전 세계 산업 자동화, 지능화, 국민 생활수준 향상에 따라 자동차, 가전제품, 전자 오디오 및 비디오, 정보처리장비, 산업 자동화 등의 분야에서 모터의 응용이 점차 확대될 것입니다.
통계에 따르면 선진국의 가구당 평균 전기 모터 보유 대수는 80~130대인 반면, 중국 대도시 가구당 평균 전기 모터 보유 대수는 20~40대로 선진국 평균에 크게 못 미칩니다. 따라서 국내 전기 모터 산업은 여전히 발전 가능성이 큽니다.
200년 이상의 역사를 가진 모터와 비교했을 때,BLDC 모터실제로는 비교적 최근에 개발된 제품으로, 개발된 지 50년이 넘었습니다. 그러나 반도체 기술의 발전과 MCU 및 드라이버 부품의 대중화로 인해 전체 비용은BLDC 모터크게 감소했습니다. 따라서 최근 몇 년 동안BLDC 모터발전해 왔으며, 전반적인 성장률도 모터보다 높습니다.
그림 1: BLDC 모터 시장 규모 예측
연평균 복합 성장률은 다음과 같을 것으로 예상됩니다.BLDC 모터향후 몇 년 동안 약 6.5% 성장할 것으로 예상됩니다. 통계에 따르면 2019년 BLDC 시장 규모는 약 163억 달러였으며, 2024년에는 약 224억 4천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
시장 규모는 어느 정도이며, 구체적인 적용 분야는 무엇입니까?
자동차 애플리케이션 시장
신에너지 자동차의 등장, 지능형 주행의 보급, 차량-사물 간 통신(V2E)의 시범적 적용으로 인해 자동차 전자화 추세가 점점 더 뚜렷해지고 있습니다.
미래의 자동차에서는 구동 모터 외에도 전기 파워 스티어링 시스템, 전자 서스펜션 시스템, 안정성 제어 시스템, 크루즈 컨트롤 시스템, ABS, 차체 시스템(예: 창문, 도어 잠금 장치, 시트, 백미러, 와이퍼, 선루프 등) 모두에 전기 모터가 많이 사용될 것입니다.
일반적으로 경제형 연료 차량은 약 10개의 모터가 장착되고, 일반 차량은 20~30개, 고급형 차량은 60~70개, 심지어 수백 개의 모터가 장착되는 반면, 신에너지 차량은 일반적으로 130~200개의 모터가 필요합니다.
그림 2: 자동차에 사용되는 모터 수
자동차 성능, 특히 편의성, 안전성, 연비, 그리고 환경 보호에 대한 요구가 높아짐에 따라 자동차에 탑재되는 전자 제어 장치와 전기 장비의 수도 그에 따라 증가했습니다. 다양한 전기 장치의 사용은 자동차 내 모터 장비의 수를 증가시켰습니다.
신에너지 자동차는 최근 몇 년간 주요 개발 트렌드였으며, 전 세계적으로 신에너지 자동차 개발을 촉진하는 정책들이 동시에 진행되고 있습니다. 유럽과 미국 등 선진국들은 신에너지 자동차 시장을 적극적으로 조성하고, 다양한 보조금 및 우대 정책과 법률을 통해 신에너지 자동차 개발을 촉진하며, 기존 연료 자동차에서 전기차로의 전환을 촉진하고 있습니다.
중국에서는 2019년 7월 이후 보조금 급감으로 성장률이 둔화되었습니다. 그러나 2020년 주요 자동차 기업들이 신에너지 모델을 지속적으로 출시하고, 특히 테슬라 모델 3, 폭스바겐 ID. 3 등의 모델이 출시됨에 따라, 자동차 산업은 보조금 주도에서 수요 주도로 전환되어 두 번째 고속 성장기를 맞이할 것으로 예상됩니다.
