[IR52 장영실상] 성림첨단산업·현대자동차, '친환경 자동차용 희토자석'

전량 수입 '중희토' 사용 줄여 재료비 30% 절감

성림첨단산업과 현대자동차가 개발한 친환경 자동차용 중희토저감형 희토자석이 39주차 IR52 장영실상을 수상했다.

영구자석은 전기자동차와 하이브리드차 등 친환경차의 구동 모터를 구성하는 핵심 소재로 전기에너지를 운동에너지로 변환해준다. 하이브리드차와 전기차 모터는 200도 가까이 고온으로 올라가는데, 자석은 고온에서는 자성을 잃기 쉽다.

이 때문에 영구자석을 전기차 구동 모터에 적용하기 위해서는 고온에서도 안정적으로 특성을 유지할 수 있도록 도와주는 디스프로슘(Dy)과 테르븀(Tb) 같은 중희토류 원소를 반드시 첨가해야 한다. 중희토류는 t당 가격이 일반 희토류에 비해 10배 이상 비싼 20억원대에 달하고, 전량 수입에 의존하고 있기 때문에 중희토류 양을 최대한 적게 사용하면서도 자성을 강하게 유지하는 것이 가장 중요한 기술이다.

성림첨단산업과 현대차가 개발한 중희토저감형 희토자석은 기존의 전통적인 희토자석 대비 중희토 사용량을 50~80%까지 감소시키면서도 동등한 기능을 유지한다. 이를 통해 원재료비를 30% 이상 절감했다.

기존 희토자석은 합금을 만드는 단계에서 중희토류 원소를 첨가하는 방법으로 제조한다. 하지만 중희토저감형 희토자석은 덩어리로 만들어진(소결) 금속 블록 표면에 중희토류 원소 분말을 도포하고 열처리를 통해 이 분말을 표면에서 내부로 확산시키는 공정으로 제조된다.

중희토류 원소가 자석 내부에 선택적으로 존재하기 때문에 자석의 세기를 나타내는 잔류자속밀도가 상대적으로 높고 희토자석의 고온 내열성을 의미하는 보자력 세기가 큰 폭으로 증가하게 된다. 이를 통해 친환경 자동차용 구동모터의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 모터의 경량화·소형화에도 중요한 역할을 할 수 있다고 연구진은 설명했다. 2019년 연매출 80억원을 기록했던 중희토저감형 희토자석은 올해 10배 이상 성장한 매출 860억원을 달성할 수 있을 것으로 예상된다.

성림첨단산업 측은 "특히 희토류는 세계 시장의 80% 이상을 독점하고 있는 중국의 영향력을 탈피하는 것이 가장 중요한 과제"라며 "중희토저감 기술 등 우수한 희토자석 제조기술을 보유하고 있는 성림첨단산업이 대한민국을 대표해 탈중국 자석 생산의 중요한 역할을 하게 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

■ 주최 : 과학기술정보통신부

■ 주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[이새봄 기자]

[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]