희토류 의존도 낮춘 고효율 영구자석 동기전동기(PMSM) 개발 성공
해외 의존 기술 국산화 청신호
대한민국 차세대 고속철도의 핵심 ‘심장’이 순수 우리 기술로 만들어진다. 특수전원장치 및 철도차량 전문기업 다원시스는 지난달말 국가 R&D 사업인 ‘희토류 저감형 영구자석 동기전동기(PMSM) 개발’ 과제의 최종 자체평가를 성공적으로 완료했다고 밝혔다. 이번 성공으로 지금까지 해외 기업에 의존해왔던 고속철도 핵심 동력 시스템의 기술 자립화에 청신호가 켜졌다.
2021년부터 5년간 총 144억 원의 연구비가 투입된 이번 사업은 차세대 고속철도(EMU-260/320)에 적용 가능한 고신뢰성 추진제어 시스템을 국산화하는 것을 목표로 진행되었다. 다원시스가 주관하고 한국전기연구원(KERI) 등이 참여한 이번 과제는 철도 기술 경쟁력을 한 단계 끌어올릴 중요한 이정표로 평가받는다.
세계 최고 효율 달성하고, 희토류 의존도는 낮추고
이번 과제를 통해 개발된 영구자석 동기전동기(PMSM)와 차세대 추진 인버터는 세계 최고 수준의 성능을 입증했다. 새롭게 개발된 전동기는 정격출력 380kW, 효율 97.86%, 출력밀도 0.85kW/kg의 성능을 달성했다. 특히 프로젝트의 핵심 목표였던 희토류 사용량 저감에도 성공했다. 기존 고속철도(HEMU-430X) 대비 단위 토크(Nm)당 영구자석 사용량을 9.1g에서 8.7g으로 줄여, 특정 국가에 편중된 고가의 희토류 자원 의존도를 낮추는 데 성공했다.
전동기를 제어하는 추진 인버터 역시 차세대 전력반도체인 ‘SiC MOSFET’을 적용해 효율 97.2%, 토크 정밀도 99% 이상이라는 뛰어난 성능을 기록했다. 개발된 시스템은 기존 고속철도와 호환되면서도 크기와 무게를 줄여 차량 전체의 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 이는 향후 전기차, 풍력발전 등 고효율 동력 시스템이 필요한 다양한 산업 분야로의 기술 확장 가능성까지 열어두고 있다.
기술 독립의 신호탄, K-고속철 세계로 향한다
이번 기술 개발의 가장 큰 의의는 ‘기술 국산화’에 있다. PMSM 추진 시스템은 철도 차량 주행 에너지의 90% 이상을 소비하는 핵심 부품으로, 그동안 해외 기술 의존도가 매우 높았던 분야다. 이번 성공은 단순히 부품 하나를 국산화한 것을 넘어, 강화되는 국제 환경규제와 고효율을 요구하는 세계 철도 시장의 새로운 패러다임에 선제적으로 대응할 수 있는 기술적 토대를 마련했다는 점에서 의미가 깊다.
다원시스 관계자는 “이번 PMSM 개발 성공을 바탕으로 국내 고속철도 시장의 기술 독립을 이룸과 동시에, 세계 시장 진출을 목표로 후속 연구개발에 박차를 가할 것”이라고 밝혔다.
한편, 이번 과제는 오는 연말 국토교통과학기술진흥원의 최종 연차 평가와 2026년 상반기 국토교통부 최종평가를 거쳐 공식적으로 마무리될 예정이다.
