희토류 원소가 필요 없는 전기 모터: 이 독일 기술 덕분에 우리는 마침내 중국에 대한 의존도를 줄일 수 있게 되었습니다

BMW는 이미 양산차에 이 기술을 적용하고 있습니다. 전기차 산업을 구원하는 기발한 엔진 기술입니다

자동차 산업은 현재 역사상 가장 중요한 변화 중 하나를 겪고 있지만, 이러한 변화는 치명적인 취약점을 드러냅니다. 전기 모터에 필수적인 희토류 원소에 대한 의존도가 지정학적 위험 요소로 작용하여 서구 자동차 제조업체들의 전동화 전략 전체를 위협하고 있는 것입니다. 오랫동안 기술적 필수 요소로 여겨졌던 희토류 원소 문제는 이제 극복 가능한 장애물로 점점 더 인식되고 있습니다. BMW는 이미 양산에 들어갔고, Mahle와 ZF는 시장 출시 준비를 마쳤으며, 심지어 인도에서도 여러 기업들이 이러한 핵심 원자재 없이 작동하는 전기 모터 개발에 박차를 가하고 있습니다. 이제 문제는 이러한 기술이 언제, 어떻게 상용화될 것인가입니다.

중국의 지배력은 시스템적 위험 요소이다

희토류에 대한 세계적인 중국 의존도는 일반적인 시장 집중도를 훨씬 뛰어넘는 수준에 이르렀습니다. 중국은 전 세계 희토류 생산량의 약 60%, 정제 시설의 90%를 장악하고 있습니다. 이러한 지배력은 우연이 아니라 수십 년간 국가 주도의 채굴 능력 및 가공 기술 투자 덕분입니다. 서방 국가들이 높은 환경 비용과 복잡한 가공 방식 때문에 희토류 채굴을 외면하는 동안, 베이징은 21세기 기술에 필수적인 이 원자재의 전략적 중요성을 일찌감치 인식했습니다.

최근의 상황 전개는 이러한 일방적인 의존 관계의 취약성을 명확히 보여줍니다. 2025년 4월 4일, 중국은 전기 모터용 고성능 자석에 필수적인 디스프로슘과 테르븀을 포함한 7가지 희토류 원소에 대한 수출 통제를 처음으로 도입했습니다. 10월 9일에는 이러한 통제가 대폭 확대되어 5가지 원소가 추가되었고, 채굴, 가공 및 재활용 기술까지 포함하게 되었습니다. 2025년 12월 1일부터는 외국 기업이 중국산 희토류 원소가 포함된 제품을 제3국으로 수출하려면 허가를 받아야 합니다.

이러한 조치들은 새로운 차원의 경제 전쟁을 보여줍니다. 중국은 원자재 통제를 미국에 대한 지렛대 역할뿐 아니라 전체 가치 사슬을 통제하는 수단으로 활용하고 있습니다. 원자재 수출 제한과 기술 이전 통제의 결합은 유럽과 미국의 자동차 제조업체들을 전략적으로 불안정한 위치에 놓이게 하는 이중 의존성을 만들어냅니다. 자석의 내열성과 효율성을 높이는 데 사용되는 디스프로슘과 테르븀과 같은 중희토류 원소는 거의 전량 중국에서 생산됩니다. 특히 미얀마의 정치적 불안정으로 인해 공급에 차질이 생겨 문제가 심각합니다.

이러한 규제의 경제적 영향은 급격한 가격 변동으로 나타납니다. 2020년 킬로그램당 약 65달러였던 네오디뮴 가격은 2022년에는 223달러까지 치솟았다가 다시 약 123달러로 하락했습니다. 일반적인 영구 자석 모터에는 약 600그램의 네오디뮴이 포함되어 있으므로 자석 원자재 가격만 해도 상당한 변동을 보일 수 있습니다. 이러한 변동성으로 인해 계산이 불확실해지고 제조업체는 위험 프리미엄을 추가해야 하므로 궁극적으로 경쟁력이 저하됩니다.

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기술적 저항 운동이 탄력을 받고 있다

이러한 희토류 의존성에 대한 자동차 산업의 대응은 다양한 희토류 무첨가 모터 콘셉트를 양산 단계로 끌어올리는 기술 공세입니다. BMW는 2021년부터 iX3에 적용되어 현재 양산 중인 5세대 전기 구동 시스템으로 선두에 서 있습니다. 외부 여자 동기 모터를 사용하기로 한 결정은 모든 대안을 검토한 집중적인 사전 개발 끝에 이루어졌습니다. BMW 슈타이어 공장은 2025년 7월부터 뉴 클래스 차량용 6세대 구동 시스템의 양산을 시작했으며, 2030년까지 10억 유로 이상을 투자할 계획입니다.

