텍사스 산마르코스의 한 공장에서 근로자들이 오래된 자석을 분쇄하고 새로운 모양으로 만들 수 있도록 분리하기 위해 하이브리드 자동차에서 버드 스쿠터, 하드 드라이브, MRI 기계 및 모터를 모으고 있습니다. 이 강력한 영구 자석들은 대부분의 사람들이 잘 모르지만 그것은 어디에나 있습니다. 이 자석들은 전기 자동차에서 풍력 터빈, 가전제품, 미사일 유도 시스템에 이르기까지 모든 것에 들어갑니다.
수년간 미국은 희토류 가공을 위해 중국에 크게 의존해 왔으며, 이 문제가 현재 큰 이슈로 부각되었습니다. 중국 의존성을 약화시키기 위해 영구 희토류 자석 재활용 기술 특허를 가진 스타트업 Novon Magnetics가 주목받고 있습니다.
희토류 자석 수요
“우리는 지난 10년 동안 희토류의 잠재적인 부족이 얼마나 큰지 몰랐습니다.”라고 Novon의 공동 설립자이자 최고 경영자인 스콧 던은 말합니다.
자석은 전기가 운동으로, 운동이 전기로 변환되도록 하는 모터와 발전기에 들어갑니다. 희토류 물질로 만들어진 영구 자석은 전기 자동차와 풍력 터빈으로 탄소를 제거하려는 국가의 노력의 핵심 요소이며, 기존 제품보다 작고 강력한 성능 덕분에 사용은 계속 증가하고 있습니다. Adamas Intelligence에 따르면 희토류 자석에 대한 전 세계 수요는 2040년까지 매년 7.5% 증가할 것이라고 합니다.
10년 전에 설립되었고 현재 수익이 1천만 달러 정도로 예상되는 Novon은 현재 큰 문제에 직면했습니다. 모든 정밀 제조 공정과 마찬가지로 규모를 확대하기 전에 사용 검증을 위해 일련의 테스트를 통과해야 하며, 약 7,500만 달러의 신규 투자를 포함하여 1억 5,000만 달러의 자금 조달을 통해 공장을 설립하고 생산량을 늘릴 준비가 필요합니다.
재활용 공장 증설
던은 산마르코스 시설이 가동되면 늦어도 2025년까지 장기 공급업체 계약에 따라 재활용 및 채굴된 희토류 재료를 혼합하여 2,000톤의 자석을 생산할 수 있으며, 약 2억 5,000만 달러의 수익을 올릴 수 있을 것으로 예상하고 있습니다. 그리고 5년 안에 수익 10억 달러에 도달하는 것을 목표로 유럽과 아시아(중국 밖)에 공장을 설립할 계획을 밝혔습니다.
희토류 가격은 장기적으로 변동성이 크기 때문에, 핵심 요소는 재활용 자재의 공급망을 원활하게 운영하는 것입니다. 그러나 수요가 너무 많아서 Novon은 산마르코스 공장에서 기존 고객의 요구를 충족시킬 수 없으며, “고객의 요구를 충족시키기 위해 4-5개의 공장을 지어야 할 것입니다.”라고 던은 말합니다.
미국에서 제조된 자석 수요를 충족시키기 위해 미국에 자석 공장을 짓는 회사는 Novon뿐만이 아닙니다. 마운틴 패스에 주요 희토류 채굴 및 처리 시설을 소유하고 있는 회사인 MP Materials는 현재 텍사스 포트워스에 1,000톤의 자석 완제품을 생산할 수 있는 공장을 짓고 있으며, 제너럴 모터스에 장기적으로 공급하기로 계약했습니다. 다른 회사인 쿼드런트 마그네틱스와 미국 레어 어스, 그리고 독일 회사인 Vacuumschmelze는 2026년까지 미국에 자석 제조 시설을 설립할 계획을 가지고 있습니다.
희토류 자석 재활용 기술의 필요성
던과 공동 설립자인 Peter Afiuny, Miha Zakotnik 및 Catalina Oana Tudor는 개인 투자자의 자금뿐만 아니라 국방부의 자금 지원을 받아 기술을 정제 및 특허화하고 확장하는 방법을 모색하는 데 수년을 보냈습니다. 일반적으로 영구 자석을 재활용하면 성능이 저하되지만, Novon의 독점 기술은 그렇지 않다고 말합니다.
