네오디뮴

네오디뮴

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주이벤트
- 2025년
  - 2025-03-15. 산업정보화부 원자재산업과는 희토류광업 등에 대한 공청회를 열어 산업의 고품질 발전을 도모할 것으로 기대(바이두)
    ※ 희토류 영구자석과 휴머노이드 로봇 & 저고도 경제(드론, UAM, eVTOL)
    희토류 영구자석은 전기차, 풍력발전, 조선용 축발전기, 에너지절약형 가전제품 및 엘리베이터, 스마트폰, 컴퓨터를 비롯한 각종 IT기기, 의료기기 등 폭넓은 분야에서 핵심소재로 사용되어지고 있습니다.
    특히 최근 휴머노이드 로봇과 저고도 경제(지상 1,000m 이하에서 이뤄지는 다양한 경제활동을 의미하는 새로운 경제 개념으로 드론, 도심형항공모빌리티인 UAM, 전기수직이착륙기인 eVTOL 등이 해당)가 새롭게 주목을 받으면서 희토류 영구자석의 주요 수요처로 급부상하고 있습니다.
  휴머노이드 로봇(테슬라 기준)에는 약 3.5kg의 고성능 네오디뮴(NdFeB) 영구자석이 필요하기 때문에 테슬라의 말 대로 연 100만대의 휴머노이드 로봇을 양산하기 위해서는 테슬라 한 곳에서만 약 3,500톤의 네오디뮴 영구자석이 필요합니다.
  참고로 성림첨단산업의 현풍공장 연 Capa가 1,000톤임을 감안하면 얼마나 많은 영구자석이 필요한지 짐작할 수 있습니다.
  그 외 드론, UAM, eVTOL와 같은 저고도경제 또한 새로운 미래산업으로 각광받고 있는데 특히 대형 드론, UAM, eVTOL는 가장 강력하고 높은 등급의 네오디뮴 영구자석을 사용하는 산업 분야입니다. (현재 가장 높은 등급의 영구자석을 사용하는 전기차 보다 더 높은 성능을 요구하고 있음)
  희토류는 독특한 물리화학적 특성으로 제조업, 그린산업, 첨단산업, 에너지 산업 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있음. 특히 휴머노이드 로봇 저고도 경제 분야는 희토류 응용분야의 새로운 잠재시장임.
  고성능 네오디뮴 영구자석(NdFeB)은 로봇 서보모터의 핵심 소재이며, 전체 로봇 원가 구성 중 서보모터가 차지하는 비율은 20%임. 테슬라의 휴머노이드 로봇에는 한 대당 3.5kg의 고성능 네오디뮴 영구자석이 필요함.
  즉, 휴머노이드 로봇 100만대를 생산하기 위해서는 3,500톤의 고성능 네오디뮴 영구자석이 필요하기 때문에 휴머노이드 로봇 산업의 성장은 NdFeB 영구자석의 성장으로 이어짐.
  AI와 로봇의 융합으로 인해 희토류 영구자석 소재의 수요 성장의 발판이 마련되었음. 희토류 영구자석인 네오디뮴(NdFeB) 영구자석은 성능이 우수하고, 전기차 및 에너지 절약 모터 등에서 수요가 급증하고 있는 가운데, 로봇산업의 성장으로 또 다른 성장동력을 확보하였음.
  프로스트 설리번 보고서에 따르면, 글로벌 전력소비의 50% 이상이 모터에서 발생하고 있으며, 전통적인 모터에 비해 희토류 영구자석 소재 모터는 15 – 20%의 에너지를 절약할 수 있음. 희토류 영구자석은 전기차(BEV, PHEV), 에너지 절약 인버터 에어컨, 에너지 절약 엘리베이터, 풍력발전기, 전기자전거 및 스마트폰 등 전자기기를 더욱 경량화, 소형화 시킬 수 있게 해 줌.
  AI 산업의 발전으로 휴머노이드 로봇으로 대표되는 로봇 산업은 급속도로 성장할 것으로 기대되고 있음. 고성능 네오디뮴(NdFeB) 영구자석은 로봇 서보모터의 핵심소재로, 휴머노이드 로봇의 증가는 고성능 네오디뮴 영구자석 소재 시장 수요의 큰 성장을 이끌 것임.

기본개념

네오디뮴은 주기율표에서 원자번호 60번에 위치하는 희토류 원소 중 하나로, 백색광택이 나며 청회색 희토류로 Nd (neodymium )은 유리에 첨가하면 투명도가 향상되고, 브라운관 유리에 첨가하면 눈이 피로해지지 않는 특성으로 산업에 많이 사용됨. 특히 강력한 영구자석 제조에 핵심적인 물질임. 이 은빛 금속은 바스트나사이트, 모나자이트 같은 광물에서 발견되며, 자연 상태에서는 단독으로 존재하지 않고 다른 희토류 원소들과 함께 발견됨.

