기술개요
- 고특성 저가의 Mn-Bi계 비희토류 영구자석 제조에 대한 전주기 소재기술- 세계 최고 최대자기에너지적을 갖는 고순도 MnBi 자성분말 제조기술
- Nd계 희토류 본드자석 대비 동등 이상의 고특성 소결자석 및 수지자석 제조기술
사업화 유망기술
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Mn-Bi계 자석제조기술
Mn-Bi계 자석제조기술
보유기관 : 한국재료연구원 거래조건 : 별도 협의
- 세계 최고 최대자기에너지적을 갖는 고순도 MnBi 자성분말 제조기술
- Nd계 희토류 본드자석 대비 동등 이상의 고특성 소결자석 및 수지자석 제조기술
기술완성도
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TRL01
기초 이론/
실험- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
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TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
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TRL03
연구실 규모의
성능 검증- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
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TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
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TRL05
시제품 제작/
성능평가- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
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TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
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TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
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TRL08
시작품 인증/
표준화- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
- 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
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TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
기술의 필요성
- Mn4C는 상온에서 불안정하여 순수한 Mn4C 제조 시도는 대부분 실패하였으며, 온도 변화로 인한 자화 감소는 주로 알려진 Nd-Fe-B 자성체의 작업 온도를 제한함
- 자기 기록 매체 정보 비트의 열안정성은 매우 중요한데, 열적으로 초래된 자화 요동 노이즈는 하드 디스크 드라이브에서 두드러지는 노이즈 발생 원인으로 여겨짐
- 따라서 고온에서도 자화의 열적 열화를 이겨낼 수 있는 재료 개발이 요구됨
- 자기 기록 매체 정보 비트의 열안정성은 매우 중요한데, 열적으로 초래된 자화 요동 노이즈는 하드 디스크 드라이브에서 두드러지는 노이즈 발생 원인으로 여겨짐
- 따라서 고온에서도 자화의 열적 열화를 이겨낼 수 있는 재료 개발이 요구됨
기술의 차별성
● 최대 자기에너지적 BHmax 15 MGOe 이상의 고순도 MnBi 분말제조기술
● 모터용 영구자석 활용이 가능한 고특성 대형 MnBi 소결자석 제조기술
● 모터용 영구자석 활용이 가능한 고특성 대형 MnBi 소결자석 제조기술
기술구현방법
- Mn4C 자성체는 XRD 분석 결과, 각각 각각 40°, 48°, 69°, 82° 및 88°의 2θ 값에서, 각각 (111), (200), (220), (311) 및 (222) 결정 면의 회절 피크를 나타냄
- 작동 온도 범위에서 안정하고, 일정한 온도 범위 내에서는 온도가 상승함에 따라 자화도가 증가하여 고온에서의 안정성을 확보함
- 작동 온도 범위에서 안정하고, 일정한 온도 범위 내에서는 온도가 상승함에 따라 자화도가 증가하여 고온에서의 안정성을 확보함
응용분야
- 고특성 저가 MnBi 영구자석은 최근 가격이 급상승하고 있는 Nd계 희토류 본드자석으로 대체 가능
- 현재까지 제조가 어려웠던 대형 MnBi 소결자석 제조기술을 확보함으로써 산업적 활용성 제고
- 최대자기에어지적 Bhmax 10 MGOe 급의 MnBi 영구자석은 저성능 페라이트 자석을 대체할 수 있음
- 현재까지 제조가 어려웠던 대형 MnBi 소결자석 제조기술을 확보함으로써 산업적 활용성 제고
- 최대자기에어지적 Bhmax 10 MGOe 급의 MnBi 영구자석은 저성능 페라이트 자석을 대체할 수 있음
기술동향
(일본) 희소금속 대체재료 개발 프로젝트의 일환으로 희토류 자성소재에서 중희토류 사용량을 저감하는 기술 개발 시작
(미국) 희토류 대체 신소재 합금 개발과제를 중심으로 Materials Genome Initiative 라는 프로그램 추진 중
(유럽) ROMEO 과제를 통해 희토류계 자석의 결정립계에서 중희토류를 효과적으로 저감시키는 법과 Nd계 영구자석과 페라이트 자석이 아닌 새로운 비희토류계 영구자석 제조 등을 연구 중
(중국) 세계 최대 희토류 생산국가이며, 낮은 제조비용을 기반으로 전 세계 자석생산량의 70~80%를 생산, 중국희토연구원을 비롯한 산학연에서 희토류 자석의 특성 향상 및 희토류 저감 연구 활발히 추진 중
(한국) 희토류 자석은 전량 중국과 일본에서 수입 중으로, 2000년 초반 희토류 원소의 가격급등으로 전 세계적인 신자성 소재에 대한 관심 증가로 인해 고특성 신자성 소재 개발 경향에 따라 국내에서도 희토류 대체 소재개발에 대한 연구 진행 중
(미국) 희토류 대체 신소재 합금 개발과제를 중심으로 Materials Genome Initiative 라는 프로그램 추진 중
(유럽) ROMEO 과제를 통해 희토류계 자석의 결정립계에서 중희토류를 효과적으로 저감시키는 법과 Nd계 영구자석과 페라이트 자석이 아닌 새로운 비희토류계 영구자석 제조 등을 연구 중
(중국) 세계 최대 희토류 생산국가이며, 낮은 제조비용을 기반으로 전 세계 자석생산량의 70~80%를 생산, 중국희토연구원을 비롯한 산학연에서 희토류 자석의 특성 향상 및 희토류 저감 연구 활발히 추진 중
(한국) 희토류 자석은 전량 중국과 일본에서 수입 중으로, 2000년 초반 희토류 원소의 가격급등으로 전 세계적인 신자성 소재에 대한 관심 증가로 인해 고특성 신자성 소재 개발 경향에 따라 국내에서도 희토류 대체 소재개발에 대한 연구 진행 중
시장규모
세계 희토류 자석 시장 규모 : 136억 7,426만 달러(2027년 기준)
시장동향
- 세계 희토류 자석 시장 규모는 2020년 87억 3,144만 달러에서 연평균 성장률 5.31%로 성장하여 202년에는 136억 7,426만 달러에 달할 것으로 전망됨
- 전 세계 희토류 가채광량은 총 1억 2,000만 톤으로 추정되며, 국가별로 중국(36.7%), 베트남(18.3%), 브라질(17.5%), 러시아(10%) 등에 분포되어 있음
- 전 세계적으로 전기자동차의 영구자석 구동 모터(PMSM)는 93%가 희토류 영구자석을 채택하고 있으며, 전기차 1대당 약 10kg 이상의 영구자석이 필요함
- 전 세계 희토류 가채광량은 총 1억 2,000만 톤으로 추정되며, 국가별로 중국(36.7%), 베트남(18.3%), 브라질(17.5%), 러시아(10%) 등에 분포되어 있음
- 전 세계적으로 전기자동차의 영구자석 구동 모터(PMSM)는 93%가 희토류 영구자석을 채택하고 있으며, 전기차 1대당 약 10kg 이상의 영구자석이 필요함
