토요타 의 새로운 전기 모터 , 자원 의 유지 를 위한 노력 > 스페셜 이 슈 | 글로벌 오토 뉴스 
 토요타 의 새로운 전기 모터 , 자원 의 유지 를 위한 노력 
 승인 2018 - 02 - 21 16 : 14 : 57 
 지구 상 에 있 는 대부분 의 자원 들 은 그 양 이 정해져 있 다 . 그 중 에서 도 지구 상 에 많이 존재 하 지 않 는 17 개 의 원소 를 가리켜 ‘ 희토류 ’ 라고 칭하 는데 , 사실 희귀 하 다는 이름 과 는 달리 원소 자체 는 지구 상 에 상당히 많이 존재 하 지만 , 쉽 게 가공 할 수 있 는 광물 형태 로 존재 하 는 것 이 희귀 하 기 에 그렇 다 . 그 중 에서 는 전기 모터 에 적용 되 는 자석 의 원료 로 사용 되 는 네오디뮴 ( Nd ) 도 있 는데 , 자력 을 강하 게 하 여 모터 의 소형 화 가 가능 하 기 때문 에 배터리 전기 차 가 주목 받 는 시대 에 같이 주목 을 받 고 있 다 . 
 그러나 희토류 는 그 이름 과 같이 무한정 으로 사용 할 수 없 으며 , 가격 또한 비싸 다 . 여기 에 광물 추출 과 정제 , 재 활용 과정 에서 상당 한 환경 오염 이 발생 하 기 도 한다 . 만약 미래 에 배터리 전기차 시대 가 도래 한다고 해도 적 은 양 으로 는 그 수요 를 맞출 수 도 없 을 것 이 고 흔히 환경 친화 적 이 라고 일컬 어 지 는 배터리 전기 차 를 제작 하 는 데 있 어 일반 내연 기관 자동차 를 제작 하 는 것 보다 더 많 은 환경 오염 이 발생 한다면 , 그것 을 환경 친화 적 인 자동차 라고 부를 수 없 을 것 이 다 . 
 다행 이 배터리 전기 차 의 제작 기술 에 도 많 은 발전 이 가해 지 면서 , 제작 에 투입 되 는 희토류 사용 을 줄이 기 위한 노력 이 곳곳 에서 수행 되 고 있 다 . 그 중 에서 이번 에 토요타 가 발표 한 ‘ 희토류 사용 을 줄이 는 새로운 모터 용 자석 ’ 은 주목 할 만 하 다 . 이 를 통해 하이브리드 또는 배터리 전기차 에서 필수 라고 할 수 있 는 전기 모터 를 좀 더 가격 이 낮 으면서 도 환경 오염 을 덜 발생 시키 는 방향 으로 제작 할 수 있 기 때문 이 다 . 한정 된 양 의 희토류 를 효율 적 으로 , 되도록 적 게 사용 하 기 위한 행보 라고 할 수 있 다 . 
 네오디뮴 을 사용 하 는 이유 , 줄여야 하 는 이유 
 자동차 를 견인 하 는 데 사용 되 는 고성능 의 전기 모터 는 고온 에 쉽 게 노출 된다 . 일반 적 인 모터 용 자석 은 고온 에 노출 될 경우 자성 을 유지 하 지 못하 기 때문 에 모터 의 출력 이 감소 한다 . 그래서 고온 에서 도 높 은 보자력 ( 자성 을 유지 하 는 능력 ) 을 유지 하 는 것 이 중요 하 다 . 이 로 인해 자석 에 사용 되 는 여러 가지 요소 들 중 30 % 를 희토류 로 채우 고 있 다 . 
 네오디뮴 은 자석 제작 시 투입 하 면 자력 을 세 게 만들 수 있 다 . 고온 에서 의 보자력 을 확보 하 기 위해 테르븀 ( Tb ) 및 디스프로슘 ( Dy ) 을 첨가 하 게 된다 . 그러나 테르븀 과 디스프로슘 을 주로 캘 수 있 는 중국 광산 은 채굴량 과 수출 량 을 제한 하 고 있 다 . 그 외 광산 이 있 는 베트남 과 라오스 , 아프리카 의 지역 들 은 내전 이 자주 발발 하 는 등 지정학 적 위험 이 높 은 지역 이 다 . 리튬 이온 전지 에 거의 필수 적 으로 적용 되 는 코발트 가 주로 채굴 되 는 아프리카 콩고 가 오랜 기간 내전 에 시달리 고 있 어 공급량 이 일정 치 않 다는 것 을 안다면 , 이 문제 가 심각 하 다는 것 을 알 수 있 을 것 이 다 . 
 그 중 에서 약간 이나마 다행 인 점 은 네오디뮴 의 생산량 은 상대 적 으로 높 다는 것 이 다 . 그러나 이 역시 자원 이 제한 되 어 있 고 전동 화 자동차 가 대중 화 되 는 현실 에 따라 네오디뮴 역시 근 시일 내 에 부족 현상 이 발생 할 것 이 라는 우려 가 있 다 . 그 동안 은 이 를 알 면서 도 네오디뮴 사용량 을 줄이 지 못했 지만 , 이번 에 토요타 가 자석 에서 테르븀 과 디스프로슘 을 제거 하 고 네오디뮴 의 사용량 을 줄이 면서 도 보자력 을 거의 그대로 유지 할 수 있 는 자석 의 개발 에 성공 한 것 이 다 . 토요타 는 이미 4 세대 프리우스 에서 도 테르븀 과 디스프로슘 의 사용 을 상당히 줄였 지만 , 이번 에 는 아예 해당 성분 을 제거 해 버렸 다 . 
