[금속이야기]세상에서 가장 강력한 자석 '네오디뮴'

[이데일리 하지나 기자] 영구자석이라는 말을 혹시 들어보셨나요? 일시적인 자석의 경우 시간이 지나거나 강한 충격을 받거나 열을 받으면 원래의 상태로 되돌아가서 자석의 성질을 잃어버리게 되지만 영구자석은 항상 자석의 성질을 갖고 있습니다.

오늘은 영구자석의 대표적인 재료로 쓰이는 네오디뮴을 다뤄볼 예정입니다. 네오디뮴은 17가지 희토류 금속 중 하나로도 알려져 있습니다. 희토류는 원소기호 57번부터 71번까지의 란타넘계 원소 15개와 21번인 스칸듐, 그리고 39번인 이트륨 등 17개 원소를 말하는데요. 자연계에서 매우 드물게 존재하는 금속 원소라는 의미로 희토류라는 이름이 붙었습니다.

이 중 네오디뮴은 원자번호 60번째로 원소기호는 Nd입니다. 네오디뮴은 1885년 오스트리아의 화학자 카를 아우어 폰 벨스바흐(Carl Auer von Welsbach)에 의해 발견됐습니다.

네오디뮴의 어원은 그리스어 ’neos’와 ‘didymos’라는 단어에서 유래했는데요. 각각 ‘새로운’ ‘쌍둥이’라는 의미를 갖고 있습니다. 처음에 네오디뮴이 발견됐을 때 단일 원소로 간주됐다가 나중에 네오디뮴과 프라세오디뮴이라는 두 가지 다른 원소가 분리되면서 이 같은 이름이 붙었습니다.

네오디뮴은 붕소, 철과 합금해 만든 네오디뮴 자석으로 가장 많이 이용됩니다. 네오디뮴 자석은 아주 강력합니다. 현존하는 자석 중에서도 가장 강력하죠. 이에 네오디뮴 자석은 다양한 곳에 활용되고 있습니다.

예를 들어 네오디뮴 자석의 발명은 스피커의 디자인을 혁신적으로 변화시켰죠. 네오디뮴 자석은 작고 가벼우면서도 강력한 자기장을 생성할 수 있기 때문에 스피커의 크기를 줄이고 음질을 향상하는데 크게 기여했습니다.

요즘 전기차 시장 확대로 네오디뮴 수요가 늘고 있습니다. 네오디뮴 자석은 전기차 모터로 사용되는데요. 상대적으로 다른 자석에 비해 가볍고, 또 작은 크기에도 강력한 자성을 갖고 있기 때문에 전기차 무게를 크게 줄일 수 있죠.

네오디뮴은 현대 첨단산업에 있어 없어서는 안 될 핵심광물입니다. 다만 중국 의존도가 높습니다. 중국은 전 세계에서 가장 큰 네오디뮴 생산국 중 하나로, 네오디뮴 영구자석 90% 이상을 생산하고 있습니다. 이에 따라 중국의 자원 무기화에 대한 우려도 커지고 있습니다. 최근 중국은 네오디뮴 등 희토류 영구자석 제조 기술을 수출금지 대상으로 지정하기도 했죠.

그러다 보니 중국 의존도를 낮추기 위한 노력이 이어지고 있습니다. 수입처 다변화 노력이나 희토류를 사용하지 않는 전기차 모터 개발 등을 들 수 있습니다. 우리나라 정부도 지난해 말 희토 영구자석을 ‘산업공급망 3050 전략’의 ‘공급망 선도 8대 프로젝트’ 중 하나로 지정하는 등 대응책 마련에 나서고 있습니다.