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희토류 자원분쟁과 NdFeB계 이방성 본드자석 개발동향
Rare Earth Dispute and Trend in Development of NdFeB Anisotropic Bonded Magnets 원문보기

韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society, v.22 no.3, 2012년, pp.109 - 115  

김효준 (자화전자) ,  김상면 (자화전자)

초록
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지난 5년간 NdFeB계 이방성 본드자석은 25 MGOe의 높은 자기특성을 강점으로 기존 페라이트 영구자석을 갈음하면서 모터의 경량화라는 새로운 패러다임을 주도했고 자동차용과 전동공구용 모터산업분야에서 두드러진 약진을 보였다. 또한 차체중량감소를 통한 연비향상이라는 자동차산업의 기술동향에 정확히 초점을 두고 기존모터의 50 % 경량화라는 새로운 변혁을 이끌어 냈다. 그러나 2010년 7월에 중국이 희토류원소의 수출규제를 발표함에 따라 2011년 희토류 원자재는 또 한 차례의 폭등을 기록하였고 그 여파는 전방 수요산업에 심각한 충격으로 던져지고 있다. 각 희토류 주요 소비국들은 자원 확보, 희토류 최소사용부품개발 및 희토류 대체 신기술개발 강화에 총력을 다하는 모습이다. 이러한 환경적 변화가 이방성 본드자석 분야에는 중희토류 원소인 Dy의 사용량을 줄이면서 보자력을 향상시키고자하는 기술적 도전을 유발하였고 모터고속화 응용분야에 탐색을 시도하게 하였다. 본 글에서는 희토류 자원문제에 대한 각국 희토류자석산업의 대응과 NdFeB 이방성 본드자석으로 대표되는 Aichi Steel사의 MAGFINE 자성분말에 대해 최근의 개발 동향 및 응용분야에 대해 소개하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

NeFeB anisotropy bonded magnet has proposed a new paradigm of weight reduction of small motors by replacing the conventional ferrite permanent magnets with its high magnetic property of 25 MGOe during last five years. It has also advanced by leaps and bounds in the field of motor industry for automo...

주제어

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성능/효과

  • 7에 나타낸 바와 같이 보자력 향상의 결과를 얻었고 결국 약 30 %의 재료비용 가격경쟁력을 갖추게 되었다[14]. 더욱이 Nd-Cu-Al의 분말표면 확산의 결과는 Fig. 8과 같이 얇은 표면 코팅층을 형성함으로써 분말의 산화가능성을 낮추어 고온에서의 비가역 열감자 특성이 30 % 이상 향상되는 결과를 가져왔다. 따라서 그간 차량 실내용으로 제한적이던 적용 분야는 150 ℃ 내열성이 필요한 전장용 모터로 확대가 가능할 전망이다.
  • NdFeB 영구자석 가운데 가장 최근에 와서야 상업화가 이루어진 이방성 NdFeB 본드자석은 25 MGOe의 높은 자기특성을 발현하고 있다. 특히 시장진입 초기부터 자동차용 소형모터의 경량화라는 새로운 패러다임을 주도했고 자동차용과 전동공구용 모터산업분야에서 두드러진 약진을 보였다. 2011년 유래 없는 희토류 영구자석의 가격 폭등은 NdFeB 이방성 본드자석의 시장 확대에 장애가 되기도 하였으나 또 다른 한편으로는 이러한 환경적 변화가 탈 Dy, 신뢰성 향상이라는 새로운 기술발전의 동기를 가져다주기도 하였다.