5G
2020년은 중국 5G 발전에 있어 매우 중요한 한 해였습니다. 1분기에 코로나19의 영향으로 5G 구축이 지연되었지만, 차이나 모바일은 2020년 말까지 30만 개의 5G 기지국 구축 목표에는 변함이 없다고 밝혔습니다. 차이나 텔레콤과 차이나 유니콤 또한 코로나19의 여파를 만회하기 위해 3분기에 25만 개의 5G 기지국 신규 구축을 완료할 계획입니다. 중국광전총국(CRT)이 계획한 5만 개의 기지국 외에도, 중국은 올해 60만 개의 기지국을 건설할 예정입니다.
그림 3: 2020년 4대 이동통신사가 건설할 예정인 5G 기지국 수
5G 기지국에는 모터가 필요한 곳이 많으며, 가장 중요한 것은 기지국 안테나입니다. 현재 5G 기지국 안테나에는 스테퍼 모터와 브러시리스 모터 두 가지 옵션을 포함하여 기어박스 구성 요소가 포함된 제어 모터 제품이 장착되어 있습니다. 전기적으로 조정 가능한 각 안테나에는 기어박스가 있는 제어 모터가 장착되어 있습니다.
일반적으로 일반 통신 기지국은 안테나를 3개 정도 장착해야 하며, 4G 기지국은 4~6개의 안테나를 장착해야 하며, 5G 기지국과 안테나의 수는 더욱 늘어날 것입니다.
기지국 안테나 외에도 기지국 냉각 시스템에는 모터 제품(예: 컴퓨터 팬, 에어컨 컴프레서 등)이 필요합니다.
드론/수중 드론
드론은 수년 동안 인기를 누려 왔지만, 모든 드론이 브러시리스 모터를 사용하는 것은 아닙니다. 최근 많은 드론이 더 길고 가벼운 본체와 더 긴 비행 시간을 위해 브러시리스 모터로 전환하고 있습니다.
Droneii 보고서에 따르면, 2018년 세계 드론 시장 규모는 141억 달러였으며, 2024년에는 431억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 특히 아시아와 북미 지역이 가장 빠르게 성장할 것으로 예상되며, 연평균 성장률은 20.5%입니다.
민항국 "민간 드론 임무 등록 정보 시스템"에 따르면, 2018년 말 기준 중국 내 등록된 드론은 28만 5천 대였습니다. 2019년 말 기준 등록된 드론은 39만 2천 대가 넘었고, 상업용 드론 비행 시간은 125만 시간에 달했습니다.
특히 올해 초 전염병이 창궐하던 시기에 드론은 병원과 질병통제센터를 오가며 전염병 예방 및 통제 응급 약물과 검체의 자동 운송을 구현하고, 고속도로를 선회하며 수동 공중 지휘 작업을 대체하고, 아바타 소독 유물을 통해 전국 농촌 및 도시 지역에서 전염병 예방 및 소독, 살균을 완벽하게 수행하고, 선전 전문가로 변신하여 구호를 외치며 사람들에게 집에 머물도록 설득하는 등 중요한 역할을 했습니다.
코로나19의 영향으로 비대면 배송이 다시 주목받고 있습니다. 중국에서는 중국민항국이 작년에 드론 물류 및 배송 시범 서비스를 시작했습니다. 코로나19의 영향으로 중국 내 발전 속도가 더욱 가속화될 것으로 예상됩니다. 해외에서는 물류 대기업 UPS와 독일 무인 항공기 제조업체 윙콥터가 협력하여 새로운 수직 이착륙 무인 항공기(VTOL)를 화물 운송에 도입했습니다.
우리에게 잘 알려지지 않은 수중 드론도 있는데, 우리는 천천히 측정을 시작하고 있습니다. 2017년에 인터뷰했던 수중 드론 회사가 기억납니다. 당시 대량 생산 중이었고 크라우드 펀딩을 통해 수백 대 정도만 출하했습니다. 지금은 연간 출하량이 수만 대에 달합니다.
