전기자동차의 넘버2 모터(Motor)

오늘은  반도체, 재료, 및 비즈니스 시장(Business Market) 소식 중,

전기자동차의 넘버 2인 모터(Motor)에 관한 간략한 내용입니다. 참조만 부탁드립니다.

 

 

 

모터는

 

전기에너지를 인가해, 회전자(Rotor)를 회전시켜 기계에너지로 변환하는 장치입니다.

 

모터의 회전력을 높이기 위해서는 자력 및 전류가 강해야 합니다.

 

 

 

 

모터 내부에는 많은 구리선으로 구성되는데, 절연 성능이 중요합니다.

 

일반 전선처럼 피복하면, 모터면적이 커지기 때문에, 바니쉬를 얇게 코팅한답니다.

 

모터 내부를 봤지만, 구리선이 반짝반짝 빛나는 것을 볼 수 있었는데, 그것이 절연 강화를 위한 바니쉬 코팅이었던 것입니다.

 

뿐만 아니라, 자기력을 위해 영구자석을 사용하는데, 영구자석 소재인 네오디뮴(Neodymium) 가격이 많이 상승했을 것으로 추정합니다.

 

 

 

 

현재 모든 전기차들은 교류(AC) 모터를 채택한다는데, 이유는,

 

소음과 내구성이 좋고, 제어 기술이 발달해 정교한 컨트롤이 용이하며, 고속화에 유리하답니다.

 

 

 

참고로, 직류(DC)모터는 고정자의 전극을 마이너스와 플러스로 바꿔주기 위한 브러시가 필요합니다. 

 

구조상 모터 내부의 브러시와 정류자가 회전 시 접촉하면서 작동되는데, 

 

이때 브러쉬가 닳아서 자주 마모되기 때문에 자주 교체해야 합니다

 

이런 단점을 극복하기 위해 브러시리스 DC 모터 (Brushless Direct Current motor, BLDC Motor)를 개발되기도 했습니다.

 

요즘 나오는 BLDC 선풍기가 이렇게 만든 직류모터를 채용한 것입니다.

 

그래서 직류모터는 안정성이 중요한 자동차에 사용하기 적합하지 않은 것이죠.

 

 

 

 

 

 

 

그런데, 배터리는 직류 전원입니다.

 

따라서, 직류를 교류로 바꿔주는 인버터(Inverter)가 필요합니다, 즉 인버터 파워입니다.

 

참고로, 교류를 직류로 바꿔주는 것을 컨버터(Converter)라고 합니다.

 

 

 

 

인버터는 모터 제어의 핵심기술입니다.

 

전비(전기에너지1 kWh로 주행할 수 있는 거리), 즉 효율과 직접적으로 관련 있습니다.

 

 

 

 

여기서, 인버터에 사용되는 차세대 전력반도체 내용이 나옵니다.

 

실리콘 카바이드 (SiC), 질화갈륨 (GaN), 갈륨옥사이드 (Ga₂O₃) 재질 반도체입니다.

 

 

 

현재로서는 2개의 바퀴에만 동력이 전달됐던 2륜 구동 전기차가 대부분입니다.

 

향후에는 고성능의 4륜 구동 전기차 수요가 늘어날 것으로 예상한답니다.

 

4개의 모터가 장착되는 4륜 구동 전기차는 제자리에서 180도 방향 전환이 가능하여, 회전반경이 짧은 자동차가 될 것입니다.

 

 

 

 

이 정도로 모터의 중요성을 나타내는데,

 

사용처로는 전기차와 로봇과 도심 항공 교통 (Urban air mobility) 분야에 공통으로 들어가는 핵심 부품입니다.

 

 

 

 

현재의 전기자동차의 원가 구성은 대략 아래와 같답니다.

 

배터리가 59%, 모터가 17%, 차체가 5%, 샤시가 9%, 그리고, 10% 정도가 기타의 구성으로 된답니다.

 

 

 

 

모터 시장 전망은 아래와 같은데, 2030년이 되면 전기차가 대세가 되겠네요.

 

구동 시스템 시장(모터, 인버터, 감속기)은 2020년 5조 원 -> 2030년 60조 원

 

전기차 1대당 구동 시스템 평균 단가는 2020년 210만 원 -> 2030년 110만 원

 

 

 

 

현대차,

E-GMP (Electric-Global Modular Platform)에서 차체 및 구동 시스템도 혁신으로 이끌어내는 것이 예상됩니다,

즉 모터, 인버터, 감속기를 하나의 부품으로 구성하는 것입니다.

 

 

 

현대모비스,

구동시스템 내재화 확대에 맞춰 모터, 인버터, 감속기 일체화된 구동 시스템을 대구에 전기차 구동시스템 생산기지 구축 중입니다.

 

 

 

LG전자,

마그나와 협력하여 LG전자의 모터기술과 마그나의 자동차 엔지니어링으로 전기차 구동시스템 공략 전망됩니다.

 

 

 

SNT모티브,

모터 매출 비중 2022년 49%까지 상승 전망(2020년 39%)이며, 구동모터 영역에서 기술과 경험을 많이 쌓아왔습니다.

 

구동모터의 경우 포스코 로부터 모터 코어와 LS로부터 권선을 조달받아 구동모터를 제작 공정을 담당하고 있으며, 이것을 모비스로 보내 인버터와 감속기를 조립하고 있답니다.

 

 

 

발췌 - 한국투자증권