초록 ▼

□ 연구개요
- 본 연구는 고온에서 성능이 저하되는 희토류 영구자석을 대체할 비희토류 영구자석을 개발하기 위한 것으로서 1) 고성능 MnX (X=Bi, Al, Ga, Ge 등) 계 자석을 제조하고 이론적 계산을 통해 얻어진 2) 이종원소를 도핑하고 3) 교환결합 기반의 경/경자성 또는 경/연자성 코어쉘 구조의 고성능 복합자석을 개발함.
(1) 최종목표: 미래 친환경 자동차 모터용 고성능 복합영구자석 개발
(2) 정량적 목표: 최대에너지적((BH)_max) ≧ 15MGOe, 잔류자화(Br) ≧ 10

□ 연구개요
- 본 연구는 고온에서 성능이 저하되는 희토류 영구자석을 대체할 비희토류 영구자석을 개발하기 위한 것으로서 1) 고성능 MnX (X=Bi, Al, Ga, Ge 등) 계 자석을 제조하고 이론적 계산을 통해 얻어진 2) 이종원소를 도핑하고 3) 교환결합 기반의 경/경자성 또는 경/연자성 코어쉘 구조의 고성능 복합자석을 개발함.
(1) 최종목표: 미래 친환경 자동차 모터용 고성능 복합영구자석 개발
(2) 정량적 목표: 최대에너지적((BH)_max) ≧ 15MGOe, 잔류자화(Br) ≧ 10 kG, 보자력(Hc) ≧ 15 kOe, 큐리온도 > 500℃
(3) 정성적 목표: (가) MnX (X=Bi, Al, Ga, Ge 등) 계 신 영구자석 개발, (나) 이종원소 도핑을 이용한 MnX-Y 계 신 영구자석 개발, (다) 교환결합 기반 신 복합 영구자석 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 고특성 MnAl계 자석 제조
- 이종원소가 도핑된 MnAl-C 고특성 자석 분말 제조 및 공정 최적화
(2) 이종원소 도핑을 이용한 MnX-Y 계 자석 자기적 특성 이론 계산
- 이론 계산을 통해 MnAl-C 자석의 상 안정성을 확보하고, 자기적 특성을 향상 시킬 수 있는 Carbon 함량 도출
(3) MnX계/경자성 교환결합자석 개발을 위한 NdFeB 자석 특성 향상
- 냉각속도 조절을 통한 NdFeB 자석의 미세분말 제조로 자석특성 향상
- Tb 입계확산 열처리 공정 제어를 통한 NdFeB 자석의 보자력 향상
- Tb 입계확산과 입계확산 후 열처리 온도 제어를 통한 NdFeB 자석특성의 열적 안정성 향상
- Tb 입계확산을 위한 보조제 Al의 첨가에 따른 중희토류 Tb원소 사용 절감과 NdFeB 자석특성의 열적 안정성 향상
(4) MnBi/(FeCo, Co, NiFe) 교환결합자석 개발
- MnBi film / Soft layer 구조의 magnetic exchange coupling 효과 기대

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 학술적 측면: 고성능 비희토류 영구자석에 관한 연구는 전 세계적으로 연구도입기에 있으며, 본 연 구팀의 선행연구를 기반으로 할 때 우수한 연구성과를 세계적 학술지에 게재가 가능할 것으로 예상되며, 미래 영구자석 분야의 새로운 패러다임을 구축할 수 있음. 본 연구팀이 보유한 네트워크 인프라를 기반으로 하여 차세대 영구자석 관련 글로벌 전문 인력 양성이 가능함.
- 기술적 측면: 기존의 한계 자성특성을 능가하는 초고성능의 영구자석 소재 개발을 통하여 기존에 형성된 희토류 및 페라이트 자석의 다양한 활용분야에 적용 및 대체가 가능하며, 그린에너지 및 4차산업혁명 등 새로운 적용 분야로 확대 가능함. 또한 고온작동이 가능한 자성소재 성능 한계 극복을 위한 신개념 소재 제조 기술을 개발함으로써 소재분야 신 성장동력 창출을 위한 원천 물질 특허 확보가 가능함.
- 경제적 측면: 환경에 대한 관심이 커지면서 미래형 자동차 모터용 자석의 세계 시장은 매년 급성장하고 있음. 친환경 발전 방법인 풍력 발전에 사용되는 고성능 자석의 수요 또한 증가하고 있으며, 4차산업혁명 도래로 로봇 시장이 급성장할 것으로 예상됨에 따라 핵심 부품인 고성능 영구자석의 중요성또한 부각되고 있어 자석소재 시장 확대에 따른 고성능 자석 시장 확보가 가능함.
- 사회적 측면: 고성능 영구자석의 제조기술은 국내에서 전무하며, 희토류 블록자석을 일본 및 중국에서 전량 수입하여 가공하는 현 수준에서 탈피하여 국내 자석 제조 기술의 국산화가 가능함. 그에 따라 연간 3 만 명 이상의 소재산업분야의 고용 창출이 기대되며, 근본적 희토류 수급문제 해결로 인한 국내 자석시장 경제의 안정 확보 및 에너지 절감효과로 인한 국민 편익이 증진될 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 개요 ... 4
• 나. 연구의 최종목표 ... 4
• 다. 연차별 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 다. 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• (1) 고특성 MnAl계 자석 제조 ... 6
• (2) 이종원소 도핑을 이용한 MnX-Y 계 자석 자기적 특성 이론 계산 ... 7
• (3) MnX계/경자성 교환결합자석 개발을 위한 NdFeB 자석 특성 향상 ... 9
• (4) MnBi/(FeCo, Co, NiFe) 교환결합자석 개발 ... 10
• (5) MnX계/경자성 교환결합자석 개발을 위한 NdFeB 자석 특성 향상 I ... 10
• (6) MnX계/경자성 교환결합자석 개발을 위한 NdFeB 자석 특성 향상 II ... 11
• (7) MnX계/경자성 교환결합자석 개발을 위한 NdFeB 자석 특성 향상 III ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 참고문헌 ... 17
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 34