네오디뮴의 가장 큰 특징은 철, 붕소와 결합하여 세계에서 가장 강력한 상용 자석인 네오디뮴 자석(NdFeB, 영구자석)을 만든다는 것임. 이 자석은 같은 무게의 전통적인 페라이트 자석보다 약 10배 이상 강한 자력을 가지고 있음

네오디뮴의 생산
네오디뮴은 다른 희토류 원소들과 마찬가지로, 주로 모나자이트(monazite)와 희토류광(bastnäsite)에서 추출된다. 이들 광석은 주로 세륨, 란타넘, 네오디뮴, 프라세오디뮴을 포함하고 있는데, 네오디뮴의 함량은 보통 10~18%이다. 모나자이트에는 이들 외에 보통 5-10%의 토륨 산화물(ThO2)과 약 3%의 이트륨 산화물(Y2O3)이 들어있으나, 희토류광에는 이들 산화물이나 다른 중란타넘족 원소(원자번호 63번 유로퓸(Eu) 이후의 란타넘족 원소)가 거의 들어있지 않다. 토륨은 약한 방사성 원소이나, 이의 방사성 붕괴 산물인 라듐(Ra)으로 오염되어 있어 모나자이트에서 희토류를 얻을 때는 이들을 제거하는 것이 필요하다. 따라서 희토류 광석에서 희토류 원소들을 분리하고 추출하는 방법은 광석에 따라 달라진다
희토류 금속의 분리·생산은 대부분 희토류 혼합 산화물 또는 혼합 염화물 형태의 생성물을 얻는 과정을 거친다. 모나자이트 광석의 경우에는 토륨을 pH 3~4에서 ThO2로 침전시켜 제거하고, 라듐을 황산염으로 BaSO4와 함께 침전시켜 없애는 과정이 먼저 필요하다. 혼합산화물을 염산으로 처리하면 산화세륨(CeO2)을 제외한 다른 산화물은 녹아 혼합 염화물이 된다. 금속 상태를 원하는 경우에는 용융 혼합 염화물 또는 플루오르화물을 전기분해시키거나, 칼슘(Ca)과 함께 가열·환원시켜 희토류 금속 합금 형태인 미시메탈을 얻는다. 과거에는 네오디뮴이 주로 유리 착색제로 소량 사용되었으며, 대부분은 미시메탈 형태로 다른 희토류 금속과의 합금으로 생산되었다. 그러나 최근에는 순수한 네오디뮴의 수요가 많아져, 이온교환 방법이나 용매 추출법을 이용하여 네오디뮴 화합물을 분리한 후 금속 네오디뮴 또는 산화네오디뮴 형태로 생산한다.
금속 네오디뮴은 무수 할로겐화네오디뮴을 칼슘(Ca)으로 환원시켜 얻는데, 할로겐화물로는 흡습성이 적고 안정한 CaF2가 부산물로 생성되는 플루오르화네오디뮴(NdF3)이 선호된다. 산화네오디뮴은 네오디뮴 염 용액에 염기를 가하여 Nd(OH)3를 침전으로 얻고 이를 가열 탈수시키면 얻을 수 있다.
네오디뮴의 연간 전세계 생산량은 산화네오디뮴(III)(Nd2O3)으로 환산해서 약 7000톤으로 추정되는데, 거의 전량이 중국에서 생산된다. 2012년 10월 현재의 금속 네오디뮴(순도 99% 이상) 가격은 미화로 약 125불인데, 5월에는 약 160불이었다. 그리고 산화네오디뮴 Nd2O3(순도 99% 이상)의 가격은 미화 약 95,000불/톤 인데, 5월에는 약 115,000불/톤이었다. 이러한 가격은 같은 무게의 란타넘이나 세륨에 비해 4~6배 더 높다.
세부정보
- 네오디뮴-철-붕소(neodymium-iron-boron, NIB) 자석
  - 현재까지 개발된 영구자석 중에서 가장 강한 것으로, 전형적인 화학적 조성은 Nd2Fe14B이다.
  - 네오디뮴 자석은 먼저 발명된 또 다른 희토류 자석인 사마륨-코발트(SmCo5) 자석보다 자기장의 세기는 강하면서 가격은 저렴하다.
  - 또 그 동안 많이 사용해온 알니코(Alnico) 자석이나 페라이트 자석에 비해서도 훨씬 강한 자기장을 내며,자기 에너지 밀도는 5~20배나 된다.
  - 단점으로는 자석 성질을 잃게 되는 온도가 310~~400oC로 다른 자석 재료의 700~~800oC에 비해 낮다는 것과 쉽게 부식된다는 것으로 부식의 문제는 표면을 니켈 또는 구리-니켈 도금하여 어느 정도 해결하고 있다.

