(좌측부터) DGIST 김정민 책임연구원, 김동환 책임연구원, 경북대학교 RLRC 이동현 박사과정생. (사진=DGIST 제공)

(CNB뉴스=신규성 기자) DGIST 나노기술연구부 김정민·김동환 연구팀이 기존 입계확산기술의 한계를 극복한 새로운 Nd-Fe-B 영구자석 입계확산원 코팅 기술을 개발했다. 이번 연구는 중희토 사용량을 획기적으로 줄이면서도 고성능 자석 특성을 확보할 수 있는 기술적 방향을 제시했다.

전기차와 풍력발전 등 고효율 모터·발전 시스템 수요 증가로 고온 환경에서도 안정적인 자기 특성을 유지하는 Nd-Fe-B 영구자석 성능 향상이 중요해지고 있다. 기존에는 중희토(Tb, Dy)를 활용한 입계확산공정이 적용돼 왔으나, 높은 비용과 공급 불안정성으로 중희토 사용 저감 기술에 대한 필요성이 커지고 있다.

연구팀은 기존 슬러리 기반 습식 코팅의 한계를 개선하기 위해 분말형 확산소스를 필요한 면에만 정밀하게 코팅할 수 있는 건식 스탬프 코팅 기술을 새롭게 개발했다. 이 기술은 폐확산소스 발생을 줄이고 산화 억제에 유리하며, 슬러리 제조 공정이 필요 없어 공정 단순화와 효율 향상이 가능하다.

또한 확산소스 조성 설계를 통해 중희토를 경희토와 전이금속으로 대체하는 전략을 적용해 중희토 사용량을 약 80%까지 줄였다. Tb 단독 확산 시 발생하는 표면 축적 문제도 Pr 첨가로 개선해 중희토 활용 효율과 자석 성능을 동시에 높였다.

김정민 책임연구원은 “중희토 사용을 크게 줄이면서도 영구자석 성능을 확보할 수 있는 새로운 공정과 설계 전략을 제시했다”며 “친환경 모빌리티와 에너지 산업에 요구되는 고성능 영구자석 기술 개발에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 DGIST 기관고유사업과 경북대학교 탄소중립 지능형 에너지시스템 지역혁신 선도연구센터, 성림첨단산업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 성과는 올해 국내 특허 등록과 함께 국제 학술지 Journal of Materials Research and Technology에 게재됐다.