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사마륨 코발트자석의 현상과 고성능화 가능성

전문가 제언: ○ 현재, 영구자석은 가정, 학교, 직장 등 우리들의 일상생활에서 폭넓게 사용되고 있는 것에 대해서 의외로 모르는 사람이 많다. 가장 적게 이용되는 경우는 석영 손목시계의 펄스모터이고, 크게 이용되는 경우는 의료용 MRI(영구자석식 영상진단장치) 등을 들 수 있으며, 이외에도 스피커나 전자레인지 등의 가전제품, PC나 휴대전화 등의 OA, FA용의 소형 모터, 하이브리드 차와 전기자동차의 모터 등에 이용되고 있다.

○ 페라이트자석은 현재 가장 많이 사용되고 있는 자석으로서 앞으로도 건실하게 성장해 갈 것으로 기대된다. 그 이유는 가격대비 성능비(Cost performance)가 압도적으로 우수하고, 산화물 세라믹스인 것으로 인하여 화학적 안정성과 경시변화에 대해서 자기적 안정성이 높기 때문이다. 페라이트자석은 원료 및 공정가격이 모두 낮다. 즉, 약 85%를 점유하는 산화철 원료는 자원이 풍부한 철광석으로서 재료를 수중 또는 대기 중에서 분쇄, 성형, 소성할 수 있기 때문에 비교적 단순한 공정이 사용된다.

○ Sm2-Co17계 사마륨?코발트자석의 금속조직은 셀상(Th2/Zn17형)과 셀벽상(CaCu5형)으로서 결정구조가 다르며, 각 상에서 조성이 다른 것(철농도, 구리농도 등)으로부터, 이들 간의 자벽에너지에 차이가 존재한다. 이와 같은 퍼텐셜 자벽모델은 오래전부터 존재했으며, 실험사실을 모순 없이 설명하는 각종 개량이 진행되고 있다. 한편, 셀상 조직에 한정되지 않고 구리농도가 높은 CaCu5형 결정상 자체가 피닝 사이트가 된다는 새로운 보자력 발현메커니즘이 제창되고 있다.

○ 우리나라에서는 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 이용되는 것이 아니고, 자동차와 산업기계용 모터에 이용되고 있다는 것을 감안하면, 영구자석재료의 안정된 원료확보와 영구자석에 관한 연구개발과 상품화에 있어서 계속 노력하고, 더욱이 국가에서는 계속적인 지원이 필요하다고 생각된다.

저자: Shinya SAKURADA
자료유형: 학술정보