용도별 세부분류:

전자기기용: 하드디스크 드라이브, 스마트폰 스피커, 헤드폰 등 소형 전자제품에 사용됨
산업용: 풍력 터빈 발전기, 산업용 모터, 자기 부상 열차 등 대형 설비에 활용됨
자동차용: 전기차 및 하이브리드 자동차의 모터, 파워 스티어링, 센서 등에 필수적임
의료용: MRI 장비, 의료 진단기기 등에 사용됨

활용목적별 세부분류:

에너지 효율 증대: 고효율 모터와 발전기에 사용하여 에너지 손실 최소화함
소형화: 작은 크기로도 강력한 자력을 제공하여 기기 미니어처화 가능케 함
성능 향상: 기존 자석보다 강한 자력으로 장비 성능 개선시킴
친환경 기술: 전기차, 풍력발전 등 친환경 기술의 핵심 소재임

공정별 세부분류:

채광: 바스트나사이트, 모나자이트 광산에서 원광 채취함
선광: 물리적 방법으로 불순물 제거하고 희토류 함량 높임
추출 및 분리: 화학적 공정으로 네오디뮴을 다른 희토류와 분리함
금속화: 환원 과정을 통해 순수 네오디뮴 금속 추출함
합금화: 철, 붕소 등과 혼합하여 자석 합금 제조함
자화: 강한 자기장을 걸어 영구 자석화함

주된 광물생산지:

중국: 전 세계 네오디뮴 생산량의 약 85% 차지하며, 특히 내몽골 바오터우 지역이 유명함
호주: Mount Weld 광산이 주요 생산지임
미국: Mountain Pass 광산이 서방 세계 최대 희토류 광산임
브라질: 모나자이트 사광에서 추출함
베트남: 중국 다음으로 큰 매장량 보유함

산업 역량:

자원 확보 능력: 안정적인 원료 공급망 구축 필수임
분리정제 기술: 99.9% 이상 순도의 네오디뮴 추출 기술 필요함
합금 설계: 최적 자기 특성을 위한 정확한 배합비 제어 기술 중요함
친환경 공정: 환경 영향 최소화한 제련 공정 개발 역량 중요함
재활용 기술: 폐자석에서 네오디뮴 회수 기술 점점 중요해지고 있슴

연관 산업

광산 장비
- Caterpillar(US - CAT): 희토류 채굴 장비
- Komatsu(JP - 6301): 광산용 중장비
재활용
- Umicore(BE - UMI): 희토류 재활용 기술
- Solvay(BE - SOLB): 희토류 분리 및 재활용 공정
전력 인프라
- ABB(CH - ABBN): 고효율 모터 및 발전 시스템
- Schneider Electric(FR - SU): 에너지 관리 시스템
연구장비
- Bruker(US - BRKR): 자기 측정 장비
- Oxford Instruments(UK - OXIG): 과학 연구용 장비

해당 산업에 주된 영향을 미치는 원자재

희토류 광물
- MP Materials(US - MP): Mountain Pass 광산의 바스트나사이트
- Lynas Rare Earths(AU - LYC): Mount Weld 광산 원료
철 및 철합금
- Cleveland-Cliffs(US - CLF): 특수 철합금 제조
- Ferroglobe(UK - GSM): 페로실리콘 및 특수합금
붕소 화합물
- Rio Tinto(UK - RIO): 붕소 광산 운영
- 3M(US - MMM): 특수 붕소 화합물
코팅 소재
- Henkel(DE - HEN3): 자석 코팅 소재
- PPG Industries(US - PPG): 특수 코팅 솔루션

핵심기술

희토류 분리 기술
- Solvay(BE - SOLB): 첨단 용매 추출 기술
- Neo Performance Materials(CA - NEO): 분리정제 프로세스
자석 합금 설계
- Hitachi Metals(JP - 5486): NEOMAX 시리즈 자석 기술
- Vacuumschmelze(DE - Vacuumschmelze): 첨단 자성 소재 설계
자석 성형 기술
- Anhui Earth-Panda(CN - 300064): 압축 성형 기술
- Tengam Engineering(US - Tengam Engineering): 정밀 성형 시스템
코팅 및 표면처리
- Materion(US - MTRN): 특수 코팅 기술
- Daido Steel(JP - 5471): 내부식성 처리 기술
재활용 기술
- Geomega Resources(CA - GMA): ISR 기술을 활용한 재활용
- Urban Mining Company(US - Urban Mining Company): 마그넷-투-마그넷 재활용

