중희토류 없이 고성능 영구자석 개발, 초미세분말로 무엇을 바꿨나

한국재료연구원 연구팀이 디스프로슘·터븀 같은 중희토류를 넣지 않고도 고성능 네오디뮴-철-붕소 영구자석을 만들 수 있는 기술을 개발했다고 2026년 10월 23일 밝혔다.

전기차 구동 모터나 로봇 관절처럼 강한 자석이 필요한 분야에서 값비싼 원료 의존도를 낮출 수 있을지 관심을 끄는 성과다.

네오디뮴-철-붕소 자석은 강한 자기력을 내지만, 전기차 모터처럼 온도가 높은 환경에서 자성을 유지하려면 보자력을 높여야 한다.

보자력은 반대 방향의 자기장을 받아도 자성을 잃지 않는 능력이다.

이를 높이는 데 쓰이는 중희토류는 비싸고 공급망이 일부 국가에 집중돼 있어 대체 기술의 필요성이 제기돼 왔다.

김수민 선임연구원과 김태훈·이정구 책임연구원 연구팀은 중희토류를 더하는 대신 결정립을 잘게 만들어 성능을 높이는 방식을 택했다.

기계적으로 합금을 부수는 기존 방식은 분말을 충분히 작게 만드는 데 한계가 있었다.

연구팀은 희토류 산화물에서 미세한 자석 결정 입자를 합성하는 환원·확산 공정을 적용하고, 기존 공정에서 생기던 분말 산화 문제를 줄이는 후처리 기술을 더했다.

그 결과 약 1μm 크기의 고순도 분말을 제조했다.

작아진 분말은 입자끼리 마찰하고 뭉쳐 자기장 안에서 한 방향으로 정렬하기 어렵다.

연구팀은 분말 표면에 윤활제를 입히고, 방향과 세기가 점차 변하는 감쇠 교류 자장을 적용해 정렬과 성형체 안정성을 높였다.

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

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

연구진은 공정 간 연계와 양산 기술이 확보되면 전기차와 휴머노이드 로봇 등으로 활용될 수 있다고 설명했다.