400kg의 부하를 순간적으로 끌 수 있는 16kg 미만의 '디스크'를 상상해 보십시오. 이는 축방향 플럭스 모터가 제공하는 파괴적인 혁신입니다. 최근 몇 년 동안 도시 스카이라인 위를 이동하는 항공 택시(eVTOL)이든 정찰 및 병참 임무를 수행하는 산업용 UAV이든 추진 시스템에 대한 요구 사항은 거의 불가능할 정도로 엄격해졌습니다. 최소 부피, 최소 중량, 최대 추력입니다. 기존 모터는 이러한 모든 요구 사항을 동시에 충족해야 할 경우 성능이 저하됩니다. 자기장이 축방향으로 흐르는 디스크형 모터는 저고도 경제의 가장 빛나는 파워트레인 스타로 조용히 떠오르고 있습니다. 아래에서는 축방향 자속 모터 회전자 진화의 렌즈와 실제 테스트 데이터 비교를 통해 이 '폭발적으로 강력한' 성적표를 검토할 것입니다.
추진력 혁신의 본질: '방사형'에서 '축형'으로의 도약
이 혁명을 이해하려면 먼저 두 가지 '전기화 논리'를 구별해야 합니다. 기존 모터는 방사상 자속 경로를 사용합니다. 여기서 자기장은 모터의 회전축에 수직으로 흐르며, 이는 마치 중앙 축을 중심으로 회전하는 물레방아의 날과 같습니다. 이와 대조적으로 축방향 자속 모터는 고정자와 회전자가 평행한 디스크로 배열되어 회전축과 평행하게 자기장을 유도합니다. 이 설계는 자기 회로를 획기적으로 단축하여 유효 자기 표면적을 늘리고 자기장 활용도를 크게 높입니다. 동시에 평면 구조는 전체 모터를 디스크와 유사하게 만들어 동일한 출력의 방사형 모터에 비해 무게와 축 길이를 절반으로 줄일 수 있습니다.
에너지의 직접적인 변환기인 축방향 자속 모터 회전자는 설계를 통해 모터의 궁극적인 '물리적' 한계를 결정합니다. 현재 업계에서는 항공우주 추진을 위한 세 가지 주요 로터 토폴로지를 옹호하고 있습니다.
YASA(요크리스 및 세그먼트형 전기자) 토폴로지 : 이 고전적인 이중 로터, 단일 고정자 구조는 기존의 철심 '요크'를 폐기하여 무게와 코어 손실을 크게 줄여 저손실과 고효율을 추구하는 항공우주 응용 분야에 선호되는 솔루션입니다. 관련 연구에서는 이러한 이점을 더욱 정량화했습니다. YASA 토폴로지는 코어 손실을 최소화하는 데 가장 효과적입니다.
AFIR(Axial Flux Internal Rotor) 토폴로지 : 내부 회전자에 영구자석을 장착하고 자기장이 외부 고정자에서 내부 회전자로 축 방향으로 흐릅니다. 이 토폴로지는 모든 축 자속 구성 중에서 가장 높은 토크 밀도를 달성하는 데 탁월하며 '벽돌이 날아갈 만큼 충분한 추력'을 요구하는 수직 이착륙 항공기에 특히 적합합니다.
오프셋 AFIR(Offset Axial Flux Internal Rotor) 토폴로지 : 이 설계는 고정자와 회전자의 상대적 위치를 최적화하여 AFIR을 기반으로 합니다. 훨씬 더 넓은 고효율 작동 영역을 제공하는 대신 토크 밀도의 일부를 희생하여 순항을 지향하는 장기 내구성 UAV 및 하이브리드 eVTOL을 위한 최적의 솔루션이 됩니다.
핵심 기술 지표에 대한 정면 대결: 축 자속 모터 로터는 '차원 감소 타격'으로 전기 드라이브의 지형을 뒤집습니다.
실제 테스트 데이터가 없으면 모든 기술적 과대광고는 공허합니다. 그렇다면 핵심 지표에서 축방향 자속과 방사형 자속 모터 사이의 측정된 간격은 얼마나 큽니까?
에서 축 자속 모터 로터는 압도적인 우위를 보여줍니다. 토크 밀도 가장 중요한 '근육' 지표인 토크 생성은 보다 유리한 기하학적 관계(더 강한 '입방 효과')를 따르는 반면 기존 방사형 모터는 '제곱 효과'로 제한됩니다. 축 자속 모터가 일반적으로 동일한 볼륨에 대해 30%~40% 더 높은 토크 밀도를 제공할 수 있게 하는 것은 바로 이러한 근본적인 차이입니다. 유사한 직경의 경우 토크 밀도는 기존 솔루션의 최대 4배까지 증가할 수 있으며 축 길이는 1/6로 줄어들 수 있습니다.
에서는 출력 밀도(무게 대비 출력 비율) 격차가 훨씬 더 두드러집니다. 기존 방사형 모터는 수많은 실리콘 강철 라미네이션과 구리 권선을 쌓아서 제약을 받습니다. 최상위 대량 생산 제품은 대부분 4~5kW/kg 사이를 맴돌며, 16kW/kg을 돌파하는 경우는 거의 없습니다. 이와 대조적으로, 항공 응용 분야를 대상으로 하는 축 자속 모터는 이미 이 측정 기준을 10kW/kg 이상으로 끌어올렸고 이중 모터 조정 구성에서 6kW/kg의 실제 조건에서 테스트되었습니다. 슈퍼카 영역에서 YASA는 최대 중량 대비 출력 비율이 59kW/kg에 달합니다.