전기 스쿠터/전기 자동차
전기 스쿠터는 본래의 주행 경험을 그대로 유지하면서 지능형 보조 동력을 제공합니다. 자전거와 기존 전기 자동차의 중간 형태인 이동 수단입니다. 전기 스쿠터는 주로 센서를 통한 주행 신호에 따라 동력을 보조하여 자전거 운전자의 출력을 줄이고 사용자의 주행 편의성을 높입니다. 자전거와 달리 전기 스쿠터는 모터, 배터리, 센서, 컨트롤러, 계기판 등을 추가하여 주행 경험을 더욱 다채롭게 만듭니다. 기존 전기 자동차와 달리 전기 스쿠터는 손을 돌려 속도를 제어하는 것이 아니라 센서를 통해 주행 신호를 포착하여 자전거 운전자의 주행 의도를 파악하고 그에 맞는 동력 보조를 제공하여 더욱 지능적인 주행을 가능하게 합니다.
그림 4: 자전거, 전기 스쿠터 및 기존 전기 자동차 비교
중국에서 전기 스쿠터의 판매 가격은 2,000위안에서 10,000위안 사이입니다. 유럽식 휠 허브 전기 스쿠터는 500유로에서 1,700유로 사이, 미드 마운트 전기 스쿠터는 2,300유로에서 3,300유로 사이입니다. 전기 스쿠터의 가격은 자전거나 전기 자동차보다 훨씬 높습니다.
모터는 전기 스쿠터 전기 시스템의 핵심 부품입니다. 전기 스쿠터의 소형화, 경량화, 작동 효율, 그리고 외관 신뢰성은 전기 스쿠터의 성능을 직접적으로 좌우합니다. 따라서 자동차 회사는 일반적으로 전기 스쿠터의 요구에 맞춰 모터를 맞춤 개발해야 합니다. 전기 모터는 전기 스쿠터 비용의 10%에서 30%를 차지합니다.
유럽에서는 전기 스쿠터에 대한 수요가 매우 높습니다. 유럽 자전거 산업 협회(European Bicycle Industry Association)의 자료에 따르면, 2006년부터 2018년까지 유럽 시장의 전기 스쿠터 판매량은 9만 8천 대에서 250만 대로 증가했습니다. 연평균 성장률은 31%에 달했습니다.
일본 시장 또한 꾸준히 성장하고 있습니다. 일본은 전기 스쿠터를 개발, 생산, 판매한 최초의 국가였습니다. 1980년대에는 1세대 전기 스쿠터 개발에 성공했습니다. 하지만 일본의 구릉 지형, 험준한 도로, 그리고 심각한 노후화로 인해 전기 스쿠터는 필수적인 선택이 되었습니다.
국내 시장은 아직 초기 단계입니다. 향후 성장 가능성이 상당히 높습니다. 현재 모비, 샤오미, 해로우, 더블 스피드, 이터널 등의 기업들이 중국에서 전기 스쿠터를 홍보하기 시작했습니다.
산업용 로봇
산업용 로봇은 중국의 대체 시장으로, 그 영역이 매우 넓습니다. 중국은 세계 최대 산업용 로봇 적용 시장이지만, 산업용 로봇 분야에서 세계적인 유명 제조업체들은 주로 미국, 일본, 독일 등 선진국에 집중되어 있습니다. 스웨덴의 ABB, 일본의 FANUC, 야스카와 전기(Yaskawa Electric Corporation), 그리고 독일의 KUKA를 필두로 한 4개 계열사가 대표적인 예입니다.
그림 5: 산업용 로봇 판매량 (자료 출처: 국제로봇연맹)
국제로봇연맹(IFR) 자료에 따르면 2018년 전 세계 산업용 로봇 판매량은 42만 2천 대였으며, 이 중 중국에서 15만 4천 대가 판매되어 전체 판매량의 36.5%를 차지했습니다. 또한, 국가통계국 자료에 따르면 중국의 산업용 로봇 생산량은 2015년 약 3만 3천 대에서 2018년 18만 7천 대로 꾸준히 증가하고 있으며, 성장률도 매우 빠릅니다.
또한, 최근 몇 년간 정부의 산업 지원 정책과 국내 기업의 지속적인 도약에 힘입어 국내 산업용 로봇의 국산화율은 꾸준히 상승하고 있습니다. 2018년 상반기 로봇 본체 판매에서 국내 비중은 2015년 19.42%에서 28.48%로 증가했습니다. 이와 함께 중국 산업용 로봇 전체 판매량 또한 성장세를 유지하고 있습니다.