제조공정

광석 채굴 및 선광
- China Northern Rare Earth Group(CN - 600111): 바오터우 광산 운영
- Lynas Rare Earths(AU - LYC): 광석 농축 공정
화학적 분리
- Shenghe Resources(CN - 600392): 용매 추출 공정
- Arafura Resources(AU - ARU): 화학 분리 시스템
금속 및 합금 제조
- China Minmetals(CN - China Minmetals): 금속 네오디뮴 생산
- Less Common Metals(UK - Less Common Metals): 특수 합금 제조
자석 성형 및 소결
- JL MAG Rare-Earth(CN - 300748): 정밀 소결 공정
- Shin-Etsu Chemical(JP - 4063): 자석 성형 시스템
자화 및 조립
- Arnold Magnetic Technologies(US - Arnold Magnetic Technologies): 자화 시스템
- Bunting Magnetics(US - Bunting Magnetics): 조립 및 자화 장비

밸류체인 및 밸류체인의 세부분류

탐사 및 채굴
- 개념: 희토류 광물 매장지 탐색 및 원광 채취
- 역할: 산업의 기초 원료 공급, 자원 안보 확보
- 기업: MP Materials(US - MP): Mountain Pass 광산 운영
- 기업: Northern Minerals(AU - NTU): 브라운즈 프로젝트 개발
선광 및 가공
- 개념: 물리적 방법으로 불순물 제거, 희토류 함량 증대
- 역할: 후속 화학공정의 효율성 향상
- 기업: Lynas Rare Earths(AU - LYC): 농축 공정
- 기업: Iluka Resources(AU - ILU): 광물 분리 기술
분리 및 정제
- 개념: 혼합 희토류에서 순수 네오디뮴 추출
- 역할: 고순도 원소 확보, 부가가치 창출
- 기업: Neo Performance Materials(CA - NEO): 분리정제 공정
- 기업: Shenghe Resources(CN - 600392): 고순도 산화물 생산
금속화 및 합금화
- 개념: 순수 금속 생산 및 자석용 합금 제조
- 역할: 최종 제품 성능 결정
- 기업: Less Common Metals(UK - Less Common Metals): 합금 제조
- 기업: Grirem Advanced Materials(CN - 688456): 특수 합금 개발
자석 제조
- 개념: 합금을 자석 형태로 성형, 소결, 자화
- 역할: 최종 사용처에 맞는 자석 제품 생산
- 기업: Hitachi Metals(JP - 5486): NEOMAX 자석
- 기업: JL MAG Rare-Earth(CN - 300748): 고성능 자석 생산
부품 및 시스템 통합
- 개념: 자석을 최종 제품에 통합
- 역할: 네오디뮴 자석의 최종 응용처 제공
- 기업: Nidec Corporation(JP - 6594): 모터 및 액추에이터
- 기업: Bosch(DE - Bosch): 자동차 부품 시스템
재활용
- 개념: 폐제품에서 네오디뮴 회수 및 재활용
- 역할: 자원 순환, 환경 영향 감소
- 기업: Umicore(BE - UMI): 재활용 기술
- 기업: Geomega Resources(CA - GMA): 혁신적 재활용 공정

경쟁사

China Northern Rare Earth Group(CN - 600111): 세계 최대 희토류 생산업체
MP Materials(US - MP): 미국 최대 희토류 광산 운영
Lynas Rare Earths(AU - LYC): 중국 외 최대 희토류 생산업체
JL MAG Rare-Earth(CN - 300748): 고성능 네오디뮴 자석 제조
Shin-Etsu Chemical(JP - 4063): 고급 네오디뮴 자석 생산
Neo Performance Materials(CA - NEO): 희토류 분리 및 자석 생산
Hitachi Metals(JP - 5486): NEOMAX 브랜드 자석 제조
TDK Corporation(JP - 6762): 전자부품용 자석 생산
Vacuumschmelze(DE - Vacuumschmelze): 고성능 자성 소재 전문
Arnold Magnetic Technologies(US - Arnold Magnetic Technologies): 맞춤형 자석 솔루션
Shenghe Resources(CN - 600392): 통합 희토류 공급망 운영
Arafura Resources(AU - ARU): 네오프로시늄-프라세오디뮴 프로젝트 개발
Peak Resources(AU - PEK): 탄자니아 희토류 프로젝트
Pensana(UK - PRE): 앙골라 희토류 개발
Iluka Resources(AU - ILU): 광물 사업 다각화 및 희토류 진출

