전문가들은 세계적인 경제 불황에도 전동기 산업은 매년 10% 정도 꾸준하게 성장할 것으로 전망한다. 그 이유로 ▲최저 효율제(MEPS)로 말미암은 고효율 전동기로의 개체改替▲유압, 운송 기기의 유압 컴프레서와 내연기관을 전동기로 대체 ▲고정밀 위치 제어를 요하는 분야에서 직구동 전동기의 수요 증가 등을 꼽는다. 특히, 전동기는 기존 활용 분야뿐만 아니라 새로운 응용 분야로 그 범위를 넓히는 추세다. 그러나 우리나라는 전동기 생산액보다 수입액이 더 많고, 수입이 수출의 3배 이상이며, 기술 부족으로 극심한 무역 적자 현상을 나타낸다. 수입은 값비싼 특수 전동기가, 수출은 값싼 산업용 전동기가 주를 이룬다. 이에 따라 정부는 수입 대체 가능한 전동기부터 개발해 내수 시장을 넓히고, 이를 바탕으로 해외 시장을 개척하기로 했다. 《온실가스 감축 기술 전략 로드맵 2011- 전동기》에서 밝힌 전략 품목은 슈퍼 프리미엄 전동기(IE4), 고속 전동기, 직구동 전동기 등이다.

전기산업진흥회는《2012 국내외 전기산업 동향 및 전망》에서 2012년 우리나라 전기 산업이 경제 성장률 하락, 건설 및 사회간접자본(SOC)사업 감소, 원화 강세, 대수요처인 한전과 발전 자회사의 경영 적자로 말미암은 투자 불확실로 고전할 것으로 전망했다. 반면, 전동기 부문은 정부의 최저 효율제 시행에 따른 프리미엄급 전동기 보급확대로 2011년 대비 24.6% 증가할 것으로 전망했다.
국제에너지기구(IEA)는 플랜트 산업의 핵심 동력 장치인 고압 유도 전동기의 2015년 세계 시장규모를 30조 원 이상으로 예상했다. 고압 전동기는 최근 유럽, 중동, 중국, 인도 등을 중심으로 세계 시장 규모가 급증하는 추세다. 고압 전동기 세계 시장점유율이 높은 기업은 지멘스, ABB, 히타치 등 대기업과 중국 등의 신생 기업이다. 국가별로 독일, 일본, 프랑스, 영국, 스웨덴 등이 70% 이상을 점유한다.
우리나라 전동기 산업은 약 1조 원 규모로 효성중공업, 현대중공업, 하이젠모터 등 대기업과 중견기업이 고마력 · 고효율 전력 산업용 전동기 시장의 70∼80%를 점유한다. 그리고 에스피지, 일진중공업, 을지전기, 시대전기, 태양전기, 신명전기 등 중소기업이 저가 범용 소형 전동기 시장에서 경쟁하는 형태다. 대기업은 제작 및 생산 체계를 갖추고, 세계적인 영업망을 구축해 마케팅을 펼치는 반면, 중소기업은 협력 업체 형태로 고압 유도 전동기 제품 생산 시 코어 설계, 금형 개발, 회전자 다이캐스팅, 프레임 제작 등 부품을 제조해 완제품 주요 생산 업체에 공급한다. 또한, 핵심 부품 소재와 고정자 권선 절연 설계 등은 전문 소재 및 전문 기술 업체에서 담당하며, 관련 부품을 주요 생산 업체와 중소 협력 업체에 제공한다.
한국전기연구원은 "2010년 시행한 전동기 최소효율제 표시제에 따라 산업용 유도 전동기 시험이 증가하는 추세다"면서, " 정부에서 녹색 산업을 신성장 동력 산업으로 지정해 지원함에 따라 고효율 또는 프리미엄급 전동기 개발이 활성화돼 동 다이캐스팅 유도 전동기 연구 개발과 특수용 전동기인 초고속 영구 자석 전동기 시스템(15㎾, 12만rpm) 등의 연구 진행도 활발하다"라고 밝혔다.

 

고효율 전동기 기술 개발 현황 ■ 최처 효율제 시행에 따른 고효율 유도 전동기 상용화 기술 개발(0.75㎾∼7.5㎾) - 에너지자원기술개발사업(2007. 10∼2010. 9) ■ 프리미엄급 고효율 유도 전동기 개발 - 에너지자원기술개발사업(2008. 10∼2011. 9) •프리미엄급 고효율 삼상 유도 전동기 개발 •프리미엄급 고효율 단상 유도 전동기 개발 •프리미엄급 고효율 유도 전동기용 다이캐스팅 기술 개발 ■ 37㎾ 이하 공용 코어 기술 개발 - 에너지자원기술개발 사업(2009. 6∼2012. 5) •37㎾ 이하 공용 코어용 고효율 유도 전동기 기술 개발 •37㎾ 이하 공용 코어용 고효율 유도 전동기 금형 기술 개발 ■ 슈퍼 프리미엄급 동 다이캐스팅 제어용 유도 전동기 및 산업용 유도 전동기형 동기 전동기 개발 - 에너지자 원기술개발사업(2010. 6∼2013. 5) ■ 30㎾ 이하 다중 게이트 방식 동 다이캐스팅을 이용한 고속, 고효율 삼상 유도 전동기 개발 - 에너지자원기술 개발사업(2010. 6∼2013. 5) ※ 자료 : 대한전기협회, 《2011 전기연감》, <제4편 전기기기산업>