팬
선풍기에는 선풍기, 레인지 후드, 헤어드라이어, 커튼 선풍기, HVAC 선풍기 등이 있습니다. 주요 하류 제조업체로는 Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss 등이 있습니다.
가정용 선풍기 시장에서는 매우 큰 시장이며, 중국 가정용 선풍기 생산량 또한 매우 많습니다. 국가통계국 자료에 따르면 2018년 중국 가정용 선풍기 생산량은 1억 8천만 대였습니다. 2017년 12월 데이터는 없지만, 11개월 동안의 데이터는 1억 6천만 대였습니다. 2016년에는 1억 6천만 대였고, 2019년에는 약 1억 9천만 대가 생산될 것으로 추산됩니다.
그림 6: 중국 가정용 선풍기 생산량 (자료 출처: 국가통계국)
현재 메이디, 파이오니어, 니크롬, 에멧 등 중국 주요 소형 가전 제조업체들은 기본적으로 브러시리스 모터를 탑재한 제품을 시장에 출시하고 있습니다. 그중 에멧의 물량이 가장 많고, 샤오미의 가격이 가장 저렴합니다.
샤오미와 같은 해외 제조업체의 진출로 가정용 선풍기 분야에서 브러시리스 모터의 전환 속도가 가속화되기 시작했습니다. 이제 가정용 선풍기 분야에서는 국내 브러시리스 모터 제조업체들이 자리를 잡았습니다.
가정용 선풍기 외에도 컴퓨터용 선풍기도 있습니다. 실제로, 열선용 선풍기는 수년 전부터 브러시리스 모터로 전환하기 시작했습니다. 이 분야의 대표적인 기업으로는 Ebm-papst가 있습니다. Ebm-papst의 팬 및 모터 제품은 환기, 에어컨, 냉장, 가전제품, 난방, 자동차 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
현재 중국에는 EBM과 유사한 브러시리스 컴퓨터 팬을 생산하는 회사가 많으며, 이미 많은 EBM 시장을 점유하고 있습니다.
특히 국내 충전소의 증가로 국내 제조업체들은 큰 기회를 얻게 될 것입니다. 현재 중국은 충전소를 "신 인프라" 프로젝트에 포함시켰으며, 올해 더욱 발전할 것으로 예상됩니다.
냉동기 냉각 팬도 있습니다. 산업 표준 및 국가 에너지 효율 기준의 영향으로 냉동기 냉각 팬은 BLDC 모터로 전환되기 시작했으며, 변환 속도가 비교적 빠르기 때문에 제품 수가 비교적 많습니다. 2022년까지 냉동기 냉각기의 60%가 가변 주파수 모터로 교체될 것으로 예상됩니다. 현재 국내 냉동기 냉각기 지원 제조업체는 주로 장강 삼각주와 주강 삼각주 지역에 집중되어 있습니다.
선풍기 외에도 주방 가전의 중요한 부품인 레인지 후드도 있습니다. 하지만 비용 문제로 인해 레인지 후드의 브러시리스 전환율은 아직 높지 않습니다. 현재 주파수 변환 방식은 약 150위안(약 18만 원) 정도이지만, 브러시리스 모터가 없는 방식은 100위안(약 15만 원) 안에 완료할 수 있으며, 저가형은 30위안(약 3만 원) 정도면 가능합니다.
많은 신형 선풍기와 공기청정기에도 브러시리스 모터 솔루션이 사용됩니다. 현재 시중에 판매되는 소형 제품은 주로 네딕(Nedic)의 외부 로터 모터를 사용하는 반면, 대형 공기청정기는 일반적으로 EBM 선풍기를 사용합니다.
또한, 지난 2년 동안 생산된 공기 순환 팬이 있는데, 현재 가격이 비교적 높습니다. 완제품 가격은 일반적으로 781개이며, 2,000개에서 3,000개까지 더 비싼 제품도 있습니다.
