희소성 확장: EV의 네오 자석 부족 위험

최근에는 칩 공급의 변동에 많은 관심이 집중되고 있습니다. 그러나 칩 공급과 병행되는 또 다른 문제는 희토류 원소(REE)의 부족입니다.

REE 부족의 주요 요인 중 하나는 네오디뮴 자석(NdFeB, NIB 또는 네오 자석)을 만드는 것입니다.

네오 자석은 희토류 원소인 네오디뮴(Nd)과 일부 함량의 철(Fe) 및 붕소(B)의 합금으로 만들어진 영구 자석입니다. 이러한 자석에는 디스프로슘(Dy), 테르븀(Tb) 및 프라세오디뮴(Pr)을 비롯한 다양한 수준의 다른 REE가 포함될 수 있습니다. 이러한 요소는 내식성을 강화하고 고유 보자력을 향상시키는 데 사용됩니다. 일부 네오 자석에는 본질적으로 낮은 작동 온도를 160°C까지 높이기 위해 NiCuNi 코팅이 되어 있습니다.

이러한 자석이 필수적인 이유는 다양한 전기 응용 분야 및 부품에 사용되는 고유한 자기 특성 때문입니다.

독특한 구성으로 인해 이 희토류 자석은 보자력과 자속 밀도로 측정되는 우수한 자석 강도(52MGOe)를 포함하여 우수한 자기 특성을 가지고 있습니다.

또한 독특한 모양으로 가공하기 쉽습니다. 네오 자석은 페라이트 자석보다 가볍습니다. 게다가, 상대적으로 더 많이 이용 가능하기 때문에 (강도 기준으로) 등급이 32MGOe인 낮은 등급의 사마륨-코발트(SmCo) 자석만큼 비싸지 않습니다.

이러한 자석이 점점 더 많이 사용되는 응용 분야 중 하나는 EV 제조 산업에서 자기 모터의 구성 요소로 사용되는 것입니다.

NdFeB(네오디뮴-페라이트-붕소) 자석은 부서지기 쉽고 주의해서 다루어야 하지만 위에서 언급한 특성으로 인해 여전히 EV 모터 제조에 포함할 수 있는 최고의 솔루션입니다. 그러나 그들의 희소성이 임박했습니다.

2030년까지 EV 산업의 호황으로 인해 시장 수요를 충족하려면 수천만 대의 EV가 필요할 것입니다. 각 EV 모터에는 1~2kg의 영구 자석이 포함되어 있는 반면, 하이브리드 차량에는 0.5kg이 조금 안 됩니다.

IAE(국제에너지기구)에 따르면, 전기자동차 대수는 2017년 310만 대에서 2030년 1억 2,500만 대로 증가할 것입니다. 영구 자석에 대한 수요가 31% 증가하는 등 보다 보수적인 2030년 예측(IDTechEx 제공)을 고려하더라도 희소성 문제는 계속해서 만연합니다.

전기 자동차의 영구 자석 모터는 효율성이 더 높기 때문에 전기 자동차의 유도 모터보다 우수하다고 간주될 수 있습니다. Tesla의 Model 3가 대량 시장 차량용 영구 모터 자석 제조로 전환한 것은 NdFeB 자석이 전기화의 원동력이라는 추가적인 증거였습니다. Tesla의 주행 거리는 현재 최고입니다. 그러나 현지에서 조달한 배터리를 사용하는 중국 EV는 근소한 차이로 2위를 차지하고 있습니다. 현재 리튬배터리 시장은 중국이 장악하고 있다.

NdFeB 자석의 문제점은 NdFeB 자석의 열 강화에 사용되는 희귀 원소 Dy 및 Tb가 소수의 위치에서만 채굴된다는 것입니다. 중국 남부의 대형 Dy 및 Tb 광산은 다른 모든 시장을 수출 할당량에 따른 공급 및 가격 결정에 크게 의존하게 만듭니다.

부담을 완화할 수 있는 한 가지 가능한 해결책은 호주의 Northern Minerals가 디스프로슘 공급원을 개발하고 다른 회사가 러시아, 브라질 및 인도에서 개발을 목표로 하는 기타 여러 희토류 광산 지역을 개발하는 것입니다.

이러한 부족 현상은 다른 NdFeB 자석 적용의 결과이기도 합니다. 하드 디스크, 자기 패스너, 오디오 장비, 리프팅 기계, MRI 스캐너, ABS 센서 등은 네오 자석으로 만들어집니다. 또 다른 요인은 세계가 더 많은 재생 가능한 자원을 향해 나아가면서 추진력을 얻을 계획인 풍력 터빈입니다.

EV 업계에서 중요한 고려 사항은 희토류 금속 채굴을 줄이기 위해 NdFeB 자석 사용을 자제하는 것입니다. 그러나 현재로서는 이것이 말처럼 쉽지는 않습니다.

그럼에도 불구하고 EV에서 Dy와 Tb를 줄이려는 회사는 거의 없습니다. 닛산과 혼다를 예로 들어보자. 그러나 글로벌 시장 동향으로 인해 윤리적 소싱 고려 사항이 반전될 수 있으며, 미국은 이제 현지 희토류 프로젝트에 더 많은 투자를 하고 있습니다.