닛산, '사마륨-철' 자석 개발...네오디뮴 중국 공급망 리스크 해소
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닛산, '사마륨-철' 자석 개발...네오디뮴 중국 공급망 리스크 해소
  • 박준환 기자
  • 승인 2024.06.10 11:32
  • 댓글 0
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일본의 자동차 업체 닛산이 '사마륨'이라는 희토류 합금을 사용한 모터 자석 개발로 전기차 가격을 30% 낮추는 데 도전장을 냈다. 전기차 제조 비용을 30% 절감할 수 있을 것으로 예상된다. 사마륨은 네오디뮴 생산의 부산물로 얻어져 공급이 용이하며, 중국 의존도가 높은 네오디뮴의 공급망 위험을 해소할 수 있다. 사마륨-철 자석은 네오디뮴 자석에 비해 제조비가 약 30% 낮다.

닛산이 희토루 사마륨과 철 합금을 이용한 자석을 개발했다. 사진은 사마륨 원재료. 사진-닛케이아시아
닛산이 희토루 사마륨과 철 합금을 이용한 자석을 개발했다. 사진은 사마륨 원재료. 사진-닛케이아시아

일본 경제신문 닛케이아시아는 10일 닛산자동차가 최근 저렴한 사마륨 철 모터 자석을 개발했다고 보도했다. 닛산은 2030년까지 전기차 제조 비용을 가솔린 차량 수준으로 낮추는 것을 목표로 사마륨-철 자석을 개발했으며 2030 회계연도까지 상용화할 계획이다.

우치다 마코토(内田誠専) 닛산 사장은 지난 3월 회사 중기 계획을 발표하면서  "엔지니어링, 제조, 공급망 전반에 걸쳐 닛산 고유의 방식을 적용할 것"이라고 밝혔다. 

전기차 모터는 보통 네오디뮴으로 만든 강한 자석을 사용한다. 자석이 강하면 강할수록 토크와 기계적 에너지가 크다. 이런 강한 자석은 네오디뮴외에 내열성이 강한 희토류인 디스프로슘과 테르븀 등 희토류 2가지를 더 섞어 만든다. 문제는 네오디뮴과 디스프로슘은 주로 중국에서 생산돼 공급망 위험이 있다는 점이다. 

중국은 지난 2010년 일본이 실효지배한다고 주장하는 센가쿠열도(중국명 댜오위다오) 분쟁 이후 일본에 대한 희토류 수출을 제한했다. 일본은 이후 네오디뮴 공급원을 꾸준히 다각화했지만 디스프로슘의 공급과 기타 희토류는 여전히 중국이 지배하고 있다.

그래서 닛산이 선택한 게 사마륨-철 자석이다. 사마륨-철 자석은 앞서 언급한 세 가지 희토류를 사용하지 않는다. 이 자석은 사마륨과 철로 만든다. 닛산은 소재의 구성을 정교화하는 데 총력을 기울이고 있다.

사마륨은 네오디뮴 생산의 부산물로 얻어지는 데 네오디뮴과 디스프로슘에 비해 공급이 용이하다. 사라뮴은 항공기 엔진에 들어가는 사마륨-코발트 자석에 쓰이고 있다. 닛산은 사마륨을 전기차용으로 응용한 세계 최초 기업이 된다.

사마륨의 가격은 네오디뮴에 비하면 극히 싸다. 닛산은 사마륨-철 자석은 네오디뮴 자석에 비해 제조비용을 약 30% 낮출 수 있는 것으로 보고 있다. 

일본 경제산업성에 따르면, 일본의 연간 사마륨 수요는 80t으로 연간 5000t에 이르는 네오디뮴과 네디뮴혼합물인 디디뮴에 비하면 극히 적은 양이다.

닛산은 사마륨-철 자석의 자속(자기력) 용량이 네오디뮴 자석과 희토류가 들어가지 않는 페라이트 자석의 중간 정도이며, 내열성은 네오디뮴 자석과 비슷하다고 주장한다. 

닛케이아시아는 사라륨-철 자석은 일석이조의 효과를 거둘 것이라면서 조달 리스크를 피하고 모터 생산 단가를 낮출 수 있다고 평가하면서도 자석개발은 난제라는 지점을 지적했다.닛산은 소재를 고압 상태에서 용융점 이하의 온도로 가열하는 소결공정 대신 압축해 파우드 형태로 만드는 제조법을 개발했다. 

현재 실험실 테스트 단계인 사마륨-철 자석은 앞으로 대량 생산 기술 확보 등 추가 개발이 필요하다고 닛케이아시아는 지적했다.

영구자석을 사용하지 않은 모터를 적용한 닛산의 SUV 전기차 '아리야'. 닛산은 2030년까지 전기차 생산단가를 30% 낮출 계획이다. 사진=닛케이아시아
영구자석을 사용하지 않은 모터를 적용한 닛산의 SUV 전기차 '아리야'. 닛산은 2030년까지 전기차 생산단가를 30% 낮출 계획이다. 사진=닛케이아시아

닛산은 르노자동차와 협력해 이미 영구자석을 사용하지 않는 모터를 '아리야'  SUV에 사용하고 있다.  자석이 아닌 모터는 크기가 크고 무거워 닛산은 자석 모터 대안을 찾고 있는 중이다. 닛산은 2030 회계연도까지 전체 모델의 40%를 전기차로 전환할 계획인데  BYD 등 중국 업체들의 저가 경쟁에 직면해 자석 개발이 가격 경쟁력 확보에 핵심 열쇠가 될 것으로 기대하고 있다. 

박준환 기자 naulboo@gmail.com


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