현대차, 전기차 모터 생산 시 희토류 원소 배제 테스트

현대자동차그룹이 중국 의존도가 높은 '희토류 원소'를 활용하지 않는 전기차 모터 개발에 나섰다.

13일 업계에 따르면 현대차그룹은 현재 경기도 화성에 위치한 남양연구소에서 네오디뮴, 디스프로슘, 테르븀 등 희토류 원소를 사용하지 않는 추진모터를 개발 중이다. 업계 관계자는 “현대차그룹은 희토류 원소가 포함된 영구자석을 전혀 사용하지 않는 '권선형 회전자 동기 전동기(WRSM)'를 개발 중”이라고 말했다.

네오디뮴은 강한 자성을 지닌 물질이다. 미량의 디스프로슘, 테르븀과 혼합하면 섭씨 200도의 높은 온도에서도 자성을 유지합니다. 자동차 업계에서는 완성차 제조사들이 '전기차의 심장'이라 불리는 추진모터에 이러한 네오디뮴 기반 영구자석을 사용하고 있다. 이 구성에서는 모터의 회전부인 회전자에 네오디뮴 기반 영구자석을 배치하고, 권선선으로 만든 코일을 회전자 주위에 위치시켜 '영구자석 동기 모터(PMSM)' 구성을 사용해 모터를 구동합니다.

반면, 현대차그룹이 개발 중인 신형 모터는 회전자에 영구자석 대신 전자석을 탑재했다. 이로 인해 네오디뮴, 디스프로슘, 테르븀과 같은 희토류 원소에 의존하지 않는 모터가 됩니다.

현대차그룹이 희토류를 배제한 전기차 모터 개발에 나선 배경에는 최근 중국산 네오디뮴 수입이 크게 늘었기 때문이다. 중국은 전 세계 네오디뮴 채굴의 58%, 정제의 90%를 담당하고 있다. 한국무역협회에 따르면 국내 자동차 제조사의 전기차 생산이 늘면서 희토류 원소가 주성분인 영구자석 수입액은 2020년 2억3900만달러(약 3180억원)에서 2020년 2억3900만달러(약 3180억원)로 늘었다. 2022년에는 6억 4,100만 달러로 거의 2.7배 증가합니다. 우리나라에 수입되는 영구자석의 약 87.9%가 중국산이다.

현재 중국 정부는 미국의 반도체 수출 규제에 대한 대책으로 '희토류 자석 수출 금지' 방안을 검토 중이다. 중국이 수출 제한을 가할 경우, 전기차 전환을 적극적으로 추진하고 있는 완성차 제조사에 직격탄을 날릴 수 있다.

이런 상황에서 BMW와 테슬라도 희토류 원소가 없는 모터 개발을 추진하고 있다. BMW는 이미 현대차그룹이 개발 중인 WRSM 기술을 자체 개발한 i4 전기차에 적용한 바 있다. 그러나 기존 WRSM 모터는 희토류 자석을 사용하는 모터에 비해 수명이 짧고 에너지 손실, 즉 구리 손실이 높아 효율성이 떨어집니다. 현대차그룹이 이 문제를 얼마나 잘 해결하느냐가 희토류 없는 모터 기술을 완성하는 데 중요한 요소가 될 것으로 보인다.

테슬라는 현재 금속 원소와 산화철을 혼합해 만든 페라이트 영구자석을 활용한 모터를 개발 중이다. 페라이트 영구자석은 네오디뮴 기반 영구자석의 대안으로 고려되고 있다. 하지만 자성 측면에서 약하고 자성이 약해 전기차 모터에 적합하지 않다는 업계 내 비판을 받아왔다.