안녕하세요 기어투워드입니다.
현재 전기차에는 희토류 자석을 사용하는 영구자석 모터가 주로 적용되고 있습니다.
영구자석 모터의 주요 부품인 희토류 원소재의 80% 이상을 중국에서 독점하고 있어 이 희토류 Risk를 대비하기 위해 여러 기업들과 연구 기관에서는 희토류 자석이 들어가지 않은 비희토류 모터 연구개발에 박차를 가하고 있습니다.
오늘은 비희토류 모터의 정의와 구조, 종류, 현재 개발 현황에 대해 알아보겠습니다.
희토류? 비희토류 모터란?
| 희토류 원소
희토류란 주기율표에서 란타넘 원소와 악티늄 원소 중 17개의 원소를 가리키는 용어입니다. 희토류는 총 17종류의 원소로 이루어져 있으며, 지구내에서 희귀하게 존재하는 귀금속 원소입니다.
희토류는 다양한 산업에서 사용되며, 특히 전자기기, 자동차, 에너지 등의 분야에서 필수적인 원소입니다. 그 이유는 희토류는 강력한 자력을 가지고 있어서 자석을 만들 때 쓰이며, 고온 내에서도 안정적인 특성을 가지기 때문입니다.
현재 중국은 전세계 희토류 생산량의 90% 이상을 차지하며, 세계에서 희토류 생산에서 지배적인 위치를 차지하고 있습니다.
이러한 지배적인 위치는 중국이 희토류 가격을 조작하고 국제 시장을 지배하게 되는 것을 우려하게 됩니다.
따라서 다양한 나라들은 중국의 희토류 독점을 피하기 위해서 여러 가지 대안을 모색하며 기술 개발에 투자하고 있고 비희토류 모터 그중 하나입니다.
| 비희토류 모터란,
비희토류 모터는 위에서 설명드린 희토류 원소 대신 비희토류 원소를 사용하여 만든 모터를 뜻합니다.
서론에서도 말씀 드렸다시피 현재 시장에는 영구자석 모터 (영구자석 동기 모터, PMSM)가 주를 이루고 있는데 이 영구자석 모터의 주요 부품인 자석이 바로 희토류인 '네오디뮴, Nd'으로 만들어졌기 때문에 네오디뮴 자석을 사용하지 않는 모터를 '비희토류 모터'라 이야기합니다.
비희토류 모터 종류 / 장단점
비희토류 모터의 종류는 크게 비희토류 자석을 사용하는 영구자석 모터와 영구자석을 사용하지 않는 모터로 구분 가능합니다.
| 비희토류 영구자석 모터
앞서 말씀드렸다시피 일반적으로 전기차에 사용되는 모터에 들어가는 영구자석은 희토류인 네오디뮴이 들어가게 되는데 이는 자속 밀도가 높고 기계적 강도가 우수하며 성능 대비 비교적 가격이 싼 장점이 있습니다.
이를 대체하기 위해 비희토류인 철과 니켈을 혼합하여 네오디뮴 자석과 유사 수준의 성능을 발휘하는 자석을 연구개발 중이지만 기술적인 부분보다 생산 측면에서 기존 네오디뮴 모터의 가격 경쟁력에서 현저히 떨어지는 상황이라 상용화가 지지부진한 상황입니다.
| 비희토류 모터
다음은 영구자석 자체를 사용하지 않는 비희토류 모터입니다. 현재 영구자석 모터와 비교했을 때는 효율이 다소 떨어지기 때문에 많은 차종에 적용되지 않고 있지만 꾸준한 연구개발을 통해 효율을 개선시켜 비희토류 모터로써 영구자석 모터를 대체할 수 있는 모터들입니다.
많은 모터들이 있지만 대표적으로 사용되고 있는 모터들은 아래와 같습니다.
| 종류 | 설명 |
| 브러시리스 모터 (BLDC) | 일반적으로 작은 전기차나 하이브리드 자동차에 적용되는 모터로 전동적인 직류 DC 모터와는 다르게 브러시가 없기 때문에 유지보수가 쉽고 오래 사용가능한 특징이 있습니다. 다만 가격과 성능 대비 효율이 떨어집니다. |
| 유도모터 (IM) | 영구자석 모터 다음으로 사용되는 모터로 기존 영구자석이 들어가는 회전자 코어에 영구자석 대신 도체를 적용하여 동력을 발생시킵니다. 고속 주행 시 높은 효율을 내기 때문에 고속 주행에 유리한 슈퍼전기차에 주로 적용됩니다. |
Wrap-Up
오늘은 전기자동차의 주요 부품이자 언론에서 주로 다루는 비희토류 모터 대해 알아봤습니다.
하루가 다르게 새로운 배터리 기술이 개발되는 것처럼 모터도 이와 같이 개발되어 전기차 성능에 도움이 되었으면 좋겠습니다.
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