폐자석의 새로운 활용

ㅇ EU 지원 연구진, 폐자석 재활용·희토류 대체 소재 개발로 해외 공급 의존도 축소 모색

- 영구자석은 전기차 구동모터와 풍력발전기의 핵심 부품으로, 청정에너지 전환에 필수적이지만 유럽은 공급망 차질에 취약한 상황임

- 특히 중국은 전 세계 자석용 희토류 채굴량의 60%, 정제량의 91%, 영구자석 제조량의 94%를 차지해 공급망 의존도가 매우 높음

- 이에 유럽 연구진은 기존 자석에서 희토류를 회수하는 재활용 기술과 희토류를 사용하지 않는 대체 소재 개발을 통해 공급망 취약성을 줄이고자 함

- 이러한 노력은 전략기술의 성능 향상과 공급망 안정성 확보를 위한 유럽의 첨단소재 개발 정책과도 연계됨

ㅇ 폐자석에 새로운 생명 부여

- MAGELLAN 프로젝트 (link)에는 유럽 8개국 14개 기관이 참여해 자석의 설계·제조부터 회수·재활용까지 전 수명주기에 걸친 기술을 개발하고 있음

- 연구진은 전기차·전기자전거·전동스쿠터 등에서 폐자석을 회수하고, 이를 고성능 자석으로 재제조하는 기술을 연구함

- 특히 재활용 소재를 중량 기준 25% 포함한 고성능 자석 생산에 성공했으며, 이를 통해 유럽의 자석 제조기술 경쟁력 강화에 기여하고자 함

- 아울러 제품 폐기 시 자석을 쉽게 분리·회수할 수 있는 설계 기술을 개발해 희토류 자원의 손실 최소화 및 재활용 효율 향상을 목표로 함

ㅇ 앞으로 증가할 폐자석

- 현재 폐자석 공급량은 제한적이지만, 전기차와 해상풍력발전기의 수명이 종료되면서 향후 10년 내 재활용 가능한 자석의 양이 크게 증가할 것으로 전망됨

- 재활용은 신규 원료 사용보다 비용이 높을 수 있으나, 폐기물 감축과 유럽의 희토류 공급망 안정성 확보에 기여할 것으로 기대됨

- 연구진은 연간 2,000톤 규모의 자석 제조시설 한 곳이 2040년 유럽 전기차 구동모터용 자석 수요의 약 10%를 공급할 수 있을 것으로 추정함

- 현재 프랑스 그르노블의 시범 생산라인에서 제조공정을 실증했으며, 향후 재활용 소재로 생산한 자석을 실제 전기모터에 적용해 성능을 검증할 예정임

ㅇ 희토류를 사용하지 않는 자석 개발

- MagNEO 프로젝트에는 10개국 16개 기관이 참여해 희토류를 사용하지 않는 대체 영구자석 개발을 추진 중임

- 연구진은 알루미늄·니켈·코발트 등을 포함한 철 기반 합금인 알니코(AlNiCo) 자석을 활용해 기존 희토류 자석을 대체할 가능성을 연구하고 있음

- 특히 3D 프린팅과 합금 조성 최적화 기술을 활용해 알니코 자석의 성능상 한계를 개선하고, 일부 산업 분야에서 희토류 자석을 대체하는 것을 목표로 함

ㅇ 순환성을 고려한 설계

- MagNEO 연구진은 폐알니코 자석을 분쇄해 3D 프린팅 소재로 재활용하는 기술을 시험했으며, 코발트 등 유가금속 회수 방안도 검토 중임

- 알니코 자석은 희토류 자석보다 자기 에너지 밀도가 낮다는 물리적 한계가 있지만, 자석 성능 개선과 모터 설계 최적화를 결합해 일부 산업 분야에서 대체 가능성을 확보하고자 함

- 연구진은 전기차·풍력발전기·열펌프·선박 추진장치 등에 대한 적용 가능성을 검토하고 있으며, 2028년까지 최소 2종의 자석 설계를 산업적 규모의 3D 프린팅으로 제작·실증하는 것을 목표로 함

- 이를 통해 희토류 수요와 공급망 의존도를 줄이고, 대체 자석의 산업적 활용 가능성을 확대하고자 함

ㅇ 소재 개발을 넘어선 과제

- EU 핵심원자재법은 2030년까지 전략원자재 소비량의 25%를 재활용으로 충당하는 목표를 설정했으며, 탄소중립산업법과 추진 예정인 첨단소재법 역시 핵심 소재의 안정적 확보를 강조함

- MAGELLAN은 희토류 회수·재활용을 통한 자원 활용 확대, MagNEO는 희토류를 사용하지 않는 대체 자석 개발을 추진하며 EU의 공급망 안정화 정책에 기여하고자 함

- 다만 두 기술 모두 실제 산업에 적용하려면 안정적인 성능과 대규모 생산능력, 경제적 타당성 확보가 필요함

- 두 접근 방식의 결합은 유럽 제조업체의 소재 선택지를 확대하고 해외 희토류 공급망에 대한 의존도를 낮추는 데 기여할 것으로 기대됨

Source: Horizon