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Nov 10, 2023

Elon Musk는 희토류 금속이 없는 EV 모터의 미래를 원합니다

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많은 전기 자동차(EV)는 전기 모터를 최대한 효율적으로 만들기 위해 희토류 금속의 영구 자기 특성을 사용합니다.

올해 초 Tesla는 공급망 문제와 희토류 금속 조달의 전반적인 독성을 이유로 불특정 날짜까지 모터에서 희토류 금속(예: 네오디뮴)을 버릴 것이라고 발표했습니다.

전문가들은 Tesla가 어떻게 이러한 엔지니어링 위업을 달성할 것인지, 그리고 일부 성능 상충관계가 필요한지 조사하고 있습니다.

자동차의 미래는 전기차다. 자동차 회사와 정부는 가스를 많이 소비하는 존재에서 배출가스 없는 고속도로와 도로로 전환하고 있습니다(일부에게는 충분히 빠르지는 않지만). 그러나 이 EV의 미래에는 비용이 들지 않으며 재정적으로나 정치적으로 가장 큰 것 중 하나는 EV 혁명을 주도하는 자기 모터에서 발견되는 희토류 금속을 조달하는 것입니다.

예를 들어 네오디뮴을 생각해보십시오. 철이나 붕소와 같은 원소와 결합하면 지속적인 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 모터의 와이어 코일을 통해 흐르는 전자에 의해 생성된 전자기장과 상호 작용합니다. 이 놀라운 엔지니어링 기술은 모터 샤프트를 회전시키고 Tesla EV를 최대한 효율적으로 움직이는 것입니다.

올해 초 Tesla는 희토류 금속이 전혀 없는 새로운 모터를 만들겠다고 발표했습니다. 초기 Tesla 자동차에는 희토류 금속이 필요하지 않은 AC 유도 모터(따라서 모터의 최초 발명가인 Nikola Tesla의 모자 팁)가 탑재되었습니다. 그러나 Model 3와 상시 작동되는 자기 모터로 인해 상황이 바뀌었습니다. Tesla에 따르면 회사는 2017년 이후 희토류 금속의 필요성을 25% 줄였음에도 불구하고 Model Y는 여전히 520g의 희토류 금속을 사용합니다.

즉 네오디뮴과 같은 희토류 금속(및 디스프로슘, 테르븀, 프라에소디뮴과 같이 일반적으로 사용되는 첨가제)이 매우 중요하다는 것입니다. 하지만 이름에서 알 수 있듯이 쉽게 접할 수 있는 곳은 아닙니다. 기술적으로는 세계 어디에서나 조달할 수 있지만, 중국은 선도적인 희토류 금속 원스톱 매장이 되었으며, 이는 미중 관계가 악화될 경우 문제가 될 수 있습니다. 이런 최악의 시나리오를 우려한 바이든 행정부의 인플레이션 감소법은 전기차의 핵심 부품을 국산화하도록 요구하고 있다. 따라서 희토류 금속을 버리는 것은 확실히 공학적 과제이지만 장기적으로는 재정적, 정치적 비용을 줄일 수 있습니다.

하지만 자기 갭을 채울 수 있는 다른 요소는 무엇일까요? Wired에 따르면 네오디뮴을 대체할 주요 후보는 다양한 전자 제품에서 발견되는 세라믹 산화철 화합물인 페라이트일 가능성이 높습니다. 이 소재는 내식성과 저렴한 비용 등 몇 가지 심각한 이점을 제공합니다.

그러나 Wired에서도 언급한 바와 같이 페라이트는 네오디뮴의 자성 강도의 약 1/10을 가지므로 모든 페라이트 자석은 이전 자석보다 더 크고 무거워야 할 가능성이 높습니다. 그리고 EV 세계에서 "더 큰"과 "무거운"은 일반적으로 듣고 싶지 않은 두 단어입니다. 특히 가능한 모든 마일을 찾아내는 것이 기술을 대중에게 판매하는 데 도움이 되는 것입니다.

이러한 솔루션이 "자석을 더 크게 만드는 것"만큼 간단할 가능성은 낮으며 대신 이 새로운 네오디뮴이 없는 설계를 구현하려면 모터를 재작업해야 할 가능성이 높습니다. Tesla가 큰 타협 없이 재작업을 관리하더라도 회사의 희토류 금속 사용은 전 세계 총 소비량의 극히 일부분에 불과하며 이러한 금속은 앞으로도 전자 제품과 EV에 필수적으로 남아 있을 가능성이 높습니다.

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