희토류 대신 순철로 만든 ‘영구자석’ 이론 제시

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울산대 홍순철교수팀 소재개발
“고온에서도 우수한 성능 유지”

홍순철(사진) 울산대 물리학과 교수와 엇후 도르지(몽골 국적) 인천대 물리학과 교수가 희토류 원소 대신, 매장량이 풍부한 순철을 기반으로 한 영구자석 소재 개발 방향을 이론적으로 제시해 관심을 모으고 있다. 이 연구 결과는 인용지수(IF) 7.656으로 야금학 분야 국제 학술지인 ‘악타 머티어리얼리아(Acta Materialia)’ 4월 1일 자 온라인판에 게재됐고, 5월 15일 정식 출판된다.

27일 홍 교수 연구팀에 따르면 기존 희토류는 열과 전기가 잘 통하기 때문에 휴대전화 등 전기·전자·정보통신기기·전기자동차 같은 고부가가치 산업에 필수 재료이지만, 매장량이 극히 적어 비쌀 뿐만 아니라 세계 소비량의 90% 이상을 공급하는 중국이 수출량을 줄이면서 국제 자원 분쟁이 되고 있다.

연구팀은 이 같은 문제 해결을 위해 비(非)희토류인 순철에 니켈을 혼합한 재료로, 희토류 네오디뮴(Nd) 영구자석 못지않은 고성능 영구자석 소재를 제시해냈다. 연구팀이 디자인한 영구자석 재료는 고온에서도 성능을 유지할 수 있어 앞으로 상용화될 전기자동차 모터와 풍력발전기 등 관련 분야 산업에 크게 적용될 것으로 기대되고 있다.

한국기계연구원 부설 재료연구소 최진철 박사는 “자석은 고온에서 성능이 떨어짐으로써 정상적인 작동이 될 수 없는데, 이번에 발견한 비희토류 기반 자석은 447도에서도 견딜 수 있어서 우수한 성능과 손쉽게 구할 수 있는 재료를 모두 만족하는 획기적인 발견”이라고 평가했다. 이 연구는 과학기술정보통신부가 초일류 소재 강국 실현을 위해 추진한 ‘미래소재 디스커버리 사업’ 과제로 진행됐다.

이번 연구에 참여한 엇후 도르지 교수는 몽골 최고 명문인 몽골국립대(학사)와 울란바토르대(석사)를 졸업, 홍 교수의 제자로 연구활동을 하다가 2014년 8월 인천대에 교수로 임용됐다.

울산=곽시열 기자 sykwak@munhwa.com