중국이 미국의 반도체 규제에 따라 특정 희토류 자석 기술의 수출 금지를 고려하고 있는 것으로 알려진 상황에서, 미국에서 생산된 자석의 공급은 큰 경쟁 우위입니다. “자석들과 일반적으로 중요한 광물들은 행정부가 말하고 있는 탈탄소 목표를 달성하는 데 핵심입니다.”라고 Novon의 초기 고객인 니덱 자동차 책임자 커크 앤더슨은 말합니다.
희토류 이슈
2021년 상무부는 희토류 자석 수입으로 인한 국가 안보에 미치는 영향에 대한 조사를 시작했습니다. 2월에 발표된 결과 보고서는 자석 수입의 현재 수량과 상황이 국가 안보를 손상시킬 우려가 있다 라고 결론짓고, 무엇보다 국방 생산법을 통한 국내 제조 및 지속적인 투자에 대한 세액 공제로 미국 자석 공급을 강화할 것을 권고했습니다. 지난 4월 세금 공제로 국내 희토류 자석 제조를 지원하는 초당적 법안을 발의했습니다.
희토류가 정치적 문제가 된 상황에서 텍사스 주지사 그렉 애벗은 2월 국정연설 장소로 Novon의 공장을 선택했습니다. 애벗은 Novon을 “희토류 자원 분야의 중요한 최첨단 사업”이라고 부르며, 우리는 희토류 광물에 대한 중국 의존도를 낮출 필요성이 있다고 말했습니다. “만약 그 공급이 중단된다면 우리가 매일 하는 많은 일들이 중단될 것입니다.”라고 말했습니다.
재활용 기술의 발견
34세의 던은 메릴랜드주 벨에어의 작은 마을에서 자랐습니다. 그는 미국 해군 사관학교에서 공부했고 그 후 환경 과학을 공부했던 서던 캘리포니아 대학으로 진학했습니다. 던의 가족은 작은 기업이지만 대통령 차량용 방탄유리를 시험하는 것과 같은 흥미로운 일을 했습니다. 던은 10대 때 아버지가 6061로 알려진 남은 알루미늄 합금으로 무엇을 해야 할지 생각해 보라고 했을 때 그곳에서 재활용에 대해 처음 배웠습니다.
대학을 졸업한 후 처음에는 에너지 개조 작업을 하는 로스앤젤레스 회사에서, 그다음에는 전 동료인 공동 설립자 Afiuny와 함께 재활용 업무를 계속했습니다. 오래된 태양열 온수 시스템에서 많은 귀중한 금속을 회수하고 재활용할 수 있는지 알게 된 그들의 첫 번째 노력은 그 틈새에 집중했습니다.
처음에는 Urban Mining이라고 불렸던 이 사업은 던의 교수이자 Afiuny의 멘토가 배터리 관련 재료와 희토류를 살펴보라고 조언한 후 목표가 바뀌었습니다. 일반적인 소비자들은 희토류의 중요성을 인식하지 못했지만 하이브리드 차량 프리우스의 인기와 최초의 테슬라의 등장으로 전기를 공급해야 하는 영구자석의 필요성이 알려지기 시작하던 때였습니다.
2010년 일본이 지배하지만 중국이 영유권을 주장하는 해역에서 일어난 사건 이후, 중국 정부는 희토류의 수출을 제한했습니다. 자석에 사용되는 두 개의 핵심 희토류의 가격이 치솟았고 네오디뮴은 750%, 디스프로슘은 2,000% 올랐습니다. 그들은 이 사건에서 사업 성공의 가능성을 보았습니다.
2012년 그들은 나가사키에서 열린 영구 자석 회의에 참석하여 현재 회사의 최고 기술 책임자인 자코트니크와 튜더를 만났습니다. 자코트니크는 그들에게 희토류 자석을 재활용하는 과정에 대해 말했습니다. 그 당시 이 남자는 큰 포니테일을 하고 있었기 때문에 저는 ‘이 남자는 미친 과학자이고 그를 믿지 않습니다.’라고 회상했습니다.