압축기
냉장고 압축기의 속도가 냉장고 내부 온도를 결정하기 때문에, 가변 주파수 냉장고 압축기의 속도는 온도에 따라 가변될 수 있습니다. 이를 통해 냉장고는 현재 온도 상황에 맞춰 속도를 조절하고 냉장고 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있습니다. 이를 통해 식품 보존 효과가 향상됩니다. 대부분의 가변 주파수 냉장고 압축기는 BLDC 모터를 사용하여 작동 시 효율이 높고 소음이 적으며 수명이 깁니다.
그림 7: 중국 냉장고 및 가변 주파수 냉장고 판매량 (자료 출처: 국가통계국)
이 분야는 원래 일본, 한국, 대만 제조업체의 제품이 주도했지만, 2010년 이후 국내 제조업체들이 빠르게 성장하고 있습니다. 상하이의 한 제조업체는 연간 출하량이 3천만 대에 육박한다고 합니다.
국내 반도체 제조업체의 발전에 따라 마스터 MCU 제조업체, 프리드라이브 게이트 드라이버, 파워 MOSFET 등 국내 제조업체가 기본적으로 제공할 수 있게 되었습니다.
에어컨 컴프레서도 있습니다. 현재 가변 주파수 에어컨은 널리 보급되어 있으며, 이는 트렌드로 자리 잡았습니다. 중국의 에어컨 생산량 또한 상당히 많습니다. 국가통계국에 따르면 2018년 에어컨 모터 생산량은 3억 6천만 대였고, 에어컨용 BLDC 모터 생산량은 약 9천 6백만 대였습니다. 더욱이 에어컨용 BLDC 모터 생산량은 매년 꾸준히 증가하고 있습니다.
전동 공구
전동 공구는 가장 널리 사용되는 하드웨어 및 전기 기계 제품 중 하나입니다. 가벼운 구조, 편리한 휴대성, 높은 생산 효율, 낮은 에너지 소비로 인해 건설, 장식, 목재 가공, 금속 가공 및 기타 제조 산업 등 다양한 응용 산업에서 드릴링, 절단 및 연삭 공정에 널리 사용됩니다.
기술의 지속적인 발전과 DIY 개념의 점진적인 수용에 따라 전동 공구의 적용 범위 또한 꾸준히 확대되고 있습니다. 많은 전통적인 수동 공구 작업이 전동 공구로 대체되고 있으며, 전동 공구는 산업용에서 가정 생활로까지 그 용도가 확대되고 있습니다. 전동 공구에 대한 수요는 매년 증가하고 있습니다.
브러시리스 전동 공구는 사실 오래전부터 시작되었습니다. 2010년, 일부 해외 브랜드에서 브러시리스 모터를 사용하는 전동 공구를 출시했습니다. 리튬 이온 배터리 기술이 발전함에 따라 가격이 저렴해지고, 휴대용 공구의 크기도 해마다 커지고 있습니다. 이제 플러그인 공구와 동등한 수준으로 나눌 수 있습니다.
통계에 따르면 국내 전동렌치의 기본은 브러시리스이고, 전동드릴, 고전압공구, 정원용구 등은 아직 완전한 브러시리스는 아니지만, 이에 맞춰 전환이 진행 중이다.
이는 주로 브러시리스 모터의 에너지 절약 및 높은 효율 덕분에 휴대용 전동 공구의 장시간 작동이 가능하기 때문입니다. 최근 보쉬, 디월트, 밀워키, 료비, 마키타 등 국내외 여러 제조업체들이 제품 개발에 많은 자원을 투자해 왔습니다.
현재 중국에서 전동 공구의 발전 속도 또한 매우 빠르며, 특히 전동 공구 제조업체가 밀집해 있는 장쑤성과 저장성 지역을 중심으로 이러한 추세가 두드러지고 있습니다. 최근 몇 년 동안 장쑤성과 저장성 지역의 브러시리스 모터 제어 솔루션 가격이 빠르게 하락하면서 많은 제조업체들이 가격 경쟁을 벌이고 있습니다. 전동 공구용 브러시리스 모터 제어 솔루션의 가격은 약 6~7위안에 불과하며, 심지어 4~5위안에 불과한 제품도 있다고 합니다.
