기계연, 금형 없는 복잡한 모터 구조 구현

한국기계연구원이 국내 최초로 자성체 3D프린팅 기술을 개발하며 고성능 모터 제작의 새로운 가능성을 열었다. 금형 없이 복잡한 모터 구조를 구현하고 출력 성능을 크게 향상시키는 혁신적인 접근법으로 주목받고 있다.

기계연 자율제조연구소 3D프린팅장비연구실의 하태호 책임연구원 연구팀은 한국재료연구원과 가천대학교와의 협력을 통해 설계, 소재, 공정, 장비를 아우르는 자성체 특화 3D프린팅 기술을 개발했다. 이를 통해 동일 크기의 모터에서 더 높은 출력과 효율성을 달성할 수 있게 됐다.

특히, 자성체 물성을 극대화하는 3D프린팅 장비 개발로 금형 제작이 필요 없어졌으며, 2차원 형상의 제약을 극복해 모터 성능의 한계를 뛰어넘었다. 이 기술은 축방향 자속 모터(Axial Flux Motor) 개발에 적용돼 2.0kW/L 이상의 출력 밀도를 가진 500W급 고성능 모터를 구현하는 데 성공했다.

전통적인 모터 제조는 전기강판 적층이나 분말성형 방식에 의존했으며, 금형 제작 및 복잡한 공정으로 인해 제작 비용 증가와 환경 문제가 발생했다. 개발한 3D프린팅 기술은 이러한 문제를 해결하며 고성능 모터가 필요한 로봇, 전기차, 의료기기 등 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 제시하고 있다.

이 기술은 설계의 자유도를 높이는 동시에 금형 및 공정을 간소화해 비용 절감 효과를 제공한다. 또한 다품종 소량생산 체제 전환에도 기여하며, 산업 전반에 걸쳐 높은 유연성을 발휘할 것으로 예상된다.

하태호 책임연구원은 “자성체 3D프린팅 기술은 기존 제조 방식을 뛰어넘는 혁신적 성과로, 차세대 모터 제작의 새로운 기준을 제시했다”며 “앞으로 자성체뿐 아니라 고기능성 소재 3D프린팅 기술과의 융합을 통해 다양한 첨단산업 분야로의 확장을 이어갈 것”이라고 밝혔다.

한편 연구는 기계연 기본사업 ‘차세대 고성능 모터 개발을 위한 3D프린팅 장비 개발’ 과제와 한국연구재단의 ‘적층제조공정 특화 자성 분말소재 및 형상자유도 활용 모터 설계·제작 3D프린팅 공정기술 개발’ 과제의 지원을 받아 진행됐다.