 네오디뮴 을 감소 시킨 내열 자석 
 토요타 가 개발 한 새로운 모터 용 자석 은 테르븀 과 디스프로슘 대신 상대 적 으로 매장량 이 풍부 하 면서 가격 이 저렴 한 희토류 인 란타넘 ( La ) 과 세륨 ( Ce ) 을 사용 한다 . 핵심 은 기존 자석 과 마찬가지 로 고온 에서 도 높 은 보자력 을 유지 하 는 것 으로 결정립 ( 각 입자 간 의 크기 ) 미세화 , 2 층 구조 의 고 성능 표면 , 란타넘 과 세륨 의 혼합 비율 의 3 가지 기술 을 사용 한다 . 가격 상승 의 위험 성 을 줄이 는 것 은 덤 이 다 . 
 새 자석 의 입자 크기 는 기존 네오디뮴 자석 입자 크기 의 1 / 10 이하 이 다 . 이 를 통해 전체 적 인 크기 를 감소 시키 면서 도 입자 간 경계 영역 을 확대 시킴 으로써 고온 에서 높 은 보자력 을 유지 시킬 수 있 다 . 이 로 인한 성능 향상 은 사실 노력 에 비해서 는 상당히 적 은 것 이 지만 , 디스프로슘 을 사용 함 으로써 발생 하 는 잔류 자속 밀도 의 저하 가 없 기 때문 에 상대 적 으로 상쇄 가 가능 한 것 이 다 . 
 2 층 구조 의 고 성능 표면 은 네오디뮴 을 적 게 사용 하 면서 도 보자력 을 유지 하 기 위한 수단 이 다 . 기존 의 자석 은 내부 에서 네오디뮴 이 골고루 퍼지 지 않 는 데 다가 표면 상 네오디뮴 의 농도 가 낮 아 보자력 을 유지 하 기 위해 예상 외 로 많 은 네오디뮴 을 사용 해야 했 다 . 그러나 새로운 기술 을 통해 각 코어 를 강력 한 네오디뮴 이 감싸 는 형태 를 취함 으로써 표면 상 네오디뮴 의 농도 를 증가 시키 고 효율 적 으로 사용 할 수 있 도록 했 다 . 결과 적 으로 는 네오디뮴 의 사용량 감소 에 일조 하 는 것 이 다 . 
 란타넘 과 세륨 의 혼합 비율 이 중요 한 이유 는 단순 한 합금 으로 는 자석 의 성능 이 감소 하 기 때문 이 다 . 토요타 는 다양 한 혼합 비율 을 시험 한 결과 , 이상 적 인 란타넘 과 세륨 의 혼합 비율 을 찾아냈 고 이 때 성능 저하 가 억제 되 는 것 을 발견 했 다 . 이러 한 3 가지 기술 을 통합 한 결과 , 100 ° C 이하 에서 의 자석 의 성능 은 기존 보다 약간 떨어지 지만 , 150 ° C 이상 에서 의 성능 은 기존 보다 더 증가 하 게 되 었 다 . 일반 적 으로 자동차 의 모터 는 별도 의 냉각 장치 가 없 고 주행 시 200 ° C 를 유지 하 게 되 므로 , 자동차 주행 에 는 더 유리 해 지 는 것 이 다 . 
 빠르 게 다가오 는 미래 , 토요타 의 노력 
 토요타 는 2017 년 에 152 만 대 의 전동 화 자동차 를 판매 했 는데 , 이 는 당초 에 예상 했 던 판매 대수 를 3 년 이나 앞서 서 달성 한 것 이 다 . 토요타 는 2025 년 즈음 에 는 토요타 와 렉서스 전 모델 에 전동 화 파워 트레인 을 제공 하 고 2030 년 즈음 에 는 1 백만 대 의 배터리 전기차 및 연료전지 차 를 포함 해 총 550 만 대 이상 의 전동 화 자동차 를 판매 하 는 것 을 목표 로 하 고 있 다 . 이 추세 대로 라면 당초 목표 를 몇 년 이나 앞서 서 달성 할 지도 모른다 . 
 그러 한 상황 에서 전기 모터 는 좀 더 적극 적 으로 사용 될 것 이 고 , 수요 가 늘어나 는 이상 희토류 의 감소 는 막 을 수 없 다 . 그렇 다면 희토류 를 좀 더 적 게 사용 하 거나 사용 하 지 않 음 으로써 보급 대수 를 늘리 고 가격 상승 의 여지 를 막 는 것 이 중요 하 다 . 토요타 가 전기 모터 에 사용 되 는 새로운 자석 을 개발 한 것 은 그러 한 노력 의 일환 이 라고 할 수 있 다 . 
 토요타 는 새로운 자석 제작 기술 을 더 다듬 어 2020 년 상반기 즈음 에 자동차 동력 그리고 EPS 구동 모터 에 기술 을 적용 할 예정 이 다 . 또한 이 기술 을 자동차 뿐 만 아니 라 퍼스널 모빌리티 , 로봇 및 다양 한 가전 기기 에 도 적용 할 예정 이 다 . 향후 10 년 내 자동차 용 고성능 구동 모터 의 상용 화 를 목표 로 하 고 있 는 토요타 는 이 를 통해 제작 가격 과 공급 의 안정 화 를 이룰 수 있 는 초석 을 다졌 다 . 앞 으로 토요타 가 이끌 모빌리티 전동 화 가 새로운 자석 으로 인해 더욱 기대 되 고 있 다 .