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희토류 금속의 대체기술 개발 현상

전문가 제언: ○ 희토류 금속은 특수강, 전자기기부품, 자동차부품 등 광범위한 분야에 기능재료로 사용되며 인체의 비타민과 같은 역할을 하는데 가격이 고가이고 Dy과 같은 희토류는 주로 중국에서 생산되기 때문에 그 나라의 정치적 수출 규제로 인해 희토류 값이 앙등하거나 수급 차질에 의한 생산량에 막대한 지장을 초래하는 경우가 있다. 그러므로 원료공급 대책으로 대체, 감량화 및 재순환 방법을 강구하고 있다. 성분 대체뿐만 아니라 메커니즘 대체를 실현하는 구조제어에 의한 대체기술 방향은 희유금속 감량화와 대체기술 개발에 중요한 방향을 제시하고 있다.

○ 종래의 땜납은 Pb-Sn 합금을 이용하였는데 최근 RoHS 지령에 의해 Pb가 유해하므로 Zn이나 Ag로 대체하는 치환방법 또는 고온 초전도재료 YBa2Cu3O7-x: YBCO (Y123), 희토류의 성분을 치환하는 일반식으로 RE123(RE=La, Nd, Sm, Eu, Gd) 용도에 맞게 치환하여 사용하는 방법 등이 연구되고 있는데 가령 대표적인 Pb-Sn 소재보다 치환한 것의 성능이 같거나 우수해야 하는 문제가 있다.

○ Nd-Fe-B 강력자석은 온도가 상승하면 보자력이 감소하기 때문에 Dy을 첨가하여 보자력 저하를 방지한다. 실제로 Dy의 감량은 분말 입경을 미세화하여 결정립을 미세화하고 조직을 균일하게 소결해서 감량하는 방법이 있으며 성분 대체가 아니고 메커니즘 대체를 실현하는 구조제어가 현재의 대체기술로서 특징이 있다.

○ 광학적 특성은 여기되는 전자궤도의 에너지 준위에 의해 파장이 결정 되는데 청색 InGaN 발광체의 빛을 황색의 YAG;Ce에 통과시키면 백색광으로 발광한다. LED는 희토류 자체가 아니고 보호매체에 사이아론(SiAlON)을 이용하여 구조를 제어함으로서 희토류의 양을 감소시키면서 높은 휘도와 우수한 연색성을 성공적으로 나타내는 특징이 있다.

○ 우리나라에서도 한국화학연구원, 한양대학교 등 여러 연구소나 대학에서 Nd자석 및 형광재료 등의 개발, 기능향상에 관한 연구가 진행되고 있으며 조직 구조제어를 하는 적극적 대체에 의한 감량화 기술도 연구할 필요가 있다고 생각된다.

저자: Kohmei HALADA
자료유형: 학술정보