일본산업뉴스요약

첨단기술
모터의 성(省)에너지화
EV∙로봇 등 수요 증가

모터는 공업기계나 가전제품 등에 폭넓게 사용되며, 전체 전력소비량의 약 절반을 차지한다. 고효율이 실현되면 전력소비량이 감소하고, 지구온난화 방지에도 도움이 될 것이라는 기대를 모으면서도, 신기술은 거의 없을 것이라고 생각하고 있었다. 그러나 교토대학과 일본전산(Nidec)이 에너지 효율을 대폭으로 높인 모터의 개발에 착수하는 등, 지금까지 없었던 성(省)에너지화의 움직이기 나오기 시작하였다.

「독창적인 연구로 세계의 최고가 되겠다」. 교토대의 야마기와(山極) 학장은 4월, 일본전산의 나가모리(永守) 회장과 공동으로 개최한 기자회견장에서, 양자가 기부 강좌를 만들어 성에너지모터의 공동 개발에 착수한다고 선언하였다. 기간은 2017년부터 5년간이다. 강좌를 담당하는 교토대의 나카무라(中村) 교수는「학술적인 관점에서 모터의 회전원리를 처음부터 재고하여 혁신적인 연구를 추진한다」고 힘주어 말한다.

모터는 1830년대에 자속(磁束)의 변동으로 기(起)전력이 생겨나는「전자유도」의 발견에서 탄생하였다. 1900년까지 교류모터 등의 등장으로 산업용으로서 급속하게 보급되었다. 현재 효율은 90%를 넘는다. 충분히 연구 개발되었다고 생각되지만, 나카무라 교수는 원리에서부터 재고하는 이유에 대해「모터의 수요가 앞으로 급속하게 증가하기 때문이다」라고 설명한다.

모터가 소비하는 전력량은, 전세계의 전력 수요 중 52~57%를 차지한다. 앞으로 전기자동차(EV)나 로봇, 드론 등이 보급되면 비율은 더욱 증가할 것이기 때문에 효율화가 급선무다. 만약 효율이 1포인트 높아지면 단순계산으로도 100만 kW라는 원자력발전소 1기분에 상당하는 전력량이 감소한다. 일본전산의 중앙모터기초기술연구소 후쿠나가(福永) 소장은「모터의 효율화로 발전(發電)도 크게 변혁할 수 있다」라고 강조한다.

강좌에서는 새로운 원리에 근거한 모터 개발을 목표로 한다. 그 중 하나가 전기가 흐르는 코일의 위치 등을 변경하는 것이다. 코일은 모터의 회전력을 크게 좌우하며, 자석과의 위치나 거리, 회전 수 등으로 효율이 향상될 여지는 있다. 어느 자동차회사가 코일에 관한 특허를 출원하는 움직임도 있어, 연구 개발은 차분히 진행되고 있다.

또 다른 하나는 IT를 구사한 모터다. 모터는 최고출력으로 회전하면서 기어 등으로 출력을 제어하며 운전하는 경우가 많다. IT로 수요 측의 정보를 전달, 회전 수를 아주 정밀하게 제어하면 소비량이 감소한다. 후쿠나가 소장은「모터가 서로 대화를 시작하게 된다」고 비유한다. 똑똑한 모터가 실현될 가능성도 있다.

모터의 성에너지화를 둘러싼 세계적인 경쟁은 치열하다. 2010년 이후, 유럽이나 미국, 중국, 한국은 모터의 효율 규제를 속속 도입. 국제 규격의 성에너지 기준인「IE3」에 준거한 산업용 모터의 출하를 의무화했다. 일본도 드디어 2015년에 톱 러너 규제를 도입하였다. 미쓰비시전기는 독자적으로 개발한 철심이 휘어지는「포키포키 모터(펼친 철심에 코일을 감은 후 둥글게 만든 모터)」를 개량하고 있다. 후지전기 등도 개발을 서두르고 있다.

규제의 도입으로 산업용 모터의 수요는 증가할 것으로 전망하고, 세계의 기계회사 등은 개발에 총력을 기울이고 있다. 온난화 방지 기술의 경우도 모터의 연구 개발이 주요 전쟁터가 될 것 같은 기세다.

과제는 인재 육성이다. 모터는 화려하지 않은 수수한 연구 분야다. 나가모리 회장은「모터 기술자가 부족하다」라며 강좌를 개설한 목적을 설명한다. 야마기와 학장에 따르면, 교토대의 모터연구강좌는 20~30년 만이다. 규제로 뒤쳐진 일본은 산학연대에 의한 혁신적인 모터 개발로 반격을 노린다.

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