다양한 규격 많지 않아 농기계 적합제품 찾기 어려워
다양한 규격 많지 않아 농기계 적합제품 찾기 어려워
  • 서종원
  • 승인 2016.07.29 14:54
  • 댓글 0
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BLDC모터는 농기계 경쟁력을 좌우하기도 하며 차세대 농업을 이끌 핵심적인 기술이다.
농기계의 품질 경쟁력은 소음과 진동이라고 할 수 있다. 주행이나 작업 중 사용자의 편안한 승차감이나 장시간 작업환경을 보장할 수 있는 요소기 때문이다. 또 진동이 클 경우 농기계의 수명에 문제가 발생하기도 한다.

BLDC모터는 엔진이나 DC모터보다 소음과 진동을 줄일 수 있어 최근 많은 업체들이 모터로 구동하거나 부속으로 사용하는 농기계를 제작하고 있다. 현재 농기계 산업에서 모터는 동력운반차, ATV, 무인방제기, 정선기, 펌프모터, 트랙터·콤바인·이앙기 등 시동부 등 광범위하게 사용되고 있다. 모 업체는 모터를 이용한 전동굴삭기를 시제품으로 완성하기도 했다.
무엇보다 전자회로의 명령을 받는 모터는 무인화·ICT·하이브리드 등 미래기술 및 전자기술과 호환할 수 있는 열쇠로 종합형 농기계 업체들은 주목할 수밖에 없다.
농기계에 적합한 것으로 알려진 BLDC모터의 원리와 국내 기술현황, 차세대농업을 실현시키기 위한 모터기술의 과제는 무엇인지 알아본다.

◇ BLDC모터의 생산기술은 전자명령 가능한 구동 드라이버
BLDC모터란 Brushless, 즉 브러시가 없는 DC모터라는 뜻이다. 따라서 DC모터보다 수명이 길고 소음과 진동이 감소하는 장점이 있다.
DC모터는 코일을 감아 전기를 흘려보내 회전시키는 방식인데, 코일 끝에 +극과 -극을 받아들이는 탄소물질이 브러시다. 따라서 모터가 회전하면서 브러시가 닳아 흑연가루가 나오게 되고, 일정량 이상 마모되면 전기를 받아들일 수 없어 모터가 구동하지 않게 된다. 보통 DC모터의 수명은 1,000시간으로 알려져 있는데 브러시 때문이다.
반면 BLDC모터는 자석 자체가 회전하는 회전체로 브러시가 없기 때문에 수명이 매우 길다. 영구자석으로 이루어진 회전자와 권선으로 이루어진 스테이너로 구성된다. 이때 전류가 흐르는 권선으로부터 자기장 관계에 의해 회전자를 회전시키는 원리다.
DC모터는 브러시 양극에 +,-극을 흘리기만 하면 작동되는 단순한 구조지만 BLDC모터는 홀 센서의 출력에 따라 각각의 터미널에 전류를 흘려줘야 하기 때문에 이를 컨트롤하는 구동용 드라이버가 필요한 것이 특징이다.

◇ BLDC모터의 국내 수준은 개발초기, 농기계산업 수요는 태동
현재 국내의 많은 농기계 업체들은 BLDC모터를 찾고 있지만 국내 BLDC모터의 생산수준은 개발초기단계다.
일반 산업용 모터는 대부분이 AC모터로 압력전압이 단상 220V, 삼상 220V, 삼상 380V 등으로 이루어져있다. 실내에서 안정적으로 전력을 공급할 수 있기 때문이다.
하지만 대부분의 농기계는 실외에서 작업을 하기 때문에 전압이 DC12V, DC24V, DC36V, DC48V 등으로 낮은 DC모터를 사용해왔다.
최근에는 같은 전압을 사용하고 수명이 긴 BLDC모터를 사후봉사에 예민한 농기계 업체가 많이 찾는다. 하지만 다양한 규격의 BLDC모터가 많이 없어 농기계에 적합한 것을 찾기가 힘들다.
국내의 AC모터와 DC모터의 생산기술은 세계 정상수준이지만 BLDC모터는 이제 막 시작하는 단계로 중국이나 대만과 비교해 가격과 품질이 뒤쳐진 면이 있다.

◇ 실용화위해 힘 키우고 대체분야 연구 선행돼야
BLDC모터의 보급이 더딘 이유는 가격뿐만이 아니라 현재 기술로 높은 힘을 내지 못하는 데 있다. 전자기의 방향을 홀 센서마다 회로를 통해 명령해야 하기 때문에 rpm을 높이거나 힘을 강화할 경우 정교한 통제를 하는 명령어가 필요하기 때문이다.
국내에 BLDC모터 생산업체중 현재 최대의 힘을 내는 경우는 1마력 내외다. 거칠고 험한 일을 주로 하는 농기계가 많기 때문에 이것으로는 힘들다.
전문가들은 BLDC모터가 농기계에서 실용화단계에 오려면 최소 5마력을 넘어야 할 것으로 보고 있다.
농기계 연구직 관계자는 “BLDC모터로 대체할 수 있는 분야에 대한 연구를 선행해야 한다”고 주장한다. 기존에 사용하던 모터를 BLDC모터로 대체하기만 해도 콤바인의 경우 품질을 올릴 가능성이 있다는 것이다. 냉각팬과 원터펌프를 BLDC모터로 구동한다면 써머스텟을 제거할 수도 있다. 써머스텟이란 엔진예열을 앞당기기 위해 엔진 온도를 인식한 뒤 냉각수 주입을 통제하는 장치인데 BLDC모터로 아예 냉각수 주입 자체를 통제할 수 있다는 것이다.

그는 또 “콤바인의 스프로켓을 BLDC모터로 작동할 경우 부하조절능력이나 연비가 우수해질 것”이라고 주장했다.


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