 있는 기술을 기반으로 공정 간 연계 및 양산 기술이 확보되면 전기자동차 구동 모터와 휴머노이드 로봇 등 고성능 영구자석이 필요한 첨단산업 분야에 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
 연구결과는 국제학술지 ‘저널 오브 알로이 앤 컴파운드’와 ‘케미칼 엔지니어링 저널’에 각각 7월 14일과 9월 19일 게재됐다. 연구팀은 개발한 기술을 바탕으로 총 9건의 특허를 창출했다. 
 &lt;참고 자료&gt;  doi.org/10.1016/j.cej.2026.182156 doi.org/10.1016/j.jallcom.2026.189820
 <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c5b179317e74ada3d658f070932ac95496942a8659a265273c197ad637f99288" dmcf-pid="XboYbWRfnU" dmcf-ptype="figure">
 <img alt="왼쪽부터 김소연 재료연 석사후연구원, 김수민 선임연구원, 김태훈 책임연구원, 이정구 책임연구원. 재료연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/23/dongascience/20261023114124558nnvj.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="KZMC0IfziQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/23/dongascience/20261023114124558nnvj.jpg" width="658">
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 왼쪽부터 김소연 재료연 석사후연구원, 김수민 선임연구원, 김태훈 책임연구원, 이정구 책임연구원. 재료연 제공
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 [문세영 기자 moon09@donga.com]
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