고효율 모터의 수요가 급증함에 따라 항공기, 가전제품, 의료기기 등 다양한 산업 분야에서 영구자석의 중요성이 날로 커지고 있습니다. 하지만 현재 주로 사용되는 희토류 영구자석은 몇 가지 치명적인 한계를 지니고 있습니다. 주요 수출국인 중국의 자원 무기화 정책으로 인한 수급 불안정과 급격한 가격 변동은 제조 산업에 큰 부담이 됩니다. 또한 희토류 영구자석은 고온에서 자기적 특성이 급격히 저하되어 200℃ 이상의 환경에서는 사용이 어렵다는 기술적 제약도 존재합니다. 이러한 배경 속에서 희토류를 대체할 수 있는 차세대 자성 소재 개발은 국가적 과제로 부상했습니다.

한국재료연구원은 이러한 한계를 극복하고자 기존 희토류 영구자석보다 저렴하면서도 고온 특성이 뛰어난 비희토류 영구자석 소재를 세계 최초로 개발하는 쾌거를 이루었습니다. 연구진은 망가니즈-비스무트(Mn-Bi)계 합금 제조를 위한 신공정을 개발하여 상분리와 산화 문제를 동시에 해결했으며, 벌크 성형이 어렵다고 알려진 아이언 리치 합금의 표면 코팅 열처리 공정을 성공시켜 세계 최고의 자기적 특성을 확보하는 데 성공했습니다. 이는 소재의 순도와 미세 구조를 극한까지 제어하여 공정의 효율성을 높이고 기존 소재의 단점을 근본적으로 보완한 혁신적인 성과로 평가받고 있습니다.

자성이 강한 원소에 제2의 원소를 추가하여 결정 구조를 제어하고 공정 최적화를 통해 4가지 분말 벌크 소재로 세계 최고 수준의 자기적 특성을 달성하였습니다.

이번에 개발된 기술은 망가니즈-알루미늄(Mn-Al)계 소재에 고압 변형 공정을 적용해 높은 보자력을 달성하고, 망가니즈-카본(Mn-C) 자성 분말에서 자화의 역온도 의존성을 발견하는 등 학술적·산업적 가치가 매우 큽니다. 이 비희토류 영구자석은 전기자동차 구동 모터와 풍력 발전기, 고성능 의료기기 등 다양한 첨단 분야에 즉시 적용될 수 있는 획기적인 솔루션입니다. 한국재료연구원은 앞으로도 끊임없는 도전과 연구를 바탕으로 국가 필수 전략 기술의 국산화를 선도하며, 소재 강국으로서 대한민국의 위상을 높이고 지속 가능한 미래 산업의 토대를 마련하는 데 중추적인 역할을 수행할 것입니다.