“도넛 모양 모터”가 전기차 시장에 혁명 불러올 것
전기모터는 일반적으로 스테이트(고정자)와 로터(회전자)로 구성되며, 로터가 스테이트 내부에서 회전하는 방식으로 작동한다. 그러나 최근 전기모터의 다른 설계 방식이 제기돼 화제의 중심에 섰다. 미국의 스타트업 회사 도넛랩(Donut Lab)은 일반적으로 쓰이는 설계를 구식이라 보고, 속이 빈 로터가 더 많은 장점을 제공할 수 있다고 주장했다. CES 2025에 참여한 도넛랩은 자사의 도넛 모양 모터가 총중량 40㎏으로 최대 833마력을 발휘할 수 있다는 발표를 내놨다.
100년이 넘는 시간 동안 전기모터는 스테이트와 로터로 구성된 전통적인 설계를 사용해왔다. 그러나 도넛랩은 기존 설계가 잘못되었고, 도넛형 모터가 훨씬 더 나은 해결책이라고 강조한다. 콤팩트한 로터 대신, 스테이트 내부에서 회전하는 두 번째 링(ring)을 활용하는 방식을 제안한 것이다.
도넛랩의 전기모터는 특이한 형태 덕분에 무게를 줄이고 토크를 높이며, 전반적인 성능을 개선할 수 있다. 해당 설계는 드론에서부터, 대형 트럭과 슈퍼카의 모터까지 확장이 가능하다. 도넛랩의 제품 중 가장 강력한 모터는 최대 845마력과 438㎏.㎙의 토크를 발휘할 수 있다. 놀라운 점은 모터의 무게가 40㎏에 불과하다는 것이다. 무게 대비 출력비가 15.75㎾/㎏으로, 항공기에 사용되는 최신 전기모터를 뛰어넘는, 세계 최고 수준의 출력 밀도를 자랑한다.
도넛 전기모터 아이디어가 어떻게 탄생했는지 궁금하다면, 도넛랩이 ‘버지 모터사이클(Verge Motorcycles)’에서 나온 브랜드라는 점을 주목해야 한다. 해당 브랜드는 이미 자체 설계한 허브리스(hubless) 전기모터를 사용해 모터사이클을 제작해왔다. 허브리스 모터 설계는 여러 전기차 스타트업들이 시도했지만 실패했던 바퀴 내 모터(in-wheel motor)의 효율적 구현을 다시 꿈꾸게 하는 방식이다.
그동안 주요 장애물은 무거운 무게로 인해 발생하는 큰 스프렁 질량이었다. 이 때문에 대부분의 전기차 브랜드는 기존의 콤팩트 드라이브 유닛을 선호해왔다. 실제로, 바퀴 내 모터를 사용하려 했던 ‘로즈타운 모터스(Lordstown Motors)’는 픽업트럭 ‘엔듀런스’의 비효율성으로 혹평을 받은 바 있다.
도넛랩 모터는 성능에 비해 질량이 매우 낮아 바퀴 내 모터로 적합한 설계를 갖췄다. 가벼운 무게뿐 아니라 전통적인 드라이브 유닛처럼 기어가 필요 없기 때문에 부품 수도 줄어든다. 이는 무게와 공간을 모두 절약할 수 있어, 유사한 성능의 기존 드라이브 유닛 대비 약 3분의 1 수준의 무게를 자랑한다.
하지만 40㎏은 여전히 일반적인 휠보다 훨씬 무거운 무게다. 이는 차량의 핸들링과 제동 성능에 영향을 미칠 수 있기에, “스프렁 질량이 적다"라는 도넛랩의 주장에 의문이 제기되고 있다. 이에 도넛랩 측은 “더 작고 가벼운 모터도 제작하고 있다"라며, “대부분의 차량을 충족 가능한 출력을 제공한다”라고 덧붙였다. CES에서 소개된 모터사이클의 모터는 201마력을 발휘하며, 무게는 단 21㎏에 불과하다. 도넛랩은 이 정도 성능은 후륜구동 구성을 포함해 스포츠 전기차에도 충분히 활용 가능할 것이라는 전망을 내놨다.
더드라이브 / 조윤주 기자 auto@thedrive.co.kr
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