분리여자 동기 모터는 영구 자석이 아닌 전류를 통해 자기장을 생성하며, 이 전류는 유지보수가 필요 없는 슬립링을 통해 회전자에 공급됩니다. 이러한 기술 혁신은 성능 저하 없이 네오디뮴과 디스프로슘에 대한 의존도를 완전히 없앴습니다. BMW는 이 기술을 통해 가장 일반적인 주행 조건에서 95% 이상의 효율을 달성합니다. 이 모터는 두 가지 고정자 직경 변형을 기반으로 140kW에서 360kW까지 다양한 출력으로 제공됩니다.

결정적인 이점은 핵심 원자재 제거뿐만 아니라 작동 특성에도 있습니다. 외부 여자 동기 모터는 정지할 수 있으므로 관성 주행 시 저항 손실이 없습니다. 고속으로 장거리 주행 시, 영구 자석 모터보다 효율이 우수한데, 이는 일정한 자기장으로 인한 에너지 손실이 없기 때문입니다. 또한, 회전자 전류의 정밀한 제어를 통해 다양한 부하 조건에 최적으로 적응할 수 있어 효율을 더욱 향상시킵니다.

말레는 자석이 없는 SCT 모터를 통해 더욱 혁신적인 접근 방식을 추구하고 있습니다. 이 모터는 회전 변압기를 통한 유도 방식의 비접촉식 전력 전송으로 작동합니다. 이 기술은 기계적 마모를 완전히 제거하고 특히 고속에서 탁월한 효율을 달성합니다. 또한, 혁신적인 통합 오일 냉각 시스템을 탑재하여 열 발생 지점에서 정확하게 열을 방출합니다. 연속 출력은 최대 출력의 90% 이상을 유지하며, 이는 산악 지형 주행이나 반복적인 고속 주행과 같은 까다로운 응용 분야에 매우 중요합니다. 말레는 이 기술을 2024년경 양산할 계획입니다.

2024년 말, ZF 프리드리히샤펜은 회전자 내 유도 여자 동기 모터로 CLEPA 혁신상을 수상했습니다. 이 시스템에서는 회전자 축 내부에 있는 유도 여자기를 통해 자기장 에너지가 전달되어 최대 출력 및 토크 밀도를 갖춘 매우 컴팩트한 모터를 구현합니다. 기존의 외부 여자 시스템과 비교하여 유도 여자기는 회전자로의 에너지 전달 손실을 15% 감소시킵니다. 브러시 요소나 슬립링이 필요 없어 추가적인 밀봉 장치가 불필요하며, 모터의 축 방향 설치 공간을 최대 90mm까지 줄일 수 있습니다. 또한 영구 자석 모터 대비 제조 과정에서 발생하는 CO2 배출량을 최대 50%까지 감축합니다.

르노는 발레오와 협력하여 2027년 생산을 목표로 3세대 200kW급 모터인 E7A를 개발 중입니다. 이 모터는 희토류 원소를 사용하지 않으며, 동일한 출력에서 ​​기존 모터보다 약 30% 더 작습니다. 또한, 로터 기술에 영구 자석 대신 권선 코일을 사용하여 생산 과정에서 발생하는 CO2 배출량을 30% 줄였습니다. 뿐만 아니라, 800V 시스템에 맞춰 설계되어 배터리 충전 시간을 크게 단축합니다. 현재 판매 중인 르노 메간 E-Tech와 신형 르노 5에는 이미 이 자석 없는 기술이 적용되어 있습니다.

지정학적 요인으로서의 인도의 추격

특히 주목할 만한 점은 인도 기업들이 대체 모터 기술을 개발하는 속도입니다. 스털링 그테이크 E-모빌리티는 파리다바드에 위치한 3,500평방피트 규모의 연구소에서 어드밴스드 일렉트릭 머신즈로부터 라이선스 받은 기술을 활용하여 희토류 원소가 필요 없는 릴럭턴스 모터를 개발하고 있습니다. 인도의 주요 자동차 제조업체 7곳이 이미 이 모터를 시험 중이며, 검증에 성공하면 당초 계획했던 2029년보다 훨씬 앞선 1년 안에 상용 생산이 시작될 수 있습니다.

