전기·수소차 중심으로 자동차 시장 패러다임이 빠르게 변화하면서 전기차의 핵심 부품이라고 할 수 있는 이차전지와 구동모터코아가 각광을 받고 있습니다. 이에 포스코그룹은 이차전지의 핵심 소재인 음극재·양극재와 구동모터코아 사업 분야에서 눈에 띄는 활약을 펼치며 글로벌 친환경차 시장 내 입지를 확대해 나가고 있죠. 구동모터코아 사업은 포스코인터내셔널의 100% 자회사인 포스코모빌리티솔루션이 생산을 담당하고 있으며, 포스코인터내셔널은 국내외 고객사향 마케팅을 하고 있습니다.
이차전지는 보편적으로 잘 알려졌지만, 구동모터코아는 뜨거운 관심에 비해 정확히 무엇을 뜻하는지, 어떤 원리로 작동되는지 잘 모르는 분들이 많은데요. 그래서 오늘은 구동모터코아에 대한 여러분의 궁금증을 해소해 주고자 포스코모빌리티솔루션의 전문가 세 분이 모였다고 합니다. 어디서도 만나볼 수 없었던 구동모터코아에 대한 이야기! 지금 바로 시작합니다.
먼저 모터코아는 회전 운동을 필요로 하는 장치에 사용되는 부품입니다. 자동차의 편의 기능을 담당하는 와이퍼, 선루프, 핸들 조향장치 등 전장부품은 물론, 냉장고, 세탁기, 에어컨, 청소기와 같은 가전제품에도 다양한 모터코아들이 사용되고 있습니다.
바로 이 모터코아에 고도의 기술력이 더해져 새롭게 개발된 것이 구동모터코아인데요. 구동모터코아는 전기차, 하이브리드차 같은 친환경차에 적용되는 구동모터의 핵심 부품으로, 전기에너지를 운동에너지로 변환해 전기 자동차를 움직이게 합니다. 내연기관 차로 비유하자면 구동모터는 엔진이며, 구동모터코아는 엔진에 들어가는 핵심 부품이라고 할 수 있죠!
그렇다면 구동모터코아는 어떤 원리로 전기자동차를 움직이게 하는 걸까요? 구동모터코아는 바깥을 쌓고 있는 고정자*, 구동모터가 돌아가는 회전자**로 이뤄져 있습니다. 하이브리드차, 순수 전기차 등 출력 구조에 따라 높이와 크기가 각각 다르게 만들어지죠. 고정자에 삽입된 구리선에 전기가 전달되면 자기장이 형성되고 회전자에 삽입된 영구자석이 자기장과 반응하여 회전하게 되는데 이때 생성된 동력이 샤프트***로 전달되어 자동차가 움직이게 되는 원리입니다.
*고정자 : 발전기나 전동기에서 고정되어 있는 부분.
**회전자 : 발전기나 전동기 등 회전 동작과 관련된 장치에서 회전하는 부분.
***샤프트 : 회전 운동이나 직선 왕복 운동으로 동력을 전달하는 둥근 막대 모양의 기계 부품.
구동모터코아는 자동차 모터의 효율성을 좌우합니다. 결과적으로 전기차의 주행 거리와 연비에 중요한 영향을 미치죠. 자동차에 엔진이 빠진다면 앞으로 나아갈 수 없듯이 전기차에도 구동모터코아가 들어가지 않는다면 그 자동차는 오리배가 된다고 해도 과언이 아닐 정도로 구동모터코아는 전기차에 꼭 필요한 핵심 부품입니다. 이런 고품질의 구동모터코아를 만드는 곳이 바로 포스코모빌리티솔루션입니다!
▶자체 개발 EM Free 적층 기술로 고품질 구동모터코아 생산
최근에는 친환경차의 고성능화가 지속적으로 요구되면서 차에 들어가는 구동모터의 개수가 늘어나고 있는데요. 과거엔 차 한 대마다 구동모터가 1개씩 들어갔다면, 현재 4륜 구동차에는 2개, 많게는 4개까지 적용되면서 구동모터당 1개씩 들어가는 구동모터코아의 비중도 더욱 높아지게 됐죠. 그 일례로 포스코모빌리티솔루션 고객사인 GM 社의 대형 픽업트럭 ‘허머 EV’에는 무거운 차량 무게에 높은 마력을 요구해 총 3개의 구동모터가 들어가고, 벤츠에서 출시 예정인 전기 G-클래스의 경우 4개의 구동모터코아가 들어갈 예정이라고요. 따라서 친환경차 시장이 확대될수록 구동모터코아의 수요는 늘어날 것이며 포스코모빌리티솔루션의 성장성 또한 커질 것으로 기대되는 바입니다.
포스코모빌리티솔루션은 구동모터코아에 대한 시장의 높은 기대와 수요에 대응하고자 구동모터코아의 품질 향상에 많은 노력을 기울이고 있습니다. 대표적으로 포스코의 우수한 무방향성 전기강판(Hyper NO)*을 공급받아 모터코아를 생산하는 주재료로써 사용하고 있죠. 또한 자체적으로 운영 중인 금형 연구소에서 개발한 독자적 적층공법을 이용해 모터의 효율과 성능을 극대화한 고품질의 구동모터코아를 생산하고 있습니다.
*무방향성 전기강판 : 모든 방향에서 균일한 자기적 특성을 보이는 전기강판으로, 발전기와 모터 등 회전이 필요한 부품에 주로 쓰인다.
