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중소기업 기술로드맵 조회결과

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EV용 고출력 전동기
* 발행 년도 : 2016년
1. 기술로드맵

EV용 고출력 전동기 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위

- 정의 : 전기자동차용 구동시스템은 엔진이 없는 전기 자동차에서 동력(전기에너지 → 운동에너지)을 발생하는 장치로서, 전동기와 인버터로 구성되며 전동기 축에 감속기 또는 변속기를 연결하여 회전력을 바퀴에 전달하여 차량을 구동시키는 부품

- 범위 : 구동모터, 인버터, 감속기로 구성되며, 고출력 및 고효율 기술을 요구하는 xEV용 구동시스템 부품군으로 정의

3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망
  • 전기차용 AC모터 시장 규모는 2015년 4천억원에서 2020년 3조원 규모로 성장할 것으로 전망함. DC모터를 포함하면 2015년 1.7조원에서 2020년 8.6조원 규모의 시장으로 성장할 전망임
    • 전기차의 에너지원인 리튬이온 배터리가 직류이므로 DC(직류)모터 혹은 BLDC (Brushless Direct Current)모터를 사용하면 되지만, 유지보수와 가격 측면에서 AC(교류)모터가 더 효율적이기 때문에 대부분의 전기차에는 AC모터가 사용됨.
  • 전동기의 경우 내연기관 자동차의 엔진에 해당되는 부품으로 승차감과 직결되기 때문에 장기적으로 기존 완성차업체들이 직접 생산(현대모비스 등) 할 가능성이 높다는 점에서 관련 부품업체들의 수혜가 크지 않을 것임
[ 전기자동차용 전동기 세계 시장규모 및 전망 ] (단위 : 십억달러, %)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
세계시장 1.4 1.6 1.8 2.2 2.5 2.8 16.6
[ 고출력 전동기 국내 시장규모 및 전망 ] (단위 : 천대, %)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
국내시장 4.9 10 30 40 50 64 67.2
4. 기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

  • 고출력 전동기 기술의 지난 7년(‘10~’16) 간 출원동향36)을 살펴보면 연도별로 증감을 반복하나 전체적으로 감소하는 경향을 보임
  • 국가별 출원비중을 살펴보면 한국이 39.6%로 최대 출원국으로 고출력 전동기 기술을 리드하고 있는 것으로 나타났으며, 일본이 34.9%, 미국이 19.5%의 출원비중을 차지하고 있음
EV용 고출력 전동기 세계동향

(2) 국내동향

  • 국내 출원인 동향을 살펴보면 대기업은 현대자동차의 출원건수가 가장 높게 나타났으며, 중소기업에서는 엠피에스코리아의 출원건수가 높게 나타남
  • 기업 이외의 주요출원인을 살펴보면 한국과학기술원, 한국철도기술연구원, 자동차부품연구원, 등 연구소/공공기관의 출원이 다수 나타났으며, 대학은 포항공과대학교, 조선대학교, 호남대학교 등의 출원이 높은 것으로 분석됨
5. 핵심요소기술 선정
  • 확정된 요소기술을 대상으로 산․학․연 전문가로 구성된 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술 선정
  • 핵심기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업 적합성 (10)을 고려하여 평가

[ 고출력 전동기 분야 핵심기술 ]

핵심요소기술 선정
분류핵심기술개요
설계 및 제어 고출력밀도 구동모터 설계 기술 개발 고출력밀도 실현이 가능한 고성능 EV용 다층 액시얼 플럭스형 구동모터 기술
극박막형 저손실 강판 적용 설계 기술 개발 평철손은 히스테리시스손과 와전류손으로 구분되며 얇은 두께의 강판을 사용하여 철심코어를 제작하면 와전류손 저감이 가능한 모터 강판 개발 기술
고효율 냉각 설계기술 개발 모터 출력밀도는 냉각성능 개선을 통해 증대가 가능함.고정자 엔드코일을 직접적으로 냉각하는 방법과 중공형 회전자를 이용해 직접 회전자를 냉각하는 등의 새로운 냉각구조가 개발
파워모듈 이중 냉각 설계기술 개발 Double-sided 냉각방식을 통하여 단면 냉각 방식에 비해 30%이상의 열저항 개선을 이룰 수 있으며, 이로 인하여 동일 chip 사이즈로 30%이상의 최대전류 개선 기술
고효율 및 부피 저감형 SiC 적용 모터 제어기 기술 개발 Si기반의 IGBT 전력모듈의 설계, 공정 및 packaging 기술개선으로 전력모듈의 스위칭 손실이 줄어들고 사이즈 저감 기술
모듈화 구동시스템 일체화 기술 개발 모터, 인버터, 기어부의 일체형 구동시스템 연구로 컴팩터화 기술이며, 하네스 없이 부스바에 의한 결선 으로 배터리 전원 전압의 이용 극대화와 전자파 최소화를 실현할 수 있는 기술
평가기술 구동시스템 성능 평가 표준화 기술 개발 구동시스템의 효율, 구동특성, 온도특성 등 성능 평가 방법 등을 연구하여 효율적이고 표준화된 평가방법을 개발 하는 기술
구동시스템 기능 안전 평가 프로세스 기술 개발 구동시스템의 작동범위, 온도특성, 환경특성 등에 의한 기능 검증 기술