이러한 개발 가속화는 2025년 4월 중국의 수출 제한 조치에 대한 직접적인 대응입니다. 전기차 보급 확대를 위한 야심찬 목표를 가진 인도는 희토류 가공 능력이 전무한 상황에서 특히 취약하다고 보고 있습니다. 세계 5위의 희토류 매장량을 보유하고 있음에도 불구하고, 인도는 필요한 가공 인프라가 부족합니다. 이에 인도 정부는 채굴 및 가공에 대한 인센티브 제공과 더불어 일본 및 한국 기업과의 협력 방안을 검토하고 있습니다.

심플 에너지(Simple Energy)는 2025년 9월, 인도 최초로 희토류를 사용하지 않는 고성능 모터를 상용 생산하기 시작했습니다. 자체 연구 개발팀이 개발한 특허받은 모터 구조는 무거운 희토류 자석 대신 최적화된 연결 방식과 실시간 열 및 토크 제어를 위한 독자적인 알고리즘을 적용했습니다. 생산은 타밀나두주 호수르에 위치한 20만 평방피트 규모의 시설에서 이루어지며, 전체 공급망에 걸쳐 95%의 현지화율을 달성했습니다.

벵갈루루에 본사를 둔 차라 테크놀로지스(Chara Technologies)는 2025년 10월 시리즈 A 투자로 600만 달러를 유치하여 희토류를 사용하지 않는 전기 모터 생산량을 연간 2만 대에서 10만 대로 확대할 계획입니다. 이 스타트업은 영구 자석 대신 첨단 전자기 기술을 활용하는 스위치드 릴럭턴스(SRL) 및 플럭스 모터 설계 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 성공은 인도를 중국과 서방 국가들에 이어 세계 전기 자동차 공급망의 세 번째 허브로 자리매김하게 할 수 있을 것입니다.

영국 기업 어드밴스드 일렉트릭 머신(AEM)은 연간 매출 수백억 파운드에 달하는 세계 최대 자동차 부품 공급업체 중 하나와 수백만 파운드 규모의 개발 파트너십 계약을 체결했습니다. AEM은 자사의 전기 모터가 강철과 알루미늄과 같이 안전하고 재활용 가능하며 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하고, 성능 면에서 영구 자석 모터보다 우수할 것이라고 주장합니다. 양산은 2020년대 말에 시작될 예정입니다.

기술 대안에 대한 경제성 평가

다양한 모터 개념에 대한 경제성 분석은 절충과 최적화 가능성이 복합적으로 작용하는 복잡한 양상을 보여줍니다. 영구 자석 동기 모터는 중속 영역에서 가장 높은 출력 밀도와 효율을 달성하며, 대부분의 주행 조건에서 90%를 훨씬 넘는 효율을 보입니다. 또한, 컴팩트한 설계 덕분에 동일한 배터리 용량으로 더 긴 주행 ​​거리를 확보할 수 있어 2022년에는 전체 전기 자동차의 약 82%에 적용될 것으로 예상됩니다.

주요 세 가지 유형의 전기 모터 비용 구조를 평균화하면, 권선이나 영구 자석과 같은 반제품을 포함한 재료비가 약 70%, 생산비가 약 30%를 차지합니다. 일반적인 모터에 사용되는 네오디뮴 600g의 가격은 시장 상황에 따라 75달러에서 150달러 사이입니다. 여기에 고온에서 자석을 안정화하는 디스프로슘이 추가됩니다. 견인 모터용 희토류 영구 자석의 가격은 차량 한 대당 약 1,200위안에서 1,600위안으로 추산됩니다.

외부여자 동기 모터는 이러한 원자재 비용을 절감하지만, 회전자에 전력을 공급하기 위한 추가적인 전력 전자 장치가 필요합니다. 그러나 자석 비용 절감이 더 복잡한 전자 장치 비용을 충분히 상쇄하므로 전체적인 비용 측면에서 더 유리합니다. 또한 가격 변동성 및 공급 병목 현상과 관련된 위험이 제거됩니다. 다양한 모터 유형의 생산 공정은 대체로 유사하므로 근본적으로 새로운 제조 인프라가 필요하지 않습니다.

비동기 모터는 영구 자석이나 복잡한 회전자 전원 공급 장치가 필요하지 않아 가장 비용 효율적인 대안입니다. 스쿼럴 케이지 또는 슬립링 회전자를 특징으로 하는 단순한 설계 덕분에 견고하고 유지 보수가 용이합니다. 테슬라는 초기 모델에 이 기술을 사용했으며, 영구 자석 모터와 결합하여 사륜구동 시스템에 계속 사용하고 있습니다. 주요 단점은 효율이 낮다는 점인데, 특히 부분 부하 시에 두드러집니다. 동일한 출력에서 ​​비동기 모터는 영구 자석 모터보다 약 30% 더 크기 때문에 무게와 설치 공간이 더 많이 필요합니다.

