슈퍼 프리미엄급(IE4) 산업용 전동기 기술 첫 개발

전기연구원 전동력연구센터, 에너지핵심R&D로 성과

▲(왼쪽부터) 한필완·김동준·최재학 전기연구원 박사팀이 슈퍼 프리미엄급(IE4)급 산업용 전동기를 개발하고, 기술 확산을 위한 오픈 플랫폼 구축도 완료했다.

[이투뉴스] 국책연구원이 슈퍼 프리미엄급(IE4) 산업용 전동기 핵심 원천기술 개발에 성공했다. IE4 전동기는 국제전기기술위원회(IEC)가 효율에 따라 분류한 전동기 등급 가운데 울트라 프리미엄급(IE5)에 이어 두번째로 높은 등급의 고효율 기기다.

전기연구원(KERI)은 전동력연구센터가 산업용 전동기의 80%를 차지하는 15kW이하 전동기를 IE4급으로 높일 수 있는 원천기술을 개발한데 이어 중소기업이 관련 기술을 활용할 수 있도록 오픈 플랫폼을 구축했다고 19일 밝혔다. 

이번 연구성과가 안팎에서 주목받는 이유는 기술 난이도 때문이다. 전동기 등급은 일반(IE1), 고효율(IE2), 프리미엄급(IE3), 슈퍼 프리미엄급(IE4), 울트라 프리미엄급(IE5) 등으로 나뉘는데, IE3급부터 프리미엄이란 명칭을 붙을 만큼 기술 수준이 높다.

연구원 전동력연구센터는 수년간의 연구개발을 거쳐 IE3급 대비 효율이 1~2%p이상 높고, 에너지 손실은 20% 줄인 IE4급 전동기를 개발했다. 또 전자기술연구원, 생산기술연구원, 재료연구원 등과 협력해 중소기업도 접근 가능한 원재료로 IE4급 효율을 달성했다. 

여기에 더해 연구팀은 IE4급 전동기를 산업 현장에 확산·적용하기 위한 웹 기반 오픈 플랫폼을 구축해 일반에 공개했다.

기업이 고효율 전동기를 제대로 사용하기까지는 많은 연구개발 투자, 숙련된 전문가의 설계 능력, 고가의 외국산 해석 프로그램이 필요한데, 중소기업도 오픈소스 기반 해석프로그램을 활용해 낮은 비용으로 오픈 플랫폼을 누릴 수 있다.

앞서 2018년부터 우리나라는 산업 분야에 IE3급 전동기만 생산·판매하도록 하고 있고, 일부 선진국은 이미 IE4급 규제를 시작한 상태다.

산업용 전동기는 단일 기기로는 전 세계에서 전력을 가장 많이 소비하는 기기다. 우리나라의 경우도 전체 전력 소비량의 50% 이상을 전동기가 차지하고 있다. 전 세계 전동기 효율을 3%만 높여도 1GW급 원전 108기를 짓지 않아도 될만큼 절감효과가 크다.

이 때문은 많은 국가들은 저효율 전동기 퇴출 정책과 함께 고효율 전동기 사용을 의무화하고 개발에 막대한 예산을 투자하고 있다.

올해 기준 국내 및 글로벌 산업용 전동기 시장은 각각 20억 달러, 680억 달러 규모이며 연평균 성장률은 7.9%로 예상된다. 전문가들은 우리나라도 탄소중립 실현을 위해 2026년까지 IE4급 전동기 규제를 시행할 것으로 보고 있다. 

한필완 전기연구원 박사는 “전동기의 설계, 재료 활용, 생산 공정 데이터베이스 등을 제공하는 오픈 플랫폼을 통해 IE4급 산업용 고효율 전동기 기술에 대한 진입 장벽을 크게 낮췄다"면서 "국내 수요기업이 IE4급 고효율 전동기를 적극 도입해 에너지 위기에 대응할 수 있도록 정책적인 지원과 홍보가 필요하다"고 강조했다.

한편 이번 연구는 에너지기술평가원 에너지수요관리핵심기술개발사업 가운데 ‘차세대 고효율(IE4) 전동기 오픈플랫폼 구축 및 운영’ 과제로 이뤄졌다. 전기연구원은 프리미엄급 고효율 유도 전동기, 인버터 구동형 슈퍼프리미엄(IE4) 동기릴럭턴스 전동기 등 고효율 전동기 연구를 수행해 왔다. 

이상복 기자 lsb@e2news.com