산업의 위협

환율 리스크
- 환율 상승 시(원화 약세): 중국산 네오디뮴 수입 비용 증가로 국내 자석 제조사 원가 상승함. 특히 USD 대비 10% 원화 가치 하락 시 네오디뮴 수입 원가 직접 10% 상승하여 전기차 모터당 약 70-100달러 원가 상승 초래함.
- 환율 하락 시(원화 강세): 수입 원가 절감으로 국내 제조사 마진 개선됨. 하지만 수출 의존도 높은 자석 제조사의 경우 가격 경쟁력 약화로 해외 매출 타격 가능성 있슴.
원자재 영향
- 네오디뮴 가격 상승 시: 2023년 예시처럼 kg당 100달러 상승 시 50kW급 전기차 모터당 약 50-80달러 원가 상승 발생함. 풍력 터빈은 더 심각하여 3MW급 터빈당 약 15,000달러 비용 증가함.
- 철, 붕소 등 부원료 가격 상승 시: 자석 제조원가의 약 10-15% 영향 받음. 특히 철광석 가격 30% 상승 시 자석 원가 약 3-4% 증가함.
이상기후 영향
- 중국 내몽골(바오터우) 지역 가뭄: 연간 4-5개월간 심각한 물 부족으로 제련공정 제약 발생함. 2021년 사례처럼 정제 생산량 30% 감소하여 글로벌 가격 60% 급등 가능성 있슴.
- 호주 마운트 웰드 광산 홍수: 2011년 사례와 같이 연간 생산량의 40%가 3개월간 중단될 경우 비중국산 공급 절반 이상 타격받음.
경제상황
- 글로벌 경기 침체: 전기차 수요 10% 감소 시 네오디뮴 수요 약 3-5% 감소 예상됨. 하지만 재고비축 수요로 가격 하방 경직성 있슴.
- 친환경 정책 강화: EU의 탄소국경조정제도(CBAM) 확대 시 중국산 대비 친환경 생산 희토류 프리미엄 발생함.
특정 국가 리스크
- 중국의 수출 통제: 2010년 일본과의 영토분쟁 당시 수출 중단으로 가격 10배 폭등 사례 있슴. 공급의 85%를 통제하는 중국의 수출쿼터 10% 감소만으로도 글로벌 가격 25-30% 상승 가능함.
- 미-중 기술 패권 경쟁: 2025년 이후 첨단기술 제품에 중국산 희토류 사용 제한 가능성 있어 공급망 재편 위험 존재함.
연관 산업에 의한 위협
- 대체 기술 발전: 테슬라의 희토류 프리 모터(영구자석 대신 유도모터) 채택 확대 시 수요 감소 우려됨. 2024년 테슬라 신형 모델에 적용 시 네오디뮴 수요 약 2-3% 감소 예상됨.
- 재활용 효율 향상: 일본 히타치의 희토류 재활용률 90% 달성 시 신규 채굴 수요 10-15% 감소 가능성 있슴.

산업 관련 지표

네오디뮴 현물가격 지수(Neodymium Metal Price Index)
- 지표 개념 설명: 중국 내 네오디뮴 금속 kg당 거래 가격(USD)을 추적하는 지표
- 지표 오를 때 의미: 수요 증가 또는 공급 제약 상황 반영, 관련 광산업체 수익성 개선
- 지표 내릴 때 의미: 수요 둔화 또는 공급 증가, 자석 제조업체 원가 부담 완화
- 링크: https://www.metal.com/Rare-Earth/201102250009
중국 희토류 수출 지수(China Rare Earth Export Index)
- 지표 개념 설명: 중국의 월간 희토류 수출량(톤)을 집계한 지표
- 지표 오를 때 의미: 글로벌 공급 증가로 가격 안정화, 수요 증가 신호
- 지표 내릴 때 의미: 공급 제약 우려, 가격 상승 압력 증가
- 링크: http://english.customs.gov.cn/statics/report/monthly.html
전기차 생산 트렌드 지수(Global EV Production Index)
- 지표 개념 설명: 글로벌 전기차 월간 생산량 추이를 나타내는 지수
- 지표 오를 때 의미: 네오디뮴 자석 수요 증가 예상, 관련 기업 실적 개선 신호
- 지표 내릴 때 의미: 주요 수요처 위축으로 희토류 가격 하락 압력
- 링크: https://www.ev-volumes.com/country/total-world-plug-in-vehicle-volumes/