슬로베니아 출신으로 화학과 재료과학을 연구한 47세의 자코트니크는 분말 야금 공정을 통해 희토류 영구 자석을 재활용하는 공정을 발견했습니다. 그리고 재활용이 한 번이 아니라 두 번, 세 번, 네 번까지 재활용하는 데 사용될 수 있다는 것을 보여주었습니다. 던과 협력하기 전에 그는 중국 옌타이 슈강 자성 재료의 과학자이자 희토류 자성 재료를 연구하는 베이징 기술 대학의 초빙 교수였습니다. “저는 이 아이디어를 다섯 번이나 사업화하려고 했습니다. 그러나 다섯 번 실패했습니다.”라고 그는 말합니다. 그는 자석 재활용 공장을 시작하는 것은 사업으로서 역사가 없는 상태이기에 초기에 막대한 자본이 필요하다는 것이 문제라고 말합니다. “자석을 재활용하는 것에 있어서 그리고 이것이 가능하다는 것에 대해 많은 논란이 있습니다.”라고 말합니다.
Novon Magnetics의 시작
미국으로 돌아온 그들은 델라웨어에서 작은 자본으로 사업을 시작했습니다. 인터텍에 회사를 매각한 던의 아버지가 100만 달러를 투자한 첫 번째 시드 투자자였습니다. 그들은 곧 SBIR로 알려진 연방 중소기업 혁신 연구 프로그램을 통해 첫 정부 자금을 받았습니다. 2015년에 그들의 기술에 대한 특허를 받은 후 그들은 켄터키의 한 가족으로부터 추가로 2,500만 달러의 투자를 받았습니다. 그것은 그들에게 텍사스로 이전하고 오스틴에 시험 공장을 세울 자금이 되었습니다.
재활용 과정은 에너지 효율적이며 환경친화적으로 만들 수 있다고 그들은 믿고 있습니다. 자석을 만드는 것은 일반적으로 가공이 까다로우며 공정에서 나오는 오염물질 때문에 환경 규제가 심한 선진국이 아닌 중국으로 공장이 옮겨갔습니다. Novon은 오래된 자석에서 희토류 물질을 추출하고 남은 금속을 고철로 재활용함으로써 이 두 가지 문제를 모두 해결했습니다.
“Novon은 가장 높은 출력과 가장 높은 밀도의 자석을 만듭니다.”라고 Nidec의 Anderson은 말합니다. 펜실베이니아주 Eriez에 본사를 둔 Erie의 글로벌 전략적 소싱 책임자인 Erri Koebe는 2019년 플로리다주 올랜도에서 열린 자기학 회의에 참석한 엔지니어로부터 Novon에 대해 처음 들었습니다. 그리고 그의 회사는 Novon의 자석을 시험했고, 만족스러운 결과를 확인한 후 그들의 고객이 되었습니다. “그것들은 매우 높은 품질이었고 우리는 정말 감명받았습니다.”라고 Koebe는 말합니다.
얼마 지나지 않아 Novon의 미국산 자석에 대한 소문이 퍼졌습니다. “우리 제품에 대한 수요가 폭발적으로 증가하기 시작했습니다. 자동차 회사에서 얼마나 빨리 얼마나 많은 양을 납품할 수 있는지 문의하는 전화가 왔습니다.”라고 던은 말합니다.
남은 과제
결국 충분한 중고 희토류 자석 재료를 얻는 것을 포함하여, 여전히 해결해야 할 큰 문제들이 있습니다. 던은 Novon이 생산하는 대부분의 제품이 재활용 자석으로 만들어지지만 공장이 2,000톤까지 확장됨에 따라 목표는 최소 50%가 재활용 재료로 만드는 것이라고 말합니다.
더 큰 문제는 장기적으로 희토류에 대한 대안을 찾을 수 있느냐 하는 것입니다. 3월에 테슬라는 차세대 전기 자동차가 희토류 물질을 포함하지 않을 것이라고 발표했습니다. Adamas의 연구원들은 테슬라의 움직임이 단기간에 세계 수요를 2~3%만 감소시킬 것으로 추정하지만, 비용을 낮추고 공급망 제약을 피할 수 있는 대안의 가능성에 관심을 집중했습니다.
현재, 수요와 공급의 불균형이 너무 커서 Novon의 초점은 고객들에게 미국산 자석의 대체 공급을 제공하기 위해 공장을 확장하고 있습니다.
< 참고 : Meet The Texas Startup That Recycles Rare-Earth Magnets, Bypassing China, Forbes >
