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얼마 전까지 내연기관을 타다가 전기차로 갈아 타게 되었습니다.
실제로 운행을 하다보면 차량의 움직임이 매우 다른 것을 느낄 수 있습니다.
결국 바퀴를 굴리는 장치인데 왜 이렇게 차이가 날까요?
엔진과 모터
위 커브 그래프와 같이 내연기관은 엑셀을 밟으면 점차 토크가 증가하게 됩니다
그러나 전기차는 엑셀을 밟자마자 최대 토크가 가해집니다.
이 차이는 정지된 차량의 가속도 크기 차이로 나타나게 됩니다.
중저속에서 전기차의 펀치력은 내연기관보다 훨씬 뛰어나게 됩니다.
또한 간단하게 전기모터의 힘을 동력으로 이용이 가능하게 되어 에너지 효율도 매우 높습니다.
미국 오크리지 연구소에서 측정한 결과 내연기관차는 에너지의 17%를, 전기차는 37%를 이용한다고 합니다.
교류 모터와 직류 모터 (AC vs DC)
전기차의 전기 모터는 구동방식에 따라 교류(AC), 직류(DC)로 나뉩니다.
현재 가장 많이 쓰이는 모터는 교류(AC)입니다.
그런데 전기차의 배터리를 직류(DC)를 사용하고 있어서 중간에 직류를 교류로 바꿔주는 인버터가 필요합니다.
굳이 인버터까지 사용해서 교류 모터를 쓰는 이유는 무엇일까요?
직류 모터에는 Brush라는 부품이 들어갑니다.
Brush는 정류자와 접촉하여 전동기 내부회로와 외부회로를 연결하는 부품입니다.
간단히 말해서 모터에 돌아가는 부분과 돌아가지 않는 부분을 연결하는 부품으로 지속적인 마찰이 됩니다.
따라서 마모가 일어나 교체가 필요하고 소음 및 분진이 발생할 수 있습니다.
전기차의 모터는 정밀 부품인데 그 안에 교체가 필요한 소모품을 넣는 것은 단점이 되기에 현재 교류 모터가 주로 사용되고 있습니다.
그리고 가장 큰 문제는 차량용으로 사용하기에 매우 고가입니다.
따라서 양산차에 사용하기 어렵습니다.
유도 모터와 영구자석 모터
다음은 유도 모터와 영구자석 모터입니다.
현재 두가지 기술을 전부 사용하고 있습니다.
일반적으로 영구자석모터는 사이즈를 줄이기 어렵고 비싼 희토류를 사용하기 때문에 비용이 높습니다.
그러나 영구자석모터는 회전자에 자석을 이용하기 때문에 더 높은 에너지 출력 밀도를 갖고 속도 제어도 쉽습니다.
테슬라 모델3의 경우 주로 사용하는 모터인 후방 모터는 영구자석모터, 가끔 사용하는 전방 모터는 유도 모터를 사용합니다.
어째서 이 두 모터가 차이가 나는걸까요?
모터는 회전하는 부분과 고정된 부분으로 나눌 수 있습니다.
회전하는 부분은 실제로 토크가 발생하는 부분입니다.
이때 회전자가 영구자석이면 영구자석모터, 자석이 아닌 구리나 알루미늄을 이용한 원판을 사용한다면 유도모터입니다.
부품 재료에 따라서 두 가지로 나뉘게 됩니다.
테슬라도 초기에는 유도모터를 주로 사용했으나 모델3부터는 영구자석모터를 사용하기 시작하였습니다.
아마 기술적인 문제가 해결되어 영구자석모터를 사용할 수 있게 된 것 같습니다.
미래의 전기자동차가 계속 교류 모터를 사용할지,
또한 유도모터와 영구자석모터 중 무엇을 주로 사용할지는 시간이 알려줄 것 같습니다.
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