나노기술 및 정책 정보

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● 한국재료연구원 금속분말연구실의 정재원 박사 연구팀이 전기차 전력변환장치에 사용되는 고포화자화 및 고투자율 연자성 나노결정 리본 소재를 국산화할 수 있는 기술을 개발

● 초박형 나노결정 합금 리본 소재는 전기차에 탑재되는 전력변환장치의 EMI 노이즈 제거를 위한 핵심 소재이지만, 현재 국내에서는 해당 소재를 제조할 수 있는 기술과 산업기반이 전혀 없으며, 해외 수입 소재 또한 기존 개발 합금에 의존하는 상황

● 소형화를 위해서는 소재의 포화자화가 기존 상용소재보다 높아야 하지만, 이를 위해 철 함량을 높이게 되면 손실이 높아져 고포화자화 특성과 고투자율 특성을 동시에 높이는 것은 기술적 난제로 여겨짐

● 이에 연구팀은 기존 합금 소재의 철 함량을 높이며 이종 전이금속을 동시에 첨가해 합금 내 확산 속도를 제어하여 10~20㎚(나노미터) 수준의 나노결정을 구현하는 데 성공

● 또한, 기존 소재 대비 포화자화를 30% 이상 높이면서 동등 수준의 투자율 특성을 갖는 초박형 연자성 소재 제조 기술을 개발

● 본 소재는 기존 나노결정 리본 합금에 필수적으로 함유되었던 니오븀(Nb)과 같은 고비용 원소의 함량을 30% 이상 저감해 제조 단가의 절감이 가능

● 특히, 기술 개발을 통해 국산화에 성공하게 되면 수입 대체효과는 물론 해외 수출 또한 가능할 것으로 전망되며, 전기차용 나노결정 합금 리본 소재 시장은 연간 1.5조 원에 달할 것으로 예상

● 연구팀은 개발한 고포화자화/고투자율 합금 소재와 파일럿(Pilot) 스케일의 리본 제조 기술을 관련 기업에 기술이전하고 양산화를 지원하며, 국내 리본 제조산업 구축과 소재의 완전 국산화를 목표로 연구를 지속할 예정

※ 용어설명

- 포화자화(Saturation Magnetization): 강자성체를 자화했을 때 자속밀도는 어느 값에 도달하게 되면 이를 아무리 증가시켜도 그 이상으로 증가하지 않으며, 이와 같이 한계에 달한 자화의 세기를 의미

- 투자율(Permeability): 물질의 자기적 성질을 나타내는 물질 고유의 물리량으로 외부 자기장에 반응하여 물질이 자기화되는 정도를 나타내는 양

- 리본 소재: 합금을 얇은 테이프 모양의 리본으로 만들어 조금씩 잘라서 필요한 만큼 사용할 수 있도록 제작한 소재

- EMI 노이즈(Electro Magnetic Interference Noise): 인덕션 히터 등을 사용할 때 그곳에서 발생하는 수십 킬로헤르츠(kHz)의 스위칭 주파수가 전원선을 따라 다른 제품에 유입되어 오동작을 일으키는 것을 뜻함

※ 과학기술정보통신부(소재혁신선도프로젝트사업) 지원