효율 차이는 주행 거리에 직접적인 영향을 미칩니다. 영구 자석 모터는 97%의 효율을 달성할 수 있는 반면, 비동기 모터는 93%의 효율을 달성합니다. 이 4%포인트의 차이는 100km당 15kWh의 에너지 소비량을 기준으로 할 때 약 5%의 주행 거리 감소로 이어집니다. 70kWh 배터리를 사용하는 경우 이는 약 25km에 해당하며, 이는 많은 용도에서 허용 가능한 수준입니다.

외부여자 동기 모터는 95% 이상의 효율을 달성하여 영구자석 모터에 비해 효율이 약간 떨어지는 수준입니다. 특히 고속으로 장시간 고속도로 주행을 하는 경우와 같은 특정 작동 조건에서는 영구자석으로 인한 마찰 손실이 없기 때문에 오히려 더 효율적일 수 있습니다. 회전자 전류의 유연한 제어를 통해 다양한 부하 조건에 맞춰 자기장을 정밀하게 조정할 수 있어 광범위한 작동 범위에서 효율을 최적화할 수 있습니다.

규모의 경제와 시장 역학 (2030년까지)

전기 모터 시장은 급격한 성장을 경험하고 있습니다. 전 세계 전기 구동 시스템 매출은 2025년 2,720억 유로에서 2030년 6,340억 유로로 두 배 이상 증가할 것으로 예상됩니다. 이 중 60%(3,890억 유로)는 배터리 셀 및 패키징에서, 30%(1,860억 유로)는 전기 구동 장치에서 발생할 것으로 전망됩니다.

이러한 규모의 경제는 모든 유형의 모터 생산 비용을 크게 절감할 것입니다. 영구 자석 모터의 경우 자동화 및 표준화로 제조 비용이 절감되지만 원자재 가격은 여전히 ​​변동성이 큽니다. 반면 외여자 동기 및 비동기 모터는 주요 비용 구성 요소가 구리, 철, 전자 부품으로 이루어져 있어 가격 안정성이 높고 공급망이 다양하기 때문에 규모의 경제를 충분히 실현할 수 있습니다.

배터리 셀 생산의 지역적 분포는 여전히 문제입니다. 2030년까지 중국이 전 세계 생산 능력의 70%, 한국이 15%, 유럽은 5%를 차지할 것으로 예상됩니다. 원자재 부족으로 더욱 악화되는 이러한 의존성은 유럽이 아시아에 부가가치를 빼앗기고 있음을 보여줍니다. 차량 한 대당 500~800유로에 달하는 배터리 제조 비용이 아시아로 유출되는데, 수백만 대의 차량이 생산되는 점을 고려하면 이는 상당한 경제적 파급 효과를 가져옵니다.

다양한 모터 유형의 시장 점유율에 변화가 있을 것입니다. 희토류 전기 모터의 점유율은 2022년에도 82%에 달했지만, 2030년에는 약 70%까지 떨어질 것으로 예상됩니다. 이는 영구 자석 모터의 종말을 의미하는 것이 아니라, 구동 방식의 다양화를 시사합니다. 특히 최대 출력 밀도보다 비용 효율성이 더 중요한 분야에서 대체 기술들이 시장 점유율을 확대할 것입니다.

예측에 따르면 배터리 전기차의 세계 시장 점유율은 2022년 15%에서 2035년에는 거의 60%까지 증가할 것으로 예상됩니다. 이러한 급격한 증가는 모터 수요의 기하급수적 증가를 의미하며, 이는 대체 기술에 대한 압력을 더욱 가중시킬 것입니다. 전 세계적으로 매년 생산되는 약 6천만 대의 차량을 기준으로 할 때, 자석이 없는 모터가 시장 점유율을 1%포인트 확보할 때마다 약 60만 대의 판매량 증가 효과를 기대할 수 있습니다.

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공급망의 전략적 회복력

자동차 산업은 공급망 회복력이 단순한 위험 관리의 문제가 아니라 전략적 생존의 문제라는 점을 점점 더 인식하고 있습니다. 자동차 산업의 혁신에 필수적인 20가지 원자재는 전략적 중요성이 높고 비유럽 지역 수입에 크게 의존하고 있습니다. 희토류 원소 외에도 리튬, 코발트, 니켈, 흑연 및 기타 여러 금속이 여기에 포함됩니다.

