First-Principles Calculations to Search New Market-Competitive Permanent Magnet Materials

1952년에 개발되기 시작한 페라이트 자석는 가격 경쟁력이 있고 1984년에 개발된 네오디뮴 자석은 성능이 최고이어서 현재 영구자석 시장을 압도적으로 양분하고 있다. 성능은 페라이트 자석의 (BH)max는 대략 4.0 MGOe이고 네오디뮴 자석은 대략 50 MGOe으로 성능은 약 10 배정도 낮지만 가격 경쟁력(2016년 기준으로 약 15 배 낮은)을 갖추고 있다. 본 논문에서는 시장 경쟁력을 염두에 두고 새로운 영구자석 소재를 제안하기 위해 제일원리계산 방법으로 할 수 있는 일을 정리해 보았다. 시장 경쟁력을 위해서는 소재의 성능지수가 높아야 하는 것은 기본이고, 가격, 공정 용이성, 온도 특성이 우수하여야 한다. 네오디뮴 자석보다 성능이 우수한 영구자석 소재가 가능한지, 공급망 문제가 있는 희토류 원소를 포함하지 않으면서 페라이트 영구자석 보다 성능이 우수하고 가격 경쟁력도 있는 비희토류 영구자석 소재가 가능한지에 대해 이야기하고자 한다.