펌프
워터 펌프는 비교적 전통적인 산업으로, 다양한 종류와 솔루션이 있습니다. 같은 출력의 구동 보드라도 현재 시중에는 다양한 종류가 있으며, 가격은 2위안 미만부터 40~50위안까지 다양합니다.
워터 펌프 적용 시, 중대형 용량에는 3상 비동기 모터가 주로 사용되고, 소형 및 초소형 워터 펌프에는 AC 바이폴라 펌프가 주로 사용됩니다. 현재 북부 난방 시설 개보수는 펌프 솔루션 기술 혁신을 위한 좋은 기회입니다.
기술적인 관점에서만 보더라도 브러시리스 모터는 펌프 분야에 더 적합합니다. 왜냐하면 브러시리스 모터는 부피, 전력 밀도, 비용 측면에서 특정한 장점이 있기 때문입니다.
개인 건강 관리
개인 건강관리 측면에서 대표적인 제품은 두 가지가 있는데, 하나는 다이슨의 인기 인터넷 제품인 에어덕트이고, 다른 하나는 패시아건입니다.
다이슨이 고속 디지털 모터를 사용한 윈드덕트 제품을 출시한 이래로, 윈드덕트 시장 전체에 큰 변화를 가져왔습니다.
과거 경풍명원의 첸지촌의 소개에 따르면, 현재 국내 풍동 계획에는 세 가지 주요 방향이 있습니다. 하나는 다이슨을 벤치마킹하여 초고속 브러시리스 모터 계획을 사용하는 것으로, 일반 회전 속도는 분당 약 10만 회전이며 최고 회전 속도는 분당 16만 회전입니다. 두 번째 옵션은 U 모터를 교체하는 것입니다. U 모터는 U 모터와 속도가 비슷하지만 무게가 가볍고 공기압이 높다는 장점이 있습니다. 세 번째는 외부 로터 고전압 계획으로, 모터는 주로 네딕의 계획을 모방합니다.
현재 국내 모방제품은 단순히 과거의 것을 그대로 베끼는 것이 아니라, 기본적으로 특허회피를 달성하고 일정한 혁신을 이룬 수준이다.
최근 몇 년 동안 근막건의 출하량이 급증하기 시작했습니다. 헬스장 코치와 스포츠 애호가들이 근막건을 구비하고 있다고 합니다. 근막건은 진동의 기계적 원리를 이용하여 심부 근막 근육에 진동을 전달하여 근막을 이완하고 근육 긴장을 완화하는 효과를 냅니다. 어떤 사람들은 운동 후 근막건을 이완 도구로 사용하기도 합니다.
하지만 이제 페시아 건의 수위도 매우 높아졌습니다. 외관은 비슷해 보이지만 가격은 100위안 이상에서 3,000위안 이상까지 다양합니다. 페시아 건에 사용되는 BLDC 모터 제어 구동 보드의 시중 가격은 현재 8.x위안으로 떨어졌고, 6위안 정도의 제어 구동 보드도 등장했습니다. 페시아 건의 가격이 빠르게 하락했습니다.
한 자동차 제조업체가 파산 직전이었지만, 얼굴총 제품 덕분에 순식간에 되살아났다는 이야기가 있습니다. 꽤 보람 있는 일이었습니다.
물론, 이 두 제품 외에도 남자용 면도기, 여자용 미용기기 등의 제품에도 브러시리스 모터를 사용하는 추세가 있습니다.
결론
전반적으로 BLDC 모터는 아직 초기 단계에 있으며, 그 응용 분야는 활발하게 발전하고 있습니다. 제가 여기서 언급한 것 외에도 서비스 로봇, 무인운반차(AGV), 청소 로봇, 벽 파쇄기, 튀김기, 식기 세척기 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 실제로 우리 생활에는 전기 모터가 사용되는 곳이 많으며, 앞으로 우리가 탐구해야 할 분야도 무궁무진합니다.
게시 시간: 2023년 7월 15일
