탄산가스 삭감과 자동차 연비를 향상시키기 위한 자동차의 경량화는 현시대적 큰 과제이다. 경량화를 위하여 Hybrid Electrical Vehicle(HEV), Electrical Vehicle(EV)의 고성능 모터용 Nd 자석, Li이온 2차전지 및 배기가스 정화용 PGM촉매의 성능개발이 활성화 되고 있다. 우리나라는 자동차 경량화와 기능 향상을 위하여 사용하는 희소금속을 자원이 편재되어 있는 중국 등에서 수입하기 때문에 수출국의 공급 조절, 가격 폭등 등으로 수급이 불안정한 경우가 있다. 이를 대비하여 차세대 자동차에서 배출되는 폐 희소자원을 리싸이클링 할 필요가 있다. 본고는 리싸이클링 기술과 현상에 대하여 조사 분석한 정보를 기술자나 연구자에게 전해주어 국가 자동차 산업 발전에 기여하는데 목적이 있다. 조사 결과, 폐 자동차에서 배출되는 고성능 모터, 배기가스 정화용 백금족금속(PGM) 폐촉매, Li이온 배터리 등의 리싸이클링기술은 전처리 기술과 후처리 기술로 분류하는데, 전처리 기술인 기계적 분리 선별 기술은 연구 개발 중이며, 후처리기술인 습, 건식 제련 기술은 확립되어 있다. 리싸이클링 경제성 측면에서 폐 부품의 기계적 선별 기술에 대하여 집중적으로 연구할 필요가 있다.
탄산가스 삭감과 자동차 연비를 향상시키기 위한 자동차의 경량화는 현시대적 큰 과제이다. 경량화를 위하여 Hybrid Electrical Vehicle(HEV), Electrical Vehicle(EV)의 고성능 모터용 Nd 자석, Li이온 2차전지 및 배기가스 정화용 PGM촉매의 성능개발이 활성화 되고 있다. 우리나라는 자동차 경량화와 기능 향상을 위하여 사용하는 희소금속을 자원이 편재되어 있는 중국 등에서 수입하기 때문에 수출국의 공급 조절, 가격 폭등 등으로 수급이 불안정한 경우가 있다. 이를 대비하여 차세대 자동차에서 배출되는 폐 희소자원을 리싸이클링 할 필요가 있다. 본고는 리싸이클링 기술과 현상에 대하여 조사 분석한 정보를 기술자나 연구자에게 전해주어 국가 자동차 산업 발전에 기여하는데 목적이 있다. 조사 결과, 폐 자동차에서 배출되는 고성능 모터, 배기가스 정화용 백금족금속(PGM) 폐촉매, Li이온 배터리 등의 리싸이클링기술은 전처리 기술과 후처리 기술로 분류하는데, 전처리 기술인 기계적 분리 선별 기술은 연구 개발 중이며, 후처리기술인 습, 건식 제련 기술은 확립되어 있다. 리싸이클링 경제성 측면에서 폐 부품의 기계적 선별 기술에 대하여 집중적으로 연구할 필요가 있다.
Car exhaust $CO_2$ gas reduction and fuel efficiency of the car lighter for the current era is a big challenge. The developments of high-performance Nd magnets, Li-ion secondary battery and exhaust gas purification performance of PGM catalysts used in the lightweight EV and HEV are activa...
Car exhaust $CO_2$ gas reduction and fuel efficiency of the car lighter for the current era is a big challenge. The developments of high-performance Nd magnets, Li-ion secondary battery and exhaust gas purification performance of PGM catalysts used in the lightweight EV and HEV are activated. Country in order to improve the car lighter and function that use the resources of rare metals are ubiquitous imported from China because of export supply control, as soaring prices have unstable supply and demand. Compared to the emissions from the next-generation automotive recycling, waste scarce resources need to be. This study investigated the recycling technology analysis and development of the information technology, or delivered to the researchers by giving national car industry aims to contribute to the development. Findings, pulmonary high-performance motor vehicle emissions in the exhaust gas purification PGM Catalysts, Li-ion battery and Nd magnets recycling technology, such as pre- and post-processing techniques to classify technology, pre-urban mining technology mechanical separation by screening techniques under development, the study and post-processing technology has, pyro and hydro metallurgical smelting technology is established. Waste Recycling in terms of economic efficiency of mechanical components for the intensive study of screening techniques is needed.
Car exhaust $CO_2$ gas reduction and fuel efficiency of the car lighter for the current era is a big challenge. The developments of high-performance Nd magnets, Li-ion secondary battery and exhaust gas purification performance of PGM catalysts used in the lightweight EV and HEV are activated. Country in order to improve the car lighter and function that use the resources of rare metals are ubiquitous imported from China because of export supply control, as soaring prices have unstable supply and demand. Compared to the emissions from the next-generation automotive recycling, waste scarce resources need to be. This study investigated the recycling technology analysis and development of the information technology, or delivered to the researchers by giving national car industry aims to contribute to the development. Findings, pulmonary high-performance motor vehicle emissions in the exhaust gas purification PGM Catalysts, Li-ion battery and Nd magnets recycling technology, such as pre- and post-processing techniques to classify technology, pre-urban mining technology mechanical separation by screening techniques under development, the study and post-processing technology has, pyro and hydro metallurgical smelting technology is established. Waste Recycling in terms of economic efficiency of mechanical components for the intensive study of screening techniques is needed.
