Nikkei Automotive_22.9 특집 요약 (p42-53)

차별화에 도전하는 전동 파워트레인
EV의 실용성이나 매력에 크게 영향

기존의 자동차 업체뿐만 아니라 신규로 참여하는 업체들도 포함해 시장 투입이 가속화되고 있는 전기자동차(EV). 그 차별화를 위해 최근 주목을 받고 있는 것이 전동 파워트레인이다.

기존과는 다른 방식의 모터를 구동용으로 채택하거나 동력전달장치를 연구하여 EV의 독자성을 높이려는 움직임이 두드러지기 시작했다. 차별화에 도전하는 전동 파워트레인의 동향을 살펴보았다.

Part 1. 다양화의 시대로
모터나 동력 전달로 선택지 증가

많은 기업이 전기자동차(EV)를 발매하는 가운데 중요성이 커지고 있는 것이 EV의 차별화이다. 이를 위한 하나의 방향성으로 눈에 띄기 시작한 것이 전동 파워트레인의 다양화 움직임이다. 구동용 모터나 동력전달계의 선택지를 확대함으로써 자동차의 용도와 특성에 따라 적절한 것을 탑재해 EV의 매력을 더욱 높이겠다는 의도이다.

EV의 전동 파워트레인은 동력원이 되는 구동용 모터, 이를 구동하는 인버터, 구동용 모터의 출력을 차축에 전달하는 동력전달장치 등으로 구성된다. 동력 성능이나 전비, 최대 충전 시의 항속거리(이하, 항속거리)와 더불어 정숙성, 쾌적성, 자동차 실내와 짐칸 넓이, 최저 지상고 등 EV의 실용성과 매력에 큰 영향을 주는 중요한 요소다.

예를 들어 모터 소리나 진동을 억제할 수 있으면 EV의 정숙성과 쾌적성을 높일 수 있다. 자동차 실내와 짐칸 넓이, 최저 지상고도 전동 파워트레인을 소형에 담을 수 있으면 확대가 가능해진다. 즉, 전동 파워트레인을 보다 적절하게 진화시킴으로써 EV의 차별화가 가능해진다.

그러한 시점에서 최근 눈에 띄기 시작한 것이 전동 파워트레인의 다양화이다. 그 중에서도 구동용 모터나 동력전달장치의 다양화를 위한 대응이 증가하고 있다.

-- 점점 더 많이 탑재되고 있는 EESM --
EV에서는 그동안 구동에 유도모터(Induction Motor, IM)를 사용하는 차종도 있었지만 영구자석식 동기모터(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)를 채택하는 경우가 일반적이었다. 그런데 최근 이들과는 다른 모터를 탑재하는 움직임이 늘고 있다.

대표적인 예가 닛산자동차의 신형 EV ‘아리야’와 프랑스 르노의 EV ‘Megane E-TECH Electric’이다. 양사가 공동으로 개발한 전기 여자식 동기모터(Electrically Excited Synchronous Motor, EESM)를 채택했다.

EESM을 사용함으로써 두 자동차는 고속 주행 효율을 높이고 정숙성을 향상시키며, 디스프로슘 등의 희귀 원소를 사용하는 위험을 줄이고 있다. 독일 BMW도 신형 EV ‘i7’에 EESM을 채택하고 있다.

EESM과 함께 EV의 구동용 모터로서 연구 개발이 진행되고 있는 것이 축방향 자속 모터(Axial flux Motor)이다. 독일 메르세데스-벤츠가 이 모터 기술을 보유하고 있는 영국 YASA를 인수하면서 주목을 받고 있다.

YASA에 따르면 이 모터는 일반적인 방사형 자속 모터(Radial Flux Motor)에 비해 로터의 직경을 크게 할 수 있다. 그로 인해 토크 밀도를 높일 수 있어 소형 경량화가 가능하다고 한다. 메르세데스-벤츠는 독일 베를린 공장에서 이 모터를 생산할 계획을 밝혔다. 'Mercedes-AMG' 브랜드의 컨셉트 EV 'Vision AMG'에서도 이 모터를 채택한다고 공개했다.

축방향 자속 모터에 대해서는 닛산과 르노도 적극적으로 연구하고 있다. 르노는 프랑스의 스타트업 와이랏(Whylot)과 제휴를 맺고, 25년부터 자동차용 축방향 자속 모터의 양산을 시작한다고 발표했다. 처음에는 하이브리드 파워트레인에 적용해 비용의 5% 절감을 목표하고 있다.

동력전달장치의 다양화에 대해서도 많은 부품업체가 기술을 개발하고 있다. 구체적인 예를 들면, 구동 모터의 소형화로 연결되는 고회전화를 염두에 둔 기어 노이즈 저감 기술이나, 전동 액슬(구동용 모터와 동력전달 기구, 경우에 따라서는 인버터를 일체화한 것)의 소형화에 공헌하는 기술, EV의 효율 개선이나 항속거리 연장에 기여하는 변속기를 내장한 전동 액슬 기술 등이다.

Part 2. 닛산 아리야의 선택
전기 여자식 모터를 구동에 채택

전기 여자식 동기모터(Electrically Excited Synchronous Motor, EESM)를 구동 모터에 채택한 닛산자동차의 EV ‘아리야’. 그 배후에는 EV의 차별화나 리스크의 경감 등이 있었다.

Part 3. 차별화의 그늘에 ‘낡고 새로운’ 기술
동력전달장치가 진화를 견인할까?

EV의 실용성이나 매력에 크게 영향을 주는 것 중 하나가 전동 파워트레인이다. 그 중에서도 중요한 역할을 할 것으로 기대되는 것이 동력전달장치이다.

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