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기술정보 (파트너링기술5)소형, 경량화 가능한 초고속 전동기/발전기

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 98회 작성일 21-01-13 17:09

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지난 2020년 7월 22일 13:30~16:30 창원컨벤션센터(603호~605호)에서 ‘유망기술파트너링’이 열렸다. 행사를 주최한 강소연구개발특구(한국전기연구원)는 중소·중견기업을 폭넓게  지원하고 있으며, 본고에서는 이날 발표된 ‘파트너링 기술’ 내용을 10회에 걸쳐 소개한다.

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기술 요약
기존의 고속 구동 시스템을 소형, 경량, 고효율화 시키는 고속 전동기 시스템이다.
기술 개요
•고속 회전이 요구되는 기존의 고속 구동 시스템은 증/감속기어를 이용하여 고속 회전을 얻는데, 이로 인해 구조의 복잡성, 유지보수성 결여, 시스템 효율 및 환경성 저하 등의 단점이 있다.
•기존 고속 구동 시스템 또는 발전 시스템의 단점을 극복하기 위해 직접 고속 회전을 이용함으로써 구동 시스템의 소형(출력 밀도 증대), 경량화, 고효율, 저소음, 유지보수성 및 환경성 개선 등의 특성을 얻을 수 있는 전동기/발전기의 고속화 기술이 필요하다.
•고속(초고속) 회전기 기술은 기존 구동 시스템의 효율을 10% 이상, 출력 밀도 2배 이상의 향상이 가능하여 에너지 절약 기술 및 신기술 창출, 산업 분야 및 에너지 분야에 요구되는 기술이다.

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기술 내용
•증속 기어 없이 직접 고속 구동이 가능하여 구동 시스템의 고출력/고효율을 얻을 수 있다.
•고속 구동 시스템의 소형/경량화로 설치 공간이 감소하고, 시스템의 단순화로 유지보수성 향상, 환경성 향상
•고속 회전기 요소 기술로는 고속 회전자 설계, 전자계 시스템 최적화 설계, 냉각 설계, 구조/진동 설계, 고 주파수 전력 변환 및 제어기 설계 등의
    다분야 복합 기술이 요구된다.
•기술의 상세 규격

  - 최대 출력 300kW, 최대 속도 40만 rpm의 터보 기기용 영구자석 동기 전동기/발전기 설계 기술 보유
  - 마이크로 가스 터빈 발전용 200kW, 6만 rpm급 동기 발전기
    - 터보 과급기용 3kW, 10만 rpm급 동기 전동기 및 제어기
    - 연료전지 과급기용 12kW, 12만 rpm급 동기 전동기 포터블 전원용 800W, 40만 rpm급 동기 발전기 및 컨버터
    - 60kW(2.5만 rpm)급, 30kW(1.5만 rpm)급, 기타 저용량 고속 유도전동기

기술 제품 대비 개선점
•고속 구동 시스템의 고출력/고효율화, 소형/경량화
•고속 전동기/발전기 효율 96% 이상(전기 손실 1.5~2%)
•구동 시스템 효율 10% 향상으로 에너지 절감
•공간 효율성 향상 : 설치 공간 50% 이상 감소
•시스템의 단순화로 유지보수성, 환경성 개선
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시장 전망
•온실가스 감축을 위한 친환경 기기들이 꾸준히 주목받고 있는 가운데 전동기 효율 향상, 풍력 발전, 전기 추진 선박, 전기자동차 등 회전기기가 적용되는 새로운 산업 분야에서 스마트화, IoT, 자동화 등 고효율 기술의 적용도 활발히 이뤄지고 있다.
•초고속 회전기는 일반 회전기에 비해 소형화와 경량화가 가능하고, 출력 밀도와 역률이 좋기 때문에 증/감속기를 사용하는 고속 동력 장치에 적용 시 에너지 효율을 높일 수 있어 시장 수요가 늘어나는 추세다.
•전기자동차 및 산업용 전동기를 고효율(고속) 전동기로 교체하는 수요가 성장을 주도한다.
•또한 초고속 회전기가 포함된 세계 전동기 시장은 2017년에 1,085억 달러 규모였으며, 연평균 6.2%의 성장률로 2023년에는 1,557억 달러 규모에 이를 것으로 전망된다.

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응용 분야
•일반 산업 분야 : △터보 과급기(터보 블로어/터보 압축기) △ 터보 펌프(가스 펌프/진공 펌프) △전동 터보차저 △공작기계용 스핀들 고속 전동기 △ 고속 연마기
•에너지 분야 : △가스 터빈 발전기/스타터 △항공/   선박용 고속 발전기 △ 플라이휠 에너지 저장 장치 △ 연료전지용 과급기
•의료기기 : △고속 원심분리기 △치아 가공기

 기술문의 : (055)280-1065