고유가 극복 프리미엄급 고효율 전동기로

기존 전동기 70% 교체시 연간 3864억원 절감

고효율 전동기 구조(출처:Baldor社 catalog)

전기소비의 주범인 전동기의 효율을 높여 실효성 있는 에너지 절감대책의 하나로 주목받을만한 프리미엄급 전동기 기술이 국내 최초로 개발됐다.

한국전기연구원 구대현 박사 연구팀은 2005년부터 3년간 지식경제부와 에너지관리공단 지원으로 선진국 제품 보다 성능도 뛰어나고 중량도 10~20% 가벼운 전동기 기술을 개발했다고 밝혔다.

기존 알루미늄과 새로운 동(銅) 다이캐스팅(Die-casting:주조) 기술을 이용해 만든 금번 기술은 성능과 경제성 면에서 탁월하다는 평가를 받고 있다. 

특히 기존 전동기보다 4~5% 높은 효율을 갖는 전동기로서 전기를 많이 쓰는 분야에서 이번 전동기로 교체할 경우 연간 수천억원의 에너지를 절감할 수 있다.

지난해 기준 국내 전체 전력사용량 36만8605GWh 중에서 약 60%인 22만3163GWh가 기존 전동기로 소비되고 있다.

평균 효율을 4% 높인 프리미엄급 고효율 전동기로 기존의 전동기의 70%를 대체한다면 약 약 3864억원에 해당하는 4954GWh 전력을 절감할 수 있다.

더욱이 늘어나는 전력수요를 충족하기 위해 필요한 발전소와 건설 부지선정, 공사기간 등을 감안하면 경제적 파급효과는 수조원이 넘을 것으로 관측하고 있다. 

이번 고효율 전동기에 적용된 동 다이캐스팅은 핵심기술로서 케이지 재질은 알루미늄을 사용하고 있으나 구리(동)을 사용하면 알루미늄 보다 도전율이 높아서 회전자 케이지에서 발생하는 열손실을 대폭 줄일 수 있는 장점을 갖고 있다.

회전자 케이지는 회전자 철심의 원형 또는 사각형 모양의 반폐홈(semi closed slot)에 알루미늄 또는 구리를 다이캐스팅해 만든 것이다.

다이캐스팅은 필요한 주조형상에 완전일치하도록 가공한 금형(金型)에 알루미늄 또는 구리를 넣어 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법이다. 동 다이캐스팅은 일반적으로 유도전동기 회전자에 다람쥐 쳇바퀴 모양이 주로 쓰인다.

치수가 정확하므로 다듬질할 필요가 거의 없는 장점 외에 기계적 성질이 우수하고 대량생산이 가능하다. 제품으로는 주로 자동차부품이 많고 전기기기와 광학기기, 방직기, 건축, 계측기의 부품 등도 있다. 

그러나 이번 기술은 알루미늄(660℃) 보다 구리의 용융점(1084℃)이 높아 기술적으로 다이캐스팅해 양산하기에 많은 한계가 있었다.
금형 재질 또한 높은 온도를 고려해 특수 재질로 제작돼야 하는 등 고난도의 제작기술이 필요해 선진국에서도 동 다이캐스팅을 적용해 전동기를 제작한 사례가 드문 상황이다.

김준성 기자 fresh@