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친환경차 모터의 효율을 높이는 비결!

e Autopos 언박싱 2

친환경차 모터의 효율을 높이는 비결!

2021/04/08
자동차 산업에도 친환경 바람이 불고 있다. 다가올 그린모빌리티 시대를 대비해 포스코는 친환경차 통합 브랜드 ‘e Autopos’를 선보였다. e Autopos에는 포스코의 어떤 기술력과 솔루션이 숨어 있는지 그 면면의 이야기들을 뉴스룸이 특집 시리즈로 전한다.

포스코의 친환경차 제품 솔루션 통합 브랜드 e Autopos 언박싱 두 번째 시간! 지난번 친환경차의 차체와 섀시에 적용된 e Autopos 솔루션을 살펴본 데 이어 이번엔 구동모터를 자세히 들여다보도록 하겠다. 친환경차의 구동모터는 내연기관차의 엔진, 사람으로 따지면 심장과 같은 역할을 한다. 자동차를 실질적으로 움직이게 만드는 중요한 부품이라는 말인데, 과연 구동모터에는 어떤 e Autopos 솔루션이 쓰였을까? 지금부터 함께 알아보자!

l e Autopos의 구동모터 소재 솔루션, ‘전비(전기자동차의 효율)’ 높이는 Hyper NO!

이번에도 언박싱에 앞서 박스 위에 적힌 설명 표부터 살펴보겠다. 오호라~ 친환경차 구동모터에 적용된 e Autopos 솔루션은 ‘Hyper NO’로군! 친환경차의 심장을 뛰게 하는 Hyper NO는 어떤 소재이고, 여기에 포스코의 어떤 기술력이 더해졌는지 박스를 열어 차근차근 알아보도록 하자.

박스를 열자 원통 모양의 구동모터가 등장했다. 앞서 언급했듯 구동모터는 내연기관차의 엔진에 해당하는 부품이다. 내연기관차의 엔진이 화석연료를 에너지원으로 쓴다면, 친환경차의 구동모터를 움직이는 힘은 ‘전기’다. 전기를 덜 쓰면서 모터를 더 많이 회전시킬 수 있다면 에너지 효율이 좋아지고 환경에도 도움이 될 터! 이에 포스코는 구동모터의 고정자 철심(Stator Core)과 회전자 철심(Rotor Core)에 쓰이는 특별한 소재를 개발했다.

박스 위 설명표에서 본 Hyepr NO가 바로 그 주인공. Hyper NO는 포스코가 만든 무방향성 전기강판으로 전력 손실이 낮아 구동모터의 효율을 향상시키는 데 도움을 준다. 무방향성 전기강판은 모든 방향으로 전력손실이 균일한 강판으로 회전자 철심이 회전하는 모터 등 회전기기의 소재로 제격이다. 무방향성 전기강판에는 등급이 있는데, 철손*량에 따라 철손값이 3.5W/kg(1.5T/50Hz)이하일 때 Hyper NO로 구분이 되고, 철손값이 낮은 Hyper NO로 구동모터를 제작하면 모터 효율이 상승한다.

포스코 Hyper NO는 전기에너지를 회전 에너지로 변화시키는 과정에서 필연적으로 생기는 에너지 손실을 최소화하고 효율성을 높일 수 있도록 개발돼 기존의 전기강판 대비 에너지 손실이 30% 이상 낮다. 전기강판은 두께가 얇을수록 철손량이 줄어드는데, 포스코는 Hyper NO 두께를 0.15mm까지 초극박 생산이 가능해 더 낮은 철손을 구현할 수 있다.

*철손(Core Loss): 철심이 들어 있는 기기에서 발생하는 전력 손실. 전기강판의 철손량이 낮을수록 에너지 손실이 적다.

여기서 잠깐! 구동모터의 원리는?

전기의 힘을 기계적인 힘으로 변환하는  친환경차의 심장 구동모터. 그 원리에는 플레밍의 왼손 법칙이 숨어있다.

플레밍의 왼손 법칙은 전기를 이용해서 자기장을 만들어 내는 원리이다.

구동모터 내부에는 고정된 S극과 N극 자석이 있는데, 축을 중심으로 회전하는 코일에 전기를 흘리면 생성되는 자기장이 모터 내부에 고정된 자석의 같은 극은 밀고 다른극은 당기면서 회전하게 되는 것!

즉, 전류에 의한 자기장과 자석 간 힘에 의해 운동에너지로 변환되는 것이다.

l e Autopos의 구동모터 기술 솔루션, 셀프본딩!

구동모터의 코어는 전기강판을 여러 층 겹쳐 만든다. 앞서 설명했듯이 전기강판이 얇을수록 모터의 효율이 향상되지만 머리카락처럼 얇은 강판을 빠르게 회전시키려면 판들을 차곡차곡 쌓아 결합해 회전시킬 수 있는 하나의 덩어리로 만들어야 한다. 기존에는 용접으로 강판을 붙여 썼는데 용접은 전기강판의 전자기적 특성을 저하하는 문제가 있었다.

이에 포스코는 ‘셀프본딩(self-bonding)’ 기술을 개발했다. 셀프본딩은 접착제와 같은 기능을 하는 코팅을 전기강판 표면에 적용하는 방식으로, 전기강판의 전자기적 특성은 저하하지 않고 판들을 밀접하게 접합할 수 있어 철손은 물론 판과 판 사이 들뜸으로 인한 소음까지도 줄였다.

포스코는 글로벌 완성차사와 부품사에 전기강판 및 이용 솔루션을 직접 제공하는 등 네트워크 강화를 통해 판매를 확대중이다.

한편, 포스코SPS는 전기강판으로 구동모터코아를 생산해 부가가치를 높이고 있으며, 포스코인터내셔널도 국내외 판로 확대에 힘을 보태고 있다.


오늘의 언박싱은 여기까지! 포스코의 e Autopos 솔루션이 적용된 구동모터는 전력 손실이 낮고 에너지 효율이 높아 경제성과 친환경 두 마리 토끼를 다 잡을 수 있다. 내연기관차를 고를 때 ‘연비’를 꼼꼼히 따지는 것처럼 ‘전비(전기자동차의 효율)’가 좋은 친환경차를 찾는다면 구동모터에 e Autopos 솔루션이 적용되어 있는지 확인해야겠는 걸? 다음 언박싱에는 배터리팩 강재 및 배터리용 소재에 쓰인 e Autopos 솔루션을 파헤쳐 보도록 하겠다!

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