3D프린팅으로 고성능 모터 만들었다

기계연구원, 차세대 모터 3D프린팅 기술 개발
설계, 소재, 공정, 장비 등 전주기 기술 개발
금형 제작 없이도 복잡한 구조의 모터 만들어내
로봇, 전기차, 모빌리티 분야에 적합한 모터

3D프린팅 기술로 만든 축방향 자속 모터. 기계연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국기계연구원 자율제조연구소 3D프린팅장비연구실 하태호 박사팀은 국내 최초로 자성체 3D프린팅 기술을 이용해 고성능 모터를 만들었다고 3일 밝혔다.

자성체 3D프린팅 전용 장비개발과 특화설계로 금형 없이 복잡한 구조의 모터를 만들었다. 이 모터는 출력 밀도 2㎾/L 이상의 성능을 갖춘 500W급으로 제한된 공간에서 높은 토크와 출력을 요구하는 로봇, 전기차, 모빌리티 분야에 적합한 축방향 자속 모터다.

하태호 박사는 "최근 다양한 산업 분야에서 고성능 모터 수요가 급증함에 따라, 높은 설계 자유도를 제공하는 3D프린팅 기술을 적용하면 기존 부품 대비 성능을 극대화할 수 있을 것"이라고 예상했다. 또한 "금형과 공정, 설비 간소화로 비용 절감이 가능해져 다품종 소량생산 패러다임 전환에도 기여할 전망"이라고 말했다.

기계연구원 자율제조연구소 3D프린팅장비연구실 하태호 책임연구원 연구팀이 차세대 모터 3D프린팅 앞에서 제작한 자성체를 선보이고 있다. 왼쪽부터 하태호 책임연구원, 최준필 선임연구원, 신동운 선임연구원. 기계연구원 제공

연구진은 한국재료연구원 김태훈 책임연구원 연구팀, 가천대학교 김원호 교수팀 등과 협력해 설계, 소재, 공정, 장비를 아우르는 자성체 특화 3D프린팅의 전 주기적 기술을 개발했다. 이를 통해 동일 크기에서 더 높은 출력을 내는 고성능 모터 제작이 가능해졌다.

이 기술의 핵심은 자성체 성질을 극대화하는 3D프린팅 장비를 개발해 금형 제작이 필요 없고, 2차원 형상 제약을 극복해 모터 성능 한계를 넘어설 수 있다는 점이다.

기존 모터는 전기강판 적층이나 분말성형 방식으로 제작해 금형 사용이 필수적이고, 제작 형상 제약이 많아 성능구현에 한계가 있었다. 또한 금형 제작과 재료 손실로 인해 비용이 증가하고 환경 문제가 발생하는 등 새로운 기술 혁신이 필요했다.

하 박사는 "이번 자성체 3D프린팅 기술은 기존 제조 방식을 뛰어넘는 혁신적 기술로 차세대 고성능 모터 제작의 새로운 가능성을 열었다"며, "향후 자성체뿐만 아니라 고기능성 소재 3D프린팅 기술과의 결합을 통해 첨단산업 분야로의 확장을 계속해 나갈 것"이라고 밝혔다.

[e-mail] 김만기 기자