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日, 네오딤 영구자석 특허 종료, 후속 개발에 박차 |
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희토류 원료를 사용해 개발한 네오딤자석은 현재 지구상에서 가장 강력한 영구자석이다. 일본 기업 NDFEB(佐川 사장)가 1982년에 발명한 이래 거의 30년 이상 이 분야에서 수위의 자리를 지키고 있다.
모터의 효율 향상과 전기자동차(EV), 로봇 등 실용화에도 관련되어 있다. 특히 차량 탑재용 고성능 자석은 일본 기업이 독점해 왔으나 기본특허가 만료되면서 이를 이을 차기 네오딤 자석 개발이 초미의 관심사다.
현재, 전기에너지의 55%는 모터가 소비하고 있고, 모터 성능은 자석에 달려있는데 자력이 향상하면 모터의 출력도 향상되어 소형화, 고효율화가 가능하다. 따라서 자석은 지구환경 에너지 문제에 공헌하는 중요한 연구과제이기도 하다.
희토류 자석의 등장으로 기계장치의 구동에도 큰 변화가 왔다. 80년 이전 로봇은 모두 유압구동이었는데 희토류 자석의 등장으로 모터구동에 일대 전기가 마련된 것이다.
네오딤자석은 HDD 해독장치 등 정보화 및 EV, 하이브리드자동차(HV)에 적용함으로써 지구온난화 대책에도 기여하고 있다.
스미토모특수금속은 최초 네오딤자석을 이용한 영구자석을 완성시켰으며, 그 영역을 전자부품, 자동차 탑재모터, 풍력발전기 등으로 확대했다. 2000년에는 세계 연간 생산능력이 1만톤 규모였던 것이 현재 10만톤 규모로 성장했다.
2011년 중국발 희토류 쇼크는 중국의 실질적 금수조치 등에 의해 유사 희토류인 디스프로슘 가격을 약 100배까지 올려놨다. 디스프로슘은 네오딤자석에 내열성을 주기 위해 첨가하는 첨가원료로 180도에서 이용되는 자동차 탑재모터용 자석에는 디스프로슘이 약 10%를 차지한다.
일 정부는 국가적 차원에서 탈희토류 전략을 추진하고 있다. 신에너지산업기술총합개발기구(NEDO)는 차세대자동차용 고효율 모터개발사업에 디스프로슘을 사용하지 않는 내열성 자석 개발을 염두에 두고 있다.
일 정부는 네오딤자석의 기본특허는 이미 만료되었고, 주변기술 특허로 시장을 지키고 있는데 차기 네오딤자석 개발에 골머리를 앓고 있다. 현재 가시화되고 있는 것은 1-12계의 희토류자석과 철니켈계 자석이다.
1-12계는 희토류 원소 1에 철 12 비율로 혼합한다. 일본물질재료연구기구가 이를 발견하고 전 세계적으로 연구규모를 확대해 가고 있다. NEDO개발사업은 산학연 공동으로 진행되며 최근 사마륨과 철에 지르코늄과 코발트, 티탄을 혼합한 안정적 결정을 만드는데 성공했다.
철니켈계는 운석의 결정구조를 이용하는데, 운석은 수십억 년에 걸쳐 무중력의 진공상태에서 결정이 성장하는데 이를 공업적으로 재현한 것이다.
수십억 년을 300시간으로 단축한 것에 대해 NEDO의 연구책임자는 “운석자석이 실현되면 희토류의 공급에서 자유로울 것”이라고 기대감을 표시했다.
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| 전기조합 선거를 되돌아보다
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