전기차 전력변환장치 해외 의존도 줄인다..소재 기술 개발

재료연, 나노결정 리본 소재 국산화 기술 연구

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 전기차 전력변환장치에 들어가는 소재를 국산화할 기술을 개발했다.

정재원 한국재료연구원 선임연구원.(사진=한국재료연구원)

한국재료연구원은 정재원 금속분말연구실 박사 연구팀이 고포화자화 및 고투자율 연자성 나노결정 리본 소재를 국산화할 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

전기차는 내연기관차와 달리 모터, 배터리, 전력변환장치로 파워트레인이 구성된다. 전력변환장치들의 전력변환 과정에서 발생하는 전류 노이즈를 없애기 위해 EMI 필터가 활용되고 있으며, 나노결정 리본 소재는 EMI 필터를 구성하는 핵심소재다.

나노결정 합금 리본 소재는 1988년 일본 히타치금속에서 처음 개발해 상용화했지만 국내에는 해당 소재를 제조할 수 있는 기술과 산업기반이 없다. 부품을 소형화하려면 소재의 포화자화가 기존 소재보다 높아져야 하지만, 해외에서 수입하는 소재도 포화자화 특성이 낮다는 한계도 있었다.

연구팀은 기존 합금 소재의 철 함량을 높이며 이종 전이금속을 동시에 첨가해 합금 내 확산 속도를 제어했다. 이를 통해 10~20 나노미터 수준의 나노결정을 만들고, 기존 소재 대비 포화자화를 30% 이상 높이면서 비슷한 수준의 투자율 특성을 지닌 소재를 만들었다.

기존 나노결정 리본 합금에 필수적으로 함유됐던 니오븀과 같은 비싼 원소의 함량을 30% 이상 줄여 제조 단가를 절감해 가격 경쟁력도 확보했다.

연구팀은 개발한 소재와 리본 제조기술을 관련 기업에 이전했다. 재료연은 기업의 양산화를 지원해 국내 리본 제조산업 구축과 소재 국산화를 목표로 연구하고 있다. 앞으로 양산화가 이뤄지면 오는 2025년까지 연간 1500톤의 리본을 만들어 약 200억원의 매출을 달성할 것으로 보고 있다.

정재원 선임연구원은 “국내외에서 나노결정 합금 개발 연구가 진행되고 있지만 고포화자화·고투자율 특성을 동시에 만족하는 소재를 구현하지 못해 실제 상용화에 이르지 못했다”며 “이번 기술이 상용화되면 나노결정 리본 소재의 국산화가 가능해 해당 소재를 쓰는 전기차 전력변환장치 생산기업의 수입 의존도를 줄일 것으로 기대한다”고 말했다.