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문제 정의
. 본 연구는 우리나라도 희소금속의 리싸이클링이 필요하므로, 이 리싸이클링 기술을 조사 분석하여 실제 사용하거나 연구하고 있는 산업체의 기술자와 연구자들에게 정보를 전하는데 목적이 있다. 본고는 Nd자석, PGM 및 Li이온 2차전지의 리싸이클 현상에 대하여 기술한다.
본 연구는 우리나라도 희소금속의 리싸이클링이 필요하므로, 이 리싸이클링 기술을 조사 분석하여 실제 사용하거나 연구하고 있는 산업체의 기술자와 연구자들에게 정보를 전하는데 목적이 있다. 본고는 Nd자석, PGM 및 Li이온 2차전지의 리싸이클 현상에 대하여 기술한다.1-7)
제안 방법
성형체는 진공 중 약 1050°C에서 소결한 후 기계가공하고, 표면 코팅하여 Nd-F-B계 자석을 제조한다.
대상 데이터
PHV는 2015년경부터 양산화되어 HV에서 PHV로 생산 주력을 이동하여 확대할 것으로 예상하고 있다. EV는 2014년 초에 BMW i3, 닛산 (Leaf), 한국 기아차, GM의 스파크EV, 르노삼성의 SM3 Z.E. 등을 출시할 계획으로 모델을 선보이고 있다.
성능/효과
)급상승하였다가 현재는 감소 추세이다3). 이상과 같은 Nd 자석의 수요량을 개략적으로 추산해 본 결과, Nd 자석의 리싸이클링 양은 현실적으로 차세대 자동차 개발이 2000년대에 들어서 개발되기 시작하고 있고, 실용화는 수년전부터 실행하고 있기 때문에 폐기되는 자동차의 양이 적을 것으로 생각된다. 세계 Nd자석 생산량이 2010년도 기준 약 45,000톤이고 일본의 소결 자석은 약 13,000톤 생산하고 있으며 일본의 생산 비중이 상당히 큰 편이다.
후속연구
② 원료가 확보되면 인공적으로 해체 분해하지 않고 기계적으로 해체 분해하여 선별할 수 있는 장치 개발이 필요하다. ③ 해체 분해된 물질을 물리, 열화학적으로 분리회수에 관한 경제성 있는 방법을 연구 개발하는 것이 필요하다.
차세대 자동차에서 사용하고 배출하는 리튬 이온배터리는 효율이 70 ~ 80% 있으므로, 이 배터리를 실생활에서 재활용할 수 있는 방법을 개발하는 방법도 중요하다. 배기가스정화용 촉매는 습식처리에 의해 회수하고 있으나, 담체인 세라믹의 재활용에 대해서도 연구할 필요가 있다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
희토류 자석의 리싸이클 공정 원리는?
7에 희토류 자석의 리싸이클 공정도를 제시한다. 이 공정은 희토류 원료를 습식 처리에 의해서 분리 정제하여 회수한 희토류 산화물이나 할로겐화 염을 용윰염 전해하고, 공정에서 희토류 합금을 회수하고, 이 합금을 스트립 캐스팅해서 박판형으로 제조 후에 분쇄, 밀링 하여 소결 자석을 얻는 공정으로서 자석 소결 가공 중에 발생하는 고형스크랩은 약 5%, 소결 자석 연마 과정에서 발생하는 연마 분은 약 30%가 발생하는 것으로서 공정 중에서 리싸이클링 하는 방법이다. Nd 고성능 자석은 Dy가 3 ~ 10% 함유되어 있다.
Nd자석 생산 시, 사용하고 폐기된 기기나 모터에서 희토류를 회수하고 있는 리싸이클링 법이 원활히 실행되지 못하고 있는 이유는?
현재 Nd자석 생산 시에 공정에서 발생하는 스크랩은 제조공정 내에서 순환 처리하는 리싸이클링 공정이 대세를 이루고 있으나, 사용하고 폐기된 기기나 모터에서 희토류를 회수하고 있는 리싸이클링 법은 실행되고 있지만 희소하다. 이 이유는 배출량도 작지만 가장 기술적인 문제는 기기나 모터를 인품으로 분해 해체 하고 있는 수준임으로 경제성이 없는데도 큰 요인이 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 도시광산 분야에서 모터 등을 분해, 파쇄 등에 의해 자석, 비철금속, 철 등을 자동적으로 분리 선별하는 장치와 시스템 개발이 진행되고 있다.
Li배터리의 리싸이클링 방법은 어떻게 진행되고 있는가?
세계생산 규모는 LiCO3로 환산하여 120,000톤 정도이고, 현재 한국은 수입하고 있는 실정이다6). Li배터리의 리싸이클링 방법은 전기 자동차에서 사용하고 난 후에도 70 ~ 80%의 용량이 남아 있음으로 이 배터리를 재이용(Reuse), 재판매(Resell), 재제품화 (Refabricate), Recycle 하는 조직을 구성하여 진행하고 있다19).
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