‘희토류 없이 고성능 영구자석 개발’의 실제 범위는? 중희토류 배제 기술

한국재료연구원 연구팀이 디스프로슘과 터븀 같은 중희토류를 넣지 않고 고성능 네오디뮴-철-붕소(Nd-Fe-B) 영구자석을 제조하는 기술을 개발했다.

재료연은 2026년 10월 23일 이 성과를 발표했다. 여기서 ‘희토류 없이’는 희토류 원소를 전혀 쓰지 않는다는 뜻이 아니다.

자석의 주요 원료인 네오디뮴은 희토류이며, 이번 기술은 고가의 중희토류를 쓰지 않는 방식이다.

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

이를 높이려고 디스프로슘이나 터븀을 첨가해 왔지만, 중희토류는 비싸고 공급망이 일부 국가에 집중돼 있다.

연구팀은 중희토류를 더하는 대신 자석의 결정립을 미세화해 자기 성능을 높이는 접근을 택했다.

기존의 기계적 분쇄 방식으로는 분말을 충분히 작게 만드는 데 한계가 있었다.

연구팀은 희토류 산화물을 원료로 미세한 네오디뮴-철-붕소 결정 입자를 합성하는 환원·확산(RD) 공정을 활용하고, 분말 산화 문제를 줄이는 후처리 기술을 더했다.

그 결과 약 1μm(100만분의 1m) 크기의 고순도 초미세분말을 만들었다.

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

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

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

영구자석은 전기차 모터뿐 아니라 로봇 관절과 풍력발전기에도 쓰인다.

연구팀은 공정 간 연계와 양산 기술이 확보되면 전기차 구동 모터와 휴머노이드 로봇 등에서 활용될 수 있다고 밝혔다.

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