도요타, 세계 최초 희토류 사용 절반으로 줄인 자동차 부품 개발...중국 희토류 패권에 제동

네오디뮴 사용량 절반으로 줄여 주요 생산국인 중국 의존 낮춰

일본 도요타자동차가 세계에서 최초로 희토류 사용량을 절반으로 줄인 전기 모터용 자석을 개발했다. 전기자동차와 로봇의 개발 및 보급으로 전기 모터 수요가 늘어나는 가운데 신형 자석 개발을 통해 일본이 희토류 주요 생산국인 중국의 패권으로부터 자유로워질 것으로 보인다.

20일(현지시간) CNBC에 따르면 도요타는 값비싼 희토류인 테르븀과 디스프로슘을 쓰지 않고 네오디뮴 사용량을 줄인 새로운 자석을 개발했다고 밝혔다. 이 자석은 전기 자동차와 로봇, 풍력터빈과 기타 기계용 고출력 전기 모터에 사용될 것으로 기대된다. 도요타는 2025년 말까지 전동식 모터에 신형 자석을 적용할 계획이다.

희토류는 전자제품 제조의 핵심 요소이다. 특히 전기차 모터에 사용되는 고출력 자석을 만드는 데 필수 원료다. 향후 전기차의 생산 및 판매가 늘어날 것으로 예상되면서 희토류의 중요성은 커지고 있다.

기존 네오디뮴 자석은 내열성을 향상시키기 위해 대량의 네오디뮴과 함께 희토류 중에서도 생산량이 적은 테르븀과 디스프로슘을 사용했다. 도요타가 이번에 개발한 자석은 희귀한 희토류 대신 희토류 중에서도 값이 싸고 생산량이 풍부한 란타넘과 세륨으로 원료를 대체했다. 자석을 구성하는 입자를 미세화해 주위에 발생하는 자력을 높였고 입자 표면을 이중 구조로 만들어 보자력을 효율적으로 활용하면서 네오디뮴 사용량도 이전보다 줄였다. 보자력이란 자화된 물체의 자성이 0이 되도록 만드는 자기장의 세기를 말한다. 자석의 내열성도 이전보다 향상됐다. 내열성이 높으면 열 손실을 억제할 수 있다. 자동차용 모터에 사용하는 자석은 고온의 환경에서도 자력을 높게 유지해야 한다.

자석 생산에 쓰이는 희토류 사용량이 줄면서 도요타는 중국에 대한 의존도를 낮출 수 있게 됐다. 중국은 희토류 최대 생산국이다. 1980년대 중반부터 세계 희토류 시장을 장악해왔다. 덩샤오핑은 “중동에 석유가 있다면 중국에는 희토류가 있다”고 말했다. 일종의 ‘자원 무기’인 셈이다. 대다수 전문가는 중국이 전 세계 희토류 생산량의 90~95%를 차지하는 것으로 추정한다.

희토류 최대 소비국인 일본을 비롯해 세계 각국은 중국과의 관계가 악화할 때마다 희토류 수출 제한으로 공급 불안정을 겪었다. 2010년 센카쿠열도(중국명 댜오위다오)에서 중국 어선과 일본 순시선이 충돌했을 당시 영유권 분쟁이 수면 위로 떠오르자 중국은 비장의 카드인 희토류 수출 중단을 꺼내 들었다. 일본은 분쟁 17일 만에 나포한 중국 선장을 석방하며 꼬리를 내렸다.

도요타는 디스프로슘과 테르븀 공급이 지정학적 위험에 노출될 수 있다고 설명했다. 실제로 중국 정부가 불법 채굴을 단속한 2017년 디스프로슘은 가격 상승을 겪었다. 네오디뮴도 중국이 전 세계 생산량의 80% 이상을 차지한다. 게다가 전기차가 늘면서 네오디뮴 수요가 커지고 있다. 도요타는 2025년쯤 네오디뮴 공급이 부족해질 것으로 전망한다. 향후 중국의 환경 규제가 생산량에 영향을 미칠 가능성도 있다. 선진국들이 희토류 광산을 폐쇄한 이유도 환경오염이었다.

도요타는 새로 개발한 자석이 희토류 공급의 불확실성과 가격 상승 위험을 줄이는 데 기여할 것이라고 밝혔다. 니혼게이자이신문은 도요타가 앞으로 신형 자석의 실용화를 위한 기술을 확보하고 제품화에 나설 것이라고 전했다.