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고효율 모터의 세계 최고수준 에너지효율성을 실증 혁신적인 나노결정 합금 NANOMET를 이용한 가전용 모터의 시험제작에 성공
이명규 2014-12-24 11:30:24

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<그림. 시험제작한 모터. (좌) 신나노결정 합금 NANOMET, (우) 특성평가용 모터를 적층한 고정자 코어
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

 

고효율 모터의 세계 최고수준 에너지효율성을 실증

 

- 혁신적인 나노결정 합금 NANOMET를 이용한 가전용 모터의 시험제작에 성공

 

도호쿠대학 초저손실 자심재료기술영역은 파나소닉주식회사 제조본부와 공동으로 세계에서 처음으로 신나노결정 합금 NANOMET를 이용한 모터를 시험 제작하고, 그 에너지효율성의 실증에 성공하였다. NANOMET를 모터에 적용한 경우, 그 고포화 자속밀도, 저손실 특징으로부터 가전제품의 소비전력 절감이 기대되었다.

시험 제작한 모터는 직경 약 70mm, 높이 약 50mm로 고정자에 NANOMET를 사용하고 있다. 이번 시험제작에는 제조면에서의 아이디어로 모터 구조를 크게 변화시키지 않고, 종래의 전자강판(규소강판)을 사용한 모터에 비해 전력손실을 대폭 삭감할 수 있다는 것을 확인하였다. 이 결과에 의해 도호쿠대학에서는 NANOMET를 실제 가전제품에 적용한 경우, 3% 이상의 효율개선이 예상되어 세계 최고 수준의 고효율 모터가 실현 가능하다는 것을 알았다.

에너지효율성 평가방법으로서는 완전히 동일한 모터 고정자를 NANOMET와 실제 가전제품에 탑재되어 있는 두께 0.35mm의 전자기 강판으로 제작하고 모터로서 조립한 후 동일 회전수로 회전시키는 주축에 대해 동일한 부하를 주어 그 때의 소비전력으로 비교하였다. 대표적인 모터 특성의 지표인 모터 효율은 일정한 운전조건에서 출력과 소비전력과의 비율로 계산한다.

평가결과 NANOMET를 탑재한 시험 제작 모터는 전자기 강판제 모터에 비해 손실이 약 70% 내려가 대폭적인 모터 효율 개선이 나타났다. 이것은 NANOMET가 가진 철손 특성이 가져온 결과이다. 이 결과를 바탕으로 도호쿠대학에서는 이 철손 저감률을 실제 가전제품에 탑재되어 있는 모터에 적용한 경우, 90%를 넘는 고효율 모터에서도 3% 이상의 효율개선 가능성이 있다고 계산하여 세계 최고 수준의 모터 효율을 달성할 수 있을 것으로 생각하였다. 이러한 NANOMET는 모터의 대폭적인 에너지효율성을 실현할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

이번에 NANOMET를 이용하여 에너지 손실이 상당히 적은 모터의 실용화 가능성을 실증하였다. 파나소닉 제조본부는 본 연구개발 성과에 의해 “톱 러너 방식”의 수치목표를 달성 가능한 가전제품의 실현 및 다양한 용도에 적용시키기 위해 연구개발을 가속하고 있다. 도호쿠대학은 신나노결정 합금에 대한 연구를 지속하여 에너지 효율화를 실현하기 위한 소재의 실용화를 목표하고 있으며, 모터 및 트랜지스터 등에의 응용연구를 추진하고 있다.

 

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr  

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