후속연구

  • 지난 4월 지경부에서는 희토류 자원 재활용 · 소재화 기술개발과 영구자석 생산을 위한 전주기 R&D를 추진한다는 계획을 발표하였다. 이를 계기로 관련기술 연구자들이 모여 희토류 영구자석 산업전반에 걸쳐서 선진국과의 기술격차를 줄일 수 있는 계기를 마련할 수 있기를 바란다.
  • 그러나 영구자석의 잔류자속밀도(Br) 및 최대에너지적((BH)max)이 상대적으로 낮기 때문에 종래 모터의 획기적인 소형화와 효율향상을 기대하기는 어렵다. 희토류 영구자석의 채택이 재료비의 상승 원인으로 지적될 수 있으나, 종래 페라이트의 2.5배에 달하는 이방성 Nd 본드자석의 잔류자속밀도의 상승은 구리, 적층코아, Pole housing 등 모터를 구성하는 기타 부품들의 부피와 가격을 절감하는 효과가 있고 시스템 전체를 경량화 할 수 있는 파급효과가 기대되기 때문에 세계의 완성차 업체들은 종래의 영구자석 보다 강력한 NdFeB 이방성 영구자석의 실용화를 요청하기 시작했으며 향후 그 수요가 증가할 것으로 전망된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
희토류 주요 소비국을 중심으로 어떠한 모습이 가속화되고 있는가? 희토류 주요 소비국을 중심으로 대체 물질 개발, 희토류 광산 확보, 제련시설 확충에 나서는 모습이 가속화되고 있다. 각국의 정부, 기업 및 연구가들은 Fig.
어떠한 환경적 변화가 이방성 본드자석 분야에서 중희토류 원소인 Dy의 사용량을 줄이면서 보자력을 향상시키고자하는 기술적 도전을 유발하였고 모터고속화 응용분야에 탐색을 시도하게 하였는가? 또한 차체중량감소를 통한 연비향상이라는 자동차산업의 기술동향에 정확히 초점을 두고 기존모터의 50 % 경량화라는 새로운 변혁을 이끌어 냈다. 그러나 2010년 7월에 중국이 희토류원소의 수출규제를 발표함에 따라 2011년 희토류 원자재는 또 한 차례의 폭등을 기록하였고 그 여파는 전방 수요산업에 심각한 충격으로 던져지고 있다. 각 희토류 주요 소비국들은 자원 확보, 희토류 최소사용부품개발 및 희토류 대체 신기술개발 강화에 총력을 다하는 모습이다. 이러한 환경적 변화가 이방성 본드자석 분야에는 중희토류 원소인 Dy의 사용량을 줄이면서 보자력을 향상시키고자하는 기술적 도전을 유발하였고 모터고속화 응용분야에 탐색을 시도하게 하였다.
NdFeB계 이방성 본드자석의 특징은? 지난 5년간 NdFeB계 이방성 본드자석은 25 MGOe의 높은 자기특성을 강점으로 기존 페라이트 영구자석을 갈음하면서 모터의 경량화라는 새로운 패러다임을 주도했고 자동차용과 전동공구용 모터산업분야에서 두드러진 약진을 보였다. 또한 차체중량감소를 통한 연비향상이라는 자동차산업의 기술동향에 정확히 초점을 두고 기존모터의 50 % 경량화라는 새로운 변혁을 이끌어 냈다.
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참고문헌 (14)

  1. G. P. Hatch, Technology Metals Research: Critical Rare Earths (2011). 

  2. M. Komuro, Y. Satsu, and H. Suzuki, IEEE Trans. Magn. 46, 3831 (2010). 

  3. H. Nakamura, K. Hirota, M. Shimao, T. Minowa, and M. Honshima, IEEE Trans. Magn. 41, 3844 (2005). 

  4. T. Hidaka, C. Ishizaka, and M. Hosako, Proc. 21th Int. Workshop on REPM and Their Applications 100 (2010). 

  5. W. F. Li, T. Ohkubo, K. Hono, and M. Sagawa, J. Magn. Magn. Mater. 321, 1100 (2009). 

  6. O. Gutfleisch, M. Verdier, and I. R. Harris, J. Alloy. Compd. 196 (1993). 

  7. B. Chen, X. Liu, R. Chen, S. Guo, C. Yan, D. Lee, and A. Yan, J. Appl. Phys. 111 (2012). 

  8. T. Takeshita and R. Nakayama, Proc. 10th Int. Workshop on REPM and Their Applications 551 (1989). 

  9. I. R. Harris, Proc. 12th Int. Workshop on REPM and Their Applications 347 (1992). 

  10. C. Mishima, N. Hamada, H. Mitarai, and Y. Honkura, Proc 16th Int. Workshop on REPM and Their Applications 873 (2000). 

  11. W. F. Miao, J. Ding, P. G. McCormick, and R. Street, J. Appl. Phys. 79, 2079 (1996). 

  12. C. Mishima, N. Hamada, H. Mitarai, and Y. Honkura, IEEE Trans. Magn. 37, 2467 (2001). 

  13. C. Mishima, N. Hamada, H. Mitarai, and Y. Honkura, IEEE Trans. Magn. 37, 2467 (2001). 

  14. C. Mishima, K. Noguchi, M. Yamazaki, H. Matsuoka, H. Mitarai, and Y. Honkura, 1st Int. Electric Drives Production Conference 181 (2011). 

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