전문가들은 회복력을 강화하기 위해 다층적인 접근 방식을 권장합니다. 첫째, 강화된 모니터링을 통해 원자재의 공급, 수요, 가격 및 중요도에 대한 투명성을 확보해야 합니다. 둘째, 공급업체를 다변화하고 전략적 파트너십을 구축해야 합니다. 셋째, 시장 활성화로 인해 단기적인 영향은 제한적일 수 있지만, 재활용을 통해 순환 경제를 강화해야 합니다. 넷째, 핵심 원자재를 대체하거나 사용량을 최소화하는 기술을 개발해야 합니다.

2022년 5월에 채택된 새로운 EU 핵심 원자재 규정은 야심찬 목표를 설정했습니다. 2030년까지 전략적 원자재 수요의 10%를 유럽 광물 자원에서 조달해야 한다는 것입니다. 스웨덴 북부에 위치한 페르 게예르 희토류 광산은 100만 톤 이상의 금속 산화물 매장량을 보유하고 있어 이 목표 달성에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 예상됩니다. 그러나 탐사, 인허가, 기반 시설 개발에 시간이 걸리기 때문에 이러한 자원이 시장에 공급되기까지는 10년에서 15년이 소요될 것입니다.

재활용은 장기적인 공급 안정성 확보에 크게 기여할 것입니다. 알루미늄, 니켈, 구리와 같은 비철금속의 경우, 재활용 원자재가 이미 생산 투입량의 상당 부분을 차지하고 있습니다. 그러나 20가지 핵심 원자재 중 12가지의 재활용률은 여전히 ​​5%에 훨씬 못 미칩니다. 새로운 EU 배터리 규정은 재활용 할당량 증가를 의무화하고 있으며, 습식 야금 공정을 통해 리튬 이온 배터리에서 리튬, 니켈, 코발트를 회수할 수 있습니다. EU 프로젝트 SUSMAGPRO는 폐기된 전기 자동차와 풍력 터빈에서 자성 물질을 회수하는 것을 목표로 합니다.

자석이 필요 없는 모터 개발은 이러한 맥락에서 가장 효과적인 해결책으로, 문제의 근본 원인을 해결합니다. 의존적인 공급망을 다변화하거나 비용이 많이 드는 재활용에 나서는 대신, 이 기술은 의존성을 완전히 없애줍니다. 매년 수백만 대의 차량이 생산되고, 각 차량에는 600g의 네오디뮴과 기타 희토류 원소가 필요하다는 점을 고려하면, 경제적 절감 효과는 상당합니다.

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유럽의 산업 정책에 미치는 영향

유럽은 기술 혁신과 중국에 대한 의존도 증가라는 위태로운 상황에 놓여 있습니다. 중국은 원자재 및 배터리 생산부터 차량 제조에 이르기까지 전기차 가치 사슬 전반에 걸쳐 지배적인 위치를 차지하고 있습니다. 결정적인 조치가 없다면 막대한 산업 가치 창출 손실과 일자리 감소가 불가피할 것입니다.

자석이 없는 모터의 개발은 유럽에 전략적 재포지셔닝의 기회를 제공합니다. BMW, ZF, Mahle, Renault와 같은 기업들은 이 기술 분야에서 선도적인 전문성을 보유하고 있으며, 아시아 경쟁업체들이 따라잡기 전에 기준을 정립할 수 있습니다. 이 분야에서의 기술적 리더십은 독일 엔지니어링이 수십 년 동안 내연기관 분야에서 기준을 제시해 온 것처럼 결정적인 경쟁 우위가 될 수 있습니다.

대체 엔진 기술에 대한 투자는 전체적인 변혁 규모에 비해 적당한 수준입니다. BMW는 2030년까지 슈타이어 공장에 10억 유로 이상을 투자할 계획인데, 이 공장의 전략적 중요성을 고려할 때 충분히 감당 가능한 수준입니다. ZF와 말레도 비슷한 금액을 투자하고 있습니다. 이러한 투자는 기술적 독립성을 확보할 뿐만 아니라 유럽 내 고숙련 일자리를 보존하는 데에도 기여합니다.

정치적 틀이 이러한 발전을 뒷받침해야 합니다. 연구 개발을 장려하고, 생산 시설 승인 절차를 가속화하며, 자석이 없는 모터 사용에 대한 일시적인 인센티브를 제공하는 것은 시장 확대를 촉진할 수 있습니다. 미국은 이미 국방생산법(Defense Production Act)을 통해 원자재 추출을 안보 정책과 연계하는 방법을 보여주었습니다. 유럽도 규제에만 의존하지 않고 이와 유사한 수단을 개발해야 합니다.