이는 EM Free(Embo Free) 적층 기술로, 금형이 설치된 프레스에 포스코의 전기강판을 투입하고 설계 모양에 따라 펀칭해 만든 낱장 코아에 본드를 자동 도포하여 수백 겹으로 적층하는 방식인데요. 이렇게 적층한 코아는 고품질을 확보하고자 경화와 냉각 과정을 거치게 되고, 배압 장치에서 이를 추출한 뒤 회전자에 영구 자석을 삽입, 샤프트에 체결한 후 고정자와 조립하는 과정까지 거치면 비로소 구동모터코아가 완성됩니다. 복잡한 과정을 거쳐 생산된 구동모터코아는 낱장 코아에 엠보(Embo)라는 돌기를 만들어 서로 끼워 넣는 전통적인 방식인 ‘Embo 방식’에 비해 10배 이상 단단하게 적층되어 진동이나 소음에도 강하고 전기적 특성도 좋아진다는 장점이 있어 우수한 품질을 자랑합니다.
이처럼 포스코모빌리티솔루션은 구동모터코아 시장에서 꾸준하게 입지를 넓혀나갈 수 있는 핵심 경쟁력 세 가지를 보유하고 있습니다. 첫 번째는 앞서 말한 대로 국내에서는 유일하게 코아 사업의 핵심이라 할 수 있는 금형 연구소를 기반으로 세계 최고 수준의 EM Free 기술을 보유하고 있어 독보적인 개발 능력과 제조 경쟁력을 갖추고 있다는 것이죠. 나아가 신기술을 지속 개발해 로봇 자동화 시스템을 통한 최고 품질의 제조 경쟁력을 확보해 나갈 예정입니다.
두 번째는 바로 그룹사 간 시너지를 통한 안정적인 소재 공급이 가능하다는 점입니다. 최근 전기차 생산이 늘어남과 동시에 모터코아 수요 또한 늘어 전반적으로 전기강판 수급이 타이트한 편에 비해 포스코모빌리티솔루션에서는 포스코를 통해 고급 전기강판을 원활하게 공급받을 수 있다는 장점이 있습니다. 아울러 포스코 기술연구원과 기술협력을 통해 소재 개발부터 양산, 안정화까지 협력체계를 구축하고 있습니다.
마지막으로는 인프라를 활용한 판매 역량입니다. 포스코모빌리티솔루션은 모회사인 포스코인터내셔널의 글로벌 네트워크를 기반으로 원활한 판매망을 확보하고 있으며 국제 시장에 진출할 수 있는 마케팅 역량까지 보유하고 있습니다. 포스코모빌리티솔루션은 이러한 핵심 경쟁력을 통해 전기차 핵심 부품인 구동모터코아 사업에서 대대적인 글로벌 확장을 이어나갈 계획입니다.
포스코모빌리티솔루션은 지속적인 경쟁력 강화뿐만 아니라 사업 영역을 확장하고자 국내외로 구동모터코아 생산망을 꾸준히 구축해 나가고 있습니다. 우선 국내에서는 천안과 포항에 각각 100만 대씩 총 200만 대 생산 체제를 완성할 계획인데요. 천안 공장은 현재 연산 100만 대를 목표로 본격 가동해 생산 중이며 포항에는 2022년, 100만 대 생산 기반을 마련할 수 있는 구동모터코아 전용 신공장을 건설해 생산 능력을 차츰 늘려나가고 있습니다.
해외에서도 중국과 멕시코에 신공장을 준공하며 생산에 박차를 가하고 있습니다. 지난해 4분기부터 양산에 들어간 중국 공장은 연산 100만 대 생산 체제를 갖출 것으로 예상됩니다. 또한 2022년 7월 착공에 들어가 2023년 10월 준공을 완료한 멕시코 공장을 통해 연산 150만 대 생산 체제를 갖추고 북미 친환경차 부품시장 공략에 적극 나설 계획입니다. 이 가운데 현재 북미 지역 전기차 수요가 급증함에 따라 추가 100만 대 공장을 건설할 계획이며 유럽 폴란드에는 120만 대, 인도에서도 30만 대 규모의 생산 체제를 갖춰 글로벌 생산 거점을 완성해 나가겠다는 목표입니다.
세계 각국에 공장을 추가로 건설함에 따라 수주 또한 활발하게 늘어날 전망인데요. 2030년까지 국내(포항, 천안), 멕시코, 폴란드, 중국, 인도 등지에 글로벌 생산 체제를 갖출 포스코인터내셔널은 구동모터코아 판매량을 연 700만 대 이상 수준까지 끌어올릴 것으로 내다보고 있습니다. 이를 통해 글로벌 시장점유율 10% 이상을 확보하겠다는 전략입니다.
최근에는 2025년부터 2034년까지 현대·기아차가 유럽에서 최초로 현지 생산할 전기차에 탑재하는 구동모터코아 103만 대 분량 수주를 따내며 친환경 모빌리티 사업영역을 유럽으로 본격 확장할 것이라는 소식이 들려오기도 했습니다. 구동모터코아는 현대모비스 슬로바키아 전동화 공장을 경유해 현대차·기아 터키 공장 55만 대, 슬로바키아 공장에 48만 대가 각각 공급될 예정입니다.
▶포스코인터내셔널의 구동모터코아, 현대기아차 유럽 최초 현지생산 전기차도 책임진다 (기사 바로가기)
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