한국전기연구원 전동기 보유 기술 동 다이캐스팅 프리미엄 전동기 한국전기연구원 구대현 박사 연구팀이 2008년에 국내 최초로 개발한 '동 다이캐스팅 프리미엄 고효율 전동기'. 2005년부터 3년간 지식경제부 · 에너지관리공단의 과제 지원을 받아 ㈜시대전기, ㈜에스피지, ㈜성신 등 전동기 제조업체와 협력해 미국, 유럽 등 선진 제품과 비교해 10~20% 중량이 가벼우면서 동등 이상의 성능을 갖는 프리미엄급 고효율 전동기를 기존 알루미늄 다이캐스팅 기술과 새로운 동 다이캐스팅 기술을 이용해 개발한 것이다. 개발 당시 일반 고효율 전동기에 비해 효율을 높이고 체적을 줄이는 등 성능과 경제성 면에서 탁월하다는 평가를 받았다. 기술 특징 | 프리미엄급 고효율 전동기 개발에 있어 설계 기술, 해석 기술, 재료 기술, 생산 및 시험 평가 기술 등은 주요 기반 기술이다. 특히, 국내에서 처음 개발한 다이캐스팅 기술은 세계적으로도 고난이도 고부가가치 기술이다. 이러한 기술을 바탕으로 일반 효율 전동기에 비해 효율을 높이고 체적을 줄였다. 고토크 고추력 횡자속형 전동기 한국전기연구원 강도현 박사팀이 2007년에 개발한 '고토크 고추력 횡자속형 전동기'. 횡자속형 전동기는 자력선이 흐르는 평면이 전동기 이동 방향과 나란하게 놓인 전동기다. 종자속형 전동기에 비해 3차원적인 자력선 구조를 가지므로 다양한 형태와 고출력 전동기 개발이 가능하다. 기존에 저속에서 고토크가 필요한 회전기 응용 분야의 경우, 고속 회전기에 감속기를 결합해 사용해야 했기에 시스템 크기가 증가하거나 유지 보수가 어려웠다. 강 박사팀이 개발한 횡자속형 회전기는 특수 전동기의 한 형태로 저속에서 상대적으로 큰 힘을 내는 구조이므로 직축 구동이 필요한 공작기계용 전동기, 자동 도어, 무대 장비용 전동기, 구역 내에서 운행하는 유 · 무인 전동 차량 전동기, 승강기 주전동기 등 다양한 응용 분야에 적용함으로써 감속기 추가 설치로 말미암은 문제점을 해결할 수 있다. 정밀 위치 제어용 특수 전동기 한국전기연구원 정시욱 박사팀이 2011년에 개발한 자속 역전 선형 전동기(Flux Reversal Linear Motor). 선형 전동기는 반도체, IT, 디스플레이 분야 제조 설비에서 마이크로미터(㎛)급 정밀 위치 제어(1㎛=0.001㎜) 및 이송용 장비로 광범위하게 쓰인다. 그러나 영구 자석을 이용한 선형 전동기는 고정자에 값비싼 희토류 영구 자석(주로 소결 NdFeB)을 사용하는 형태기에 이송 거리만큼 영구 자석을 부착한 고정자를 사용해 영구자석 비용이 크게 증가하는 등 경제성에 한계가 있었다. 정 박사팀이 개발한 자속 역전 선형 전동기는 소량의 영구 자석을 이동자에 부착할 뿐, 고정자에는 영구 자석이 없는 형태다. 동일한 이송 거리를 기준으로 기존 선형 전동기보다 영구 자석의 사용량을 획기적으로 절감(최소 1/20 수준에서 수백분의 1수준)할 수 있어 대형화 추세인 선형 전동기 응용 시스템의 가격을 낮출 수 있다. 아울러 추력(선형 전동기의 진행 방향으로 작용하는 힘=추진력)의 변동이 적어 결과적으로 속도 변동이 적고 열을 적게 발산하는 특성으로 정밀 위치 제어용으로 적합하며, 고정자에 영구 자석이 없기에 철계 물질이 고정자에 부착되는 현상이 발생하지 않아 금속성 분진이 발생하는 곳에도 적용할 수 있다.

<Energy News>