다양한 엔진 유형의 표준화 및 상호 운용성 또한 중요한 측면입니다. 차량 플랫폼이 다양한 구동 방식 간에 유연하게 전환할 수 있다면 제조업체의 회복력이 향상됩니다. BMW는 이미 기술적 개방성을 통해 이를 입증하고 있으며, 내연기관 엔진과 다양한 전기 구동 시스템을 동시에 생산하고 있습니다. 이러한 유연성은 시장 변화와 공급 병목 현상에 신속하게 대응할 수 있도록 해줍니다.

글로벌 경쟁 구도가 더욱 심화되고 있다

전기차 기술 리더십을 둘러싼 경쟁이 심화되고 있습니다. 중국은 전체 가치 사슬에 걸친 수직적 통합을 통해 시장 지배력을 강화하려 하고 있으며, 희토류 및 관련 기술에 대한 수출 통제가 그 전략의 일환입니다. 동시에 중국은 자국 전기차 생산에도 막대한 투자를 하고 있으며, BYD, SAIC, Geely와 같은 중국 제조업체들은 유럽 시장에서도 빠르게 점유율을 확대하고 있습니다.

미국은 투자 인센티브, 수입 제한, 전략적 파트너십을 결합하여 대응하고 있습니다. 물가상승률 감소법(Inflation Reduction Act)은 친환경 기술에 수천억 달러를 지원하는 동시에 관세를 통해 중국산 제품의 가격을 인상하고 있습니다. 도널드 트럼프 전 대통령은 중국이 희토류 자석을 안정적으로 공급하지 않을 경우 최대 200%의 관세를 부과하겠다고 위협했습니다. 이러한 강경한 정책은 단기적인 압박을 가할 수는 있지만, 근본적인 의존성 문제를 해결하지는 못합니다.

최근의 상황 전개는 일시적인 긴장 완화를 시사합니다. 2025년 10월 부산에서 시진핑 주석과 도널드 트럼프 대통령이 회담을 가진 후, 중국은 강화된 수출 통제를 1년간 유예하겠다고 발표했습니다. 이에 대한 보복으로 미국은 중국 기업에 대한 일부 제재를 해제했습니다. 그러나 이러한 전술적 유예는 서방 공급망의 근본적인 취약성을 바꾸지는 못합니다.

인도는 이 경쟁에서 제3의 세력으로 점차 자리매김하고 있습니다. 2070년까지 탄소 중립을 목표로 하는 야심찬 기후 정책과 빠르게 성장하는 자동차 시장을 바탕으로 인도는 엄청난 잠재력을 지니고 있습니다. 자석이 없는 모터에 집중함으로써 인도는 과거의 의존성에서 비롯된 실수를 피할 수 있어 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다. '메이크 인 인디아(Make in India)' 정책은 현지화 의무화와 투자 인센티브를 통해 이러한 전략을 뒷받침합니다.

일본과 한국은 특히 배터리 생산 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다. LG에너지솔루션, 삼성SDI, 파나소닉과 같은 기업들은 전 세계 배터리 셀 생산의 상당 부분을 장악하고 있습니다. 이들 기업의 전력 전자 및 재료 과학 분야 전문성은 공급망 다변화를 모색하는 유럽 자동차 제조업체들에게 귀중한 파트너가 되어줍니다.

기술적 한계와 혁신 잠재력

자석이 없는 모터 개발은 완료 단계가 아니라 최적화 주기의 시작 단계에 있습니다. 영구 자석 모터는 수십 년 동안 지속적으로 개선되어 왔지만, 대안으로 제시되는 개념들은 여전히 ​​상대적으로 초기 개발 단계에 머물러 있습니다. 이는 효율, 출력 밀도 및 비용 측면에서 상당한 개선 잠재력이 있음을 의미합니다.

유망한 접근 방식 중 하나는 희토류 원소 대신 철을 기반으로 하는 페라이트 자석을 사용하는 것입니다. 페라이트 자석의 자기장 강도는 동일한 크기의 네오디뮴 자석보다 약 50~70% 낮지만, 정교한 모터 설계를 통해 이러한 차이를 상당 부분 보완할 수 있습니다. 일본 기업 프로테리얼(Proterial)은 자성 재료를 20%만 더 사용하면서도 동일한 출력 밀도를 달성하는 구동 장치를 개발했습니다. 테슬라가 플래이드 모터(Plaid motor)에서 구현한 분당 최대 2만 회전 속도와 같은 고속 개념과 결합된다면, 페라이트 모터는 경쟁력을 갖추게 될 것입니다.

