희토류 영구자석이란? 네오디뮴 자석의 구성과 장점 단점, 쓰임, 산업에서의 활용 및 전망

안녕하세요? 오늘은 희토류 영구자석에 대해 알아보도록 하겠습니다.

희토류 영구자석이란?

 

희토류 영구자석은 모터와 발전기의 핵심 부품으로 희토류 원소를 이용해 제작된 자석입니다.

현재 상용화되고 있는 영구자석은 크게 희토류, 페라이트, 알니코 세 종류로 이 중에서도 자력이 강한 네오디뮴 영구자석과 저렴한 가격의 페라이트가 높은 시장 점유율을 차지하고 있습니다.

 

희토류 영구자석은 1960년대에 발명된 사마륨코발트와 1980대 발명된 네오디뮴 영구자석이 대표적이며 페라이트 자석의 5~12배에 달하는 자력을 가지고 있어 기존 자석을 빠르게 대체하며 널리 쓰이고 있습니다.

 

네오디뮴 자석은 대략 희토류 원소 30%와 철 69%, 붕소 1%로 구성됩니다.

네오디뮴 자석을 구성하는 희토류 원소로는 경희토류인 네오디뮴(Nd)·프라세오디뮴(Pr) 등과 중희토류인 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 등이 사용됩니다.

 

그 이유로는 네오디뮴 자석은 강력한 자력을 지니고 있지만 고온에서는 자석의 특성을 잃는다는 단점을 가지 있어 이를 보완하기 위해 중희토류를 첨가하게 됩니다.

 

중희토류인 디스프로슘과 터븀은 네오디뮴 영구자석의 내열성을 강화하고 보자력을 높이는 역할을 하며, 자석에 포함된 비중에 따라 등급 및 최종 응용분야가 달라지게 됩니다.

희토류 영구자석의 쓰임?

 

희토류 영구자석은 강한 자력을 지녀 작은 크기로도 제품의 성능을 높일 수 있어 각종 전자제품과 로봇, 첨단산업과 방위산업 등에서 경량화, 효율화를 주도하고 있습니다.

 

그중에서도 네오디뮴 영구자석은 특히 전기차의 구동모터와 풍력발전기 터빈의 핵심 부품으로 사용되고 있습니다.

 

그 이유로는 영구자석을 활용한 모터는 풍력터빈의 무게를 감소시키고 부피를 줄이는 역할을 해 특히 해상풍력발전에서 중요하게 사용되기 때문입니다. 또, 영구자석을 사용하는 동기모터는 영구자석을 쓰지 않는 모터에 비해 효율이 좋기 때문에 전기차 브랜드의 대다수가 이를 채택하고 있습니다.

 

현재 전세계의 많은 국가들이 내연기관차를 전기차로 대체하고 풍력발전 설비를 확장하면서 그 수요는 2020년 11.9만 톤과 비교하여

2050년 75.3만 톤으로 6배 이상 증가할 전망이라고 합니다.

 

오늘은 희토류 영구자석에 대해 알아보았습니다.

다음에 더 유익한 자료로 찾아뵙도록 하겠습니다. 감사합니다.