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고성능 Ca-La-Co계 페라이트자석의 개발과 동향

전문가 제언: ○ 영구자석에 있어서, 스트론튬(Sr) 페라이트자석(SrFe12O19)으로 대표되는 마그네토플럼바이트[Magnetoplumbite: (M)형] 페라이트자석은, 산화철을 주성분으로 하기 때문에 값이 싸고 화학적으로 안정하며, 세계적 규모로서 영구자석(소결자석) 생산중량의 약 8할 이상을 점유하는 것으로 알려져 있다. 그 용도는 자동차의 전장품, 가전에서 에어컨?냉장고 등의 압축기 모터 등 우리들 일상생활에 밀착한 분야에서 매우 중요한 역할을 하고 있다.

○ 영구자석 재료는 페라이트(Ferrite)계, 알니코(Alnico)계, 희토류(Rare earth)계의 3종류로 분류된다. 더욱 희토류계는 Sm-Co계, Nd-Fe-B계 및 Sm-Fe-N계의 3종류로 분리된다. 몇 개의 희토류자석 제조방법 중에서 가장 대표적인 제조법은 소결법과 본드법이다. 자성상(결정배향의 상태상)은 이방성과 등방성으로 분류된다. 등방성은 자석재료의 결정방향이 무질서하고, 자속밀도는 그다지 높지 않으며, 제조공정이 비교적 용이하다. 한편, 이방성은 자석재료의 결정방향을 특정한 방향으로 일정하게 배열되어 자석밀도는 높지만, 제조공정은 등방형보다도 복잡하다.

○ Nd-Fe-B계 열간가공자석의 자력(최대에너지의 곱)은 소결자석보다도 높은 자기특성에 있어서 결정배향이 기계적 배향이기 때문에 자계배향보다도 높은 배향이 얻어진다. 소결자석의 경우에는 판형상과 링형상에서 자기특성(최대에너지의 곱)이 다르다. 이것은 자계배향 공정에서 발생시키는 자계가 링자석 쪽이 낮기 때문이다.

○ 우리나라에서도 1980년대부터 KIST에서 Nd-Fe-B계 영구자석을 개발했으며, 2000년도부터는 (주)만도, 재단법인 포항산업과학연구원(RIST) 등에서 희토류 영구자석에 대한 특허를 출원하고 있다. 이들의 자석은 소형 전기 전자부분에만 사용되는 것이 아니고, 자동차와 산업기계용 모터에 사용되고 있다는 것을 감안하면, 영구자석재료의 안정된 원료확보와 영구자석에 관한 연구개발과 상품화에 있어서 계속 노력하고, 더욱이 국가에서는 계속적인 지원이 필요하다고 생각된다.

저자: Yoshinori KOBAYASHI
자료유형: 학술정보