전기차 시대와 축전류 예방 장치

전기차는 세계적인 주요 추세이며 이에 따라 각종 부품들 또한 그 중요성이 부상하고 있습니다.

인버터를 통한 전기 사용량 조절은 여러 도움을 주지만, 인버터 사용으로 인해 고속 스위칭 전압 혹은 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조)에 노출되는 건 변함이 없습니다.

따라서 이를 해결하기 위한 근본적인 대책이 필요합니다.

2022년 8월 대한민국 중소벤처기업부는 미래 유망분야 기술혁신 개발사업 중 하나로 EV 모터용 축전압 저감 장치를 선정하였습니다.

국내에서도 이 문제를 산업 과제로 다루기 시작했다는 뜻입니다.

전기차에서 무엇이 달라지나

전기차 구동 모터는 산업용 인버터 모터보다 조건이 까다롭습니다. 스위칭 주파수가 높고, 공간 제약 때문에 모터·감속기·인버터가 한 덩어리로 붙어 있어 전류가 흐를 경로가 짧습니다. 회생 제동으로 운전 상태가 수시로 바뀌는 점도 축전압을 불안정하게 만듭니다.

문제가 되는 것은 모터 베어링만이 아닙니다. 축을 타고 넘어간 전류는 감속기 기어와 베어링까지 손상시킵니다. 베어링을 절연해도 축에 연결된 다른 장치는 보호되지 않는다는 원리가 그대로 적용됩니다.

축 접지 장치는 고속에서 어디까지 듣나

2026년 학술지 Wear 에 축 접지 링(conductive ring)을 고속 조건에서 시험한 논문이 실렸습니다. EV 구동모터가 10,000rpm을 넘어서면서, 기존 대책이 그대로 통하는지를 확인한 연구입니다.

결과는 두 갈래였습니다.

• 12,000rpm 이내에서는 베어링 전압을 효과적으로 낮췄습니다. 축 접지 방식이 고속에서도 제 역할을 한다는 확인입니다.
• 14,000rpm을 넘으면 전압 저감 효과가 뚜렷하게 약해졌습니다. 원인은 롤러의 원심 편심이었습니다.

원인을 짚어 볼 만합니다. 축 접지 장치가 전기적으로 실패한 것이 아닙니다. 회전이 극도로 빨라지면서 원심력에 밀린 롤러가 한쪽으로 치우치고, 그 결과 베어링 내부의 접촉 상태가 달라진 것입니다. 기계적인 변화가 전기적 결과를 바꿔 놓은 셈입니다.

이 조건이 이어지면 궤도면과 롤러 양쪽에 전기적 손상과 기계적 손상이 겹친 형태가 나타났고, 심한 프로스팅으로 확인됐습니다. 10,000rpm 구간에서는 유막이 끊기지 않고 유지되면서 축전기처럼 작용했습니다.

산업 설비에는 어떻게 읽어야 하나

위 한계는 EV 구동모터의 조건입니다. 산업 현장의 유도전동기는 대개 1,500~3,600rpm으로 돕니다. 14,000rpm은 다른 세계의 숫자입니다.

오히려 이 연구는 일반적인 산업 설비 회전수 영역에서 축 접지 방식이 유효하다는 근거가 됩니다. 12,000rpm까지 확인됐으니 여유가 큽니다.

반대로 EV 구동모터나 고속 스핀들처럼 만 단위 회전수를 쓰는 설비라면, 축 접지만으로 끝내지 말고 설계 단계에서 함께 검토해야 합니다. 절연 베어링, 세라믹 볼, 인버터 제어 방식 등을 조합하는 접근입니다.

참고 문헌 — Electrical damage of EV motor bearing with conductive ring at high rotational speeds, Wear, 2026. 공개된 초록을 바탕으로 정리했습니다.

정비 관점

전기차는 내연기관차보다 정비 주기가 길어 이상을 늦게 발견하기 쉽습니다. 주행 중 특정 속도에서 나는 소음이나 진동이 초기 징후일 수 있으며, 분해했을 때 궤도면의 플루팅으로 확인됩니다.