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.

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.

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
 
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.

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