개발 프로세스의 디지털화는 혁신 속도를 크게 향상시킵니다. 마흘레는 진화 알고리즘을 사용하여 다양한 모터 설계를 시뮬레이션함으로써 기존 방식보다 훨씬 빠르게 최적의 구성을 찾아냅니다. 이러한 자동화된 프로세스는 전기 강판의 기하학적 매개변수를 수정할 뿐만 아니라 권선 패턴과 재료까지 최적화할 수 있습니다. 기존 개발 방식과 비교했을 때 시간 절약 효과는 수개월에서 수년에 이릅니다.

모터, 변속기 및 전력 전자 장치를 고도로 통합한 전기 액슬은 추가적인 최적화 가능성을 제공합니다. BMW는 최소화된 플랜지 표면, 통합된 미디어 라우팅 및 간소화된 조립을 통해 오류 발생 가능성을 줄이고 비용을 절감하는 모듈형 시스템을 통해 이를 입증합니다. 800볼트 기술과 탄화규소 전력 전자 장치의 결합은 효율성을 더욱 높이고 충전 시간을 단축합니다.

권선, 전기 강판 및 절연 시스템용 재료 과학의 발전으로 성능이 지속적으로 향상되고 있습니다. 예를 들어, 보그워너의 특허받은 헤어핀 권선 기술은 고정자에서 더 높은 구리 밀도를 가능하게 하여 출력과 효율을 높입니다. 다른 부품의 유사한 혁신 또한 전반적인 성능 향상에 크게 기여하고 있습니다.

전환 비용에 대한 경제성 평가

희토류 의존으로 인한 경제적 비용은 정확히 수량화하기 어렵지만 상당합니다. 직접적인 원자재 비용과 그 변동성 외에도, 기업들이 불확실한 공급망으로 인해 투자 결정을 연기하거나 위험 프리미엄을 고려해야 할 때 전략적 기회비용이 발생합니다. 2025년 중반 중국의 수출 제한으로 인한 생산 손실은 이러한 취약성을 잘 보여주는 사례입니다.

반면, 대체 기술에 대한 투자는 상대적으로 적은 비용으로 빠르게 투자금을 회수할 수 있습니다. BMW의 슈타이어 공장에 10억 유로를 투자하는 것은 많아 보일 수 있지만, 전략적 중요성과 생산량을 고려하면 합리적인 투자로 해석될 수 있습니다. 연간 수십만 대의 엔진 생산 능력과 자석 제거로 인한 대당 100~200유로의 비용 절감 효과를 감안하면 투자금 회수 기간은 단 몇 년에 불과합니다.

기술 대체가 성공적으로 이루어질 경우 거시경제에 미치는 영향은 상당할 것입니다. 유럽에서 생산되는 모든 전기 자동차에 자석이 없는 모터가 장착된다면 매년 수억 유로에 달하는 원자재 수입이 줄어들 것입니다. 더욱 중요한 것은 전략적 자율성과 지정학적 변동으로부터의 독립성 확보입니다. 산업적 가치 창출과 고숙련 일자리 확보는 이러한 기술에 대한 공공 자금 지원을 정당화합니다.

고용에 미치는 영향은 복합적입니다. 한편으로는 내연기관 제조 분야에서 일자리가 감소하는 반면, 다른 한편으로는 전기 모터 생산 분야에서 새로운 일자리가 창출되고 있습니다. BMW는 향후 슈타이어 공장에서 전기 모터 조립 분야에 약 1,000명을 고용할 계획입니다. 세계적인 수요 추세에 따라 2030년에는 전체 직원의 절반이 전기차 분야에 종사하게 될 수도 있습니다. BMW의 기술 개방성 덕분에 다양한 구동 방식을 동시에 생산할 수 있어 장기적인 고용 안정에 기여하고 있습니다.

원자재 의존도를 넘어선 지속가능성 측면

자석이 없는 모터의 환경적 영향은 단순히 문제가 되는 원자재를 피하는 것 이상입니다. 희토류 채굴은 토양과 수로를 오염시키는 대량의 화학 물질 사용으로 심각한 환경 피해를 초래합니다. 이러한 물질을 가공하는 과정은 에너지 집약적이며 유독성 폐기물을 발생시킵니다. 기술적 개선으로 환경적 영향을 줄일 수 있다 하더라도, 생태 발자국은 여전히 ​​상당합니다.

외부여자 동기 모터와 비동기 모터는 주로 구리, 철, 알루미늄 및 전자 부품으로 구성됩니다. 이러한 재료 자체에 문제가 없는 것은 아니지만, 채굴 과정이 잘 정립되어 있고 환경에 미치는 악영향도 적으며 규제도 잘 되어 있습니다. 무엇보다 재활용이 훨씬 용이합니다. 영구 자석은 복잡한 분리 공정을 거쳐야 하지만, 구리와 철은 기존의 고철 재활용 방법을 통해 회수할 수 있습니다.

