전기차의 심장, 전동기에 대해 알아보자
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전기차의 심장, 전동기에 대해 알아보자
  • 모토야
  • 승인 2021.08.10 18:33
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기후위기가 가시화되어감에 따라 1백년 넘는 자동차의 역사동안 사용되었던 내연기관이 점차 퇴출의 수순을 밟고 있다. 특히 근 몇 년간 순수 배터리와 전동기만으로 구동하는 전기차가 빠른 속도로 보급이 이루어지고 있는 실정이다. 여기에 수소 연료전지를 사용하는 방식의 전기차의 보급도 늘고 있다.

전기차의 동력원은 당연하게도 전기 모터(이하 전동기)다. 전동기는 크게 '직류전동기'와 '교류전동기'의 두 가지로 나뉜다. 직류전동기는 말 그대로, 직류(DC)전류를 사용하는 전동기이고 교류전동기는 교류(AC)전류를 사용하는 전동기를 말한다.

직류전동기는 통상적으로 브러시를 사용하는 형태이며, 기동토크가 크고 제어가 교류전동기 대비 간단하다. 하지만 브러시의 회전에 의한 마모와 오염, 소음 등으로 인해 속도와 동력성능에 한계가 있어, 전기차의 동력원으로는 잘 사용되지 않는다. 따라서 전기차에 주로 사용되는 전동기는 교류전동기다.

교류전동기는 교류전류를 사용하는 모터로, 구조에 따라 유도전동기와 동기전동기의 두 가지로 나뉜다. 그 중에서도 전기차에는 동기 전동기를 가장 널리 사용된다. 동기 전동기는 전력 소비 효율이 우수하고 소음이 적으며, 출력밀도가 높으며, 구조 상 정속으로 회전시키기에도 유리하기 때문에 전기 자동차를 위한 동력원으로서 널리 사용되고 있다.

단, 교류전동기는 직류전류를 사용하는 배터리에서 전력을 끌어와야 하기 때문에 별도의 인버터를 필요로 하며, 직류전동기에 비해 제어장치가 훨씬 복잡해진다. 이는 배터리 가격과 더불어 전기차의 제작단가를 높이는 주된 요인 중 하나이며, 전기차 사업의 진입장벽을 높이는 요인이기도 하다. 

전기차의 모터는 차량의 특성이나 개발 방향에 따라, 다양한 형태로 적용된다. 가령 현대자동차의 아이오닉5나 테슬라 모델S 등과 같은 경우에는 전기 모터를 전륜 차축과 후륜 차축에 각각 1기씩 탑재하여 듀얼 모터 시스템을 구성한 상시사륜구동을 적용하고 있으며, 르노 조에나 닛산 리프, 쉐보레 볼트EV 등은 전륜차축에 모터를 탑재하여 전륜구동 방식으로 구동한다.

수소를 연료로 사용하는 연료전지자동차의 경우에도 최종 구동에는 전기모터를 사용한다. 현대자동차의 수소연료전지자동차 넥쏘의 경우에는 전기모터를 전륜 차축에 배치한 전륜구동계를 기반으로 하며, 일본 토요타자동차의 신형 수소차 미라이(MIRAI)의 경우에는 두 개의 전기모터를 전륜과 후륜에 각각 배치하여 상시사륜구동 시스템을 구성한다.


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