의 차이 효율성 맵 도 무시할 수 없습니다. 방사형 모터는 효율성이 좁은 '최적 지점'을 가지고 있습니다. 작동점이 벗어나면 효율 곡선이 급격히 떨어집니다. 더 짧은 자속 경로와 더 낮은 철 손실의 이점을 누리는 축방향 자속 모터 로터는 이러한 한계를 극복하고 광범위한 속도 및 토크에 걸쳐 90% 이상의 고효율 적용 영역을 유지합니다.
프론티어 테스트 성적표: 실제 하늘에서의 적합성 테스트
위 데이터의 대부분은 실험실과 지상 차량에만 국한되어 있습니다. 실제 항공추진 결과는 어떤가요? 다음 선도 기업의 실제 테스트 데이터가 최고의 답변을 제공합니다.
Traxis : 축 자속 기술의 선두주자인 Traxis는 2025년 5월 Punch Powertrain과의 공동 테스트에서 '깨끗한 스윕'을 제공했습니다. SiC 컨트롤러와 결합된 요크 없는 축 자속 모터(AXF300)는 테스트 벤치에서 최대 토크 730Nm로 310kW의 놀라운 피크 출력과 270kW의 연속 출력을 쉽게 달성했습니다. 성능은 전체적으로 오류나 저하 없이 안정적으로 유지되었습니다.
CRRC Zhuzhou Electric Motor의 'Yufeng' T-시리즈 : 중국의 전통적인 고급 장비 우수성을 대표하는 이 축방향 자속 추진 시스템은 95%의 모터 효율성과 98%의 컨트롤러 효율성을 자랑합니다. 이는 10Nm/kg의 연속 토크 밀도와 20Nm/kg의 최대 토크 밀도를 제공하며 축 치수는 기존 모터의 1/2~1/3에 불과하여 eVTOL 및 복합 날개 UAV의 직접 구동 추진 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.
Arctic Tern Power OW280we : 중대형 eVTOL용으로 특별히 설계된 이 모터는 무게가 15.6kg에 불과하지만 최대 추력은 400kg으로 매우 높은 추력 대 중량 비율을 보여줍니다. 독자적인 강제 공기 냉각 기술과 IP66 보호 등급으로 폭우, 고온 등 가혹한 환경에서도 안정적인 추력을 보장합니다.
Emil Motors의 무자석 솔루션 : 미래 지향적인 탐구로서 Emil Motors는 2025년 10월에 무자석 축방향 자속 유도 모터에 대한 테스트 결과를 발표하여 거의 270Nm에 달하는 최대 토크와 7,000RPM의 정격 속도를 달성했습니다. 프로토타입의 상한선은 보호 조치로 인해 제한되었지만 테스트를 통해 희토류 의존성을 벗어나 고온 안정성을 향상시키는 엔지니어링 타당성을 검증했습니다.
과제에 직면: 축방향 자속 모터 로터의 '아킬레스건'과 이를 극복하는 방법
완벽한 기술은 없습니다. 축방향 자속 모터 로터를 대규모로 대량 생산할 수 없는 이유는 몇 가지 치명적인 '아킬레스 건' 때문입니다.
첫 번째는 제조 정밀도 의 장벽이 매우 높다는 것입니다 . 미크론 수준의 공극 편차는 심각한 진동, 소음, 심지어 기계적 마모까지 유발할 수 있습니다. 두 번째는 열 관리 문제 입니다 . 높은 비전력은 엄청난 열유속 밀도로 해석되며, 샌드위치형 디스크 구조로 인해 열용량이 매우 낮습니다. 로터의 영구 자석은 과열로 인해 되돌릴 수 없는 자기소거에 매우 취약합니다. 마지막으로, 대량 생산 비용은 여전히 높습니다 . 관련된 특수 복합 재료 및 공정으로 인해 제조 비용은 일반적으로 방사형 모터보다 20%~50% 더 높습니다.
그럼에도 불구하고 이러한 기술적 장벽은 하나씩 해결되고 있습니다. 열 관리에서는 내장된 이중 루프 수냉식을 기반으로 한 정밀 솔루션이 심층적인 연구에 들어갔습니다. 제조 분야에서는 3D 프린팅 사고방식을 바탕으로 한 연자성 복합재(SMC) 일체형 압축 성형 기술을 통해 초정밀 조립의 골치 아픈 문제를 해결하려고 시도하고 있습니다. 최상위 설계에서는 업계 합의가 '수동 냉각'에서 통합 '재료 + 구조 + 제어' 열 관리 시너지로 전환되어 소스에서 신뢰성 문제를 해결하고 있습니다.
결론
저고도 경제가 1조 규모의 폭발을 앞두고 돌진함에 따라 축방향 자속 모터 로터는 eVTOL 및 UAV 추진 시스템의 핵심 동력 장치가 되고 있습니다. 이것이 가져오는 것은 단순히 전력 수치의 증가가 아니라 '대량을 요구할 수 있다'는 전통적인 개념에서 근본적으로 탈피하는 것입니다. 이는 미래 도시 간의 효율적인 공중 도로 네트워크를 위한 진정으로 신뢰할 수 있는 기술 기반을 제공합니다. 부피, 무게, 추진력, 효율성 사이의 극단적인 균형 작용에서 그 얇은 디스크는 이미 우리를 미래로 이끄는 가장 강력한 '심장'이 되었습니다.
