중희토류 없이 고성능 영구자석 개발, 초미세분말은 어떻게 자석이 됐나

한국재료연구원 연구팀이 중희토류를 첨가하지 않고 고성능 네오디뮴-철-붕소(Nd-Fe-B) 영구자석을 제조하는 기술을 개발했다고 2026년 10월 23일 밝혔다.

전기차 구동 모터처럼 높은 온도에서 작동하는 자석은 반대 방향의 자기장을 받아도 자성을 유지하는 보자력이 중요하다.

이를 높이는 데 쓰이는 디스프로슘과 터븀은 비싸고 공급망이 일부 국가에 집중돼 있어 대체 기술이 필요했다.

영구자석은 로봇 관절과 풍력발전기에도 쓰이며, 이번 기술은 관련 소재 국산화의 기반이 될 수 있다.

연구팀은 중희토류를 넣는 대신 결정립을 미세화해 자기 성능을 높이는 방식을 택했다.

합금을 기계적으로 분쇄하는 기존 방식은 분말 크기를 줄이는 데 한계가 있다.

이에 희토류 산화물을 원료로 미세한 Nd-Fe-B 결정 입자를 합성하는 환원·확산(RD) 공정을 적용하고, 기존 공정에서 문제가 된 분말 산화를 줄이는 후처리 기술을 개발했다.

그 결과 약 1μm(마이크로미터, 100만분의 1m) 크기의 고순도 초미세분말을 제조했다.

초미세분말은 입자 간 마찰과 응집 때문에 자기장 안에서 일정한 방향으로 정렬하기 어렵다.

연구팀은 분말 표면에 윤활제를 코팅하고, 방향과 세기가 점차 변하는 감쇠 교류 자장을 적용해 분말의 배향성과 성형체의 안정성을 높였다.

또 수소 보조 공정으로 윤활제에서 유래한 잔류탄소를 줄여 열처리 뒤 보자력이 낮아지는 문제를 해결했다.

연구에는 김수민 선임연구원과 김태훈·이정구 책임연구원이 참여했다.

결과는 국제학술지 ‘저널 오브 알로이 앤 컴파운드’와 ‘케미칼 엔지니어링 저널’에 각각 2026년 7월 14일과 9월 19일 게재됐으며, 연구팀은 관련 특허 9건을 창출했다.

연구진은 공정 간 연계와 양산 기술이 확보되면 전기차 구동 모터와 휴머노이드 로봇 등 고성능 자석이 필요한 분야에 활용될 수 있다고 밝혔다.