ZF의 I2SM 모터에서 볼 수 있듯이, 자석이 없는 모터는 제조 과정에서 발생하는 CO2 배출량을 최대 50%까지 줄여줍니다. 르노는 E7A 모터의 경우 30% 감소를 확인했습니다. 이러한 절감 효과는 자석 제거뿐만 아니라 부품 구조가 단순해져 장거리 운송이 용이해짐에 따라 공급망이 간소화된 데서도 비롯됩니다.

전기 자동차의 전반적인 환경 영향은 배터리 생산 방식과 전력 공급원에 따라 크게 달라집니다. 구동 시스템은 환경 영향의 일부에 불과하지만, 성능 저하 없이 개선할 수 있다면 모든 노력이 중요합니다. 자석이 없는 모터는 수명이 길고 재활용성이 뛰어나다는 점에서 이러한 기술의 발전을 뒷받침합니다.

자석 없는 전기 모터: 유럽이 기술 리더십을 확보할 기회

자석이 없는 전기 모터 개발은 중요한 전환점에 서 있습니다. BMW가 입증했듯이 대량 생산이 가능할 정도로 기술이 성숙 단계에 접어들었으며, 동시에 상당한 최적화 잠재력도 여전히 존재합니다. 희토류를 둘러싼 지정학적 불안정은 제조업체들이 대체 기술로 전환하도록 강력한 동기를 부여하고 있습니다. 규모의 경제로 비용 우위가 증폭되면서 자석이 없는 솔루션에 대한 경제적 이점도 점점 더 커지고 있습니다.

유럽 ​​자동차 산업에 전하는 메시지는 분명합니다. 자석이 없는 모터 분야에서 기술적 리더십을 확보하는 것은 전략적 필수 요소이지 선택 사항이 아닙니다. 투자는 감당할 수 있지만, 자석 의존이 지속된다면 위험은 막대합니다. 정부는 연구 자금 지원, 신속한 승인 절차, 그리고 필요에 따라 일시적인 시장 인센티브를 통해 이러한 기술 개발을 지원해야 합니다.

모터 포트폴리오를 다양화하는 것은 매우 중요합니다. 모든 애플리케이션에 최대 출력 밀도가 필요한 것은 아니며, 비동기 모터나 분리여자 동기 모터만으로도 충분한 경우가 많습니다. 요구 사항 프로필에 기반한 지능적인 세분화는 비용, 성능 및 전략적 안정성을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

인터페이스와 플랫폼의 표준화는 다양한 모터 유형을 유연하게 사용할 수 있도록 해줍니다. 이는 제조업체에게 더 큰 유연성을 제공하고 시장 변화에 신속하게 대응할 수 있도록 합니다. 최신 전기 액슬의 모듈식 설계는 이미 이러한 접근 방식을 뒷받침하지만, 앞으로도 지속적으로 발전시켜야 합니다.

국제적으로 신뢰할 수 있는 파트너와의 협력은 필수적입니다. 일본, 한국, 인도는 중국의 패권을 넘어 기술 파트너십과 공급망 통합의 잠재력을 제공합니다. 핵심 기술 분야에서 다극화된 세계 질서를 구축하는 것은 안정성을 높이고 협박에 대한 취약성을 줄여줍니다.

순환 경제를 병행하여 추진해야 합니다. 자석이 없는 모터가 자석 의존도를 낮추더라도 리튬이나 코발트와 같은 핵심 원자재는 여전히 중요합니다. 재활용 기술과 도시 광산 개념은 중장기적으로 공급 안정성 확보에 크게 기여할 수 있습니다. EU 배터리 지침에서 제시하는 규제 체계는 이미 올바른 방향을 제시하고 있습니다.

자동차 산업은 자동차 발명 이후 가장 큰 변화에 직면해 있습니다. 전동화는 불가피하지만, 그 변화의 형태는 여전히 유동적입니다. 자석이 없는 전기 모터는 단순한 기술적 대안 이상의 의미를 지닙니다. 이는 유럽에서 전략적 자율성을 되찾고 산업적 가치 창출을 확보할 수 있는 기회를 제공합니다. 이러한 혁신은 많은 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 가까이에 있습니다. BMW는 이미 이러한 모터를 생산하고 있으며, 다른 기업들도 곧 뒤따를 것입니다. 이제 문제는 이 기술이 언제, 얼마나 빨리 새로운 표준이 될 것인가입니다. 현재 중국이 희토류를 독점하고 있지만, 유럽은 미래에 희토류 없이도 모빌리티의 기준을 정립할 수 있습니다.

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