[인간형 로봇 부품용 코어리스 DC 모터 산업 발전 분석] | MIR DATABANK

2025년은 인간형 로봇의 대량 생산 원년으로 평가되며, 전 세계적으로 산업화가 가속화되고 있습니다. 테슬라는 연간 1만 대의 옵티머스 생산을 계획하고 있으며, 중국의 쯔위안 로봇은 이미 수천 대 규모의 대량 생산을 실현하고 2025년 상용화를 목표로 하고 있습니다. 세레스와 화웨이의 협력 프로젝트도 연말까지 대량 생산 단계에 돌입할 예정입니다. 이러한 흐름 속에서 인간형 로봇이 환경과 상호작용하는 핵심 매개체인 섬세한 손은 기술 혁신의 관건으로 떠오르고 있습니다.

기존 산업용 로봇의 특수 그리퍼와 달리, 인간형 로봇은 복잡하고 끊임없이 변화하는 응용 시나리오에 대응해야 하므로 작동기가 높은 범용성과 유연성을 모두 갖춰야 합니다. 이러한 능력의 실현은 섬세한 손의 정밀한 구동에 크게 의존하며, 효율성과 제어 용이성 덕분에 전기 구동 솔루션이 주류로 자리 잡았습니다. 그중에서도 소형 크기와 높은 출력 밀도를 갖춘 코어리스 모터가 두각을 나타내며 섬세한 손의 '핵심 관절'이 되었습니다. 테슬라 옵티머스를 예로 들면, 각 섬세한 손에는 6개의 모터가 필요하며, 엄지 관절에 2개, 나머지 4개 손가락에 각 1개의 코어리스 모터가 장착됩니다. 양손에 이러한 섬세한 손을 장착할 경우, 관절 구동을 위해 총 12개의 코어리스 모터가 필요합니다.

본 보고서는 이 고성장 분야에 초점을 맞춰 인간형 로봇의 핵심 부품인 코어리스 모터를 심층 분석하고, 그 기술적 장벽과 산업적 기회를 탐구할 것입니다.

인간형 로봇의 핵심 하드웨어에는 선형 액추에이터, 회전 액추에이터, 센서, 섬세한 손 등이 포함되며, 그중 섬세한 손은 로봇이 환경과 상호작용하는 핵심 실행 장치로서 기술적 문턱이 높습니다. 기존 산업용 로봇의 특수 그리퍼와 달리, 섬세한 손은 높은 자유도, 높은 정밀도, 빠른 응답 능력을 갖춰야 하므로 코어리스 모터의 적용을 직접적으로 촉진합니다. MIR 산업 연구에 따르면, 인간형 로봇의 하드웨어 가치에서 코어리스 모터가 약 6.7%를 차지합니다.

코어리스 모터는 휴머노이드 로봇을 위해 특별히 생산되는 제품이 아니며, 그 개발 역사는 휴머노이드 로봇보다 훨씬 앞선다. 코어리스 모터의 기초 기술은 1958년 독일 엔지니어 F. 파울하버 박사가 사선 권선 코일 권선 기술을 개발한 데서 기원을 찾을 수 있으며, 이는 코어리스 모터 기술의 탄생을 의미한다.

우수한 성능으로 인해 코어리스 모터 제품은 다양한 다운스트림 응용처를 보유하고 있으며, 초기에는 항공우주·군수 등 첨단 산업에 주로 적용되었다. 최근에는 적용 분야가 점차 민수 시장으로 확대되어 의료기기, 소비자 전자제품, 전동공구, 산업 자동화, 로봇 등 다양한 시나리오에 활용되고 있다. 현재 코어리스 모터 응용 분야에서 휴머노이드 로봇이 차지하는 비중은 여전히 비교적 작다. 향후 테슬라와 다수의 국내 휴머노이드 로봇 업체가 제품을 대량 생산함에 따라 코어리스 모터 역시 폭넓은 응용 전망과 시장 수요를 맞이할 것이다.

코어리스 모터는 비교적 고가이며, 핵심 진입장벽은 자립형 권선 기술에 있다. 자립형 권선을 구현하기 위한 핵심 포인트는 다음과 같다.

1. 권선 공정 설계: 권선 방식의 차이가 모터 성능을 좌우한다.

• 직선 권선:공정이 복잡하고 다회 권선이 필요하며, 권선 수가 적고 길이가 긴 권선 구조에 적합하다.

• 사선 권선 코일(예: 독일 Faulhaber):자동화된 1회 성형으로 합격률이 높고 평탄도가 우수하다.

• 동심 권선(예: 스위스 Maxon):전력 밀도가 더 높고 성능이 더 우수하다.

2. 권선 장비: 고급 장비는 여전히 유럽·미국·일본이 주도하고 있다. 국내 업체들도 일부 기술을 돌파했지만, 대출력 및 복잡 구조 권선에서는 여전히 격차가 존재한다.예를 들어 중터테크놀로지는 다수의 자동 및 반자동 권선 장비를 개발·생산했으나, 자사의 전자동 2축 코어리스 권선기의 권선 원리는 여전히 롤 타입 생산 방식에 속한다. 친롄테크놀로지는 1회 성형 생산 기술을 채택한 코어리스 권선기 국내 업체 중 하나다. 그러나 해당 권선기는 비교적 작은 크기， 얇은 와이어 직경， 단순한 형상의 코일만 권선할 수 있어 대전력 코어리스 모터의 요구를 충족하지 못합니다．

기술적으로， 코어리스 모터는 브러시형과 브러시리스형의 두 가지로 나눌 수 있습니다． 구조상， 브러시형 코어리스 모터의 회전자에는 철심이 없으며， 브러시리스형 코어리스 모터의 고정자에는 철심이 없습니다．브러시리스 코어리스 모터는 휴머노이드 로봇에 적합합니다． 소형 가전 및 장난감에 사용되는 브러시형 코어리스 모터에 비해 구조가 더 복잡하고 비용이 높으며， 국산 대체 가능성도 더 큽니다．

브러시리스 코어리스 모터에는 카본 브러시나 정류자가 없습니다． 주로 전자 변환기를 통해 전기 에너지 변환을 수행하고， 회전자 위치에 따라 전류 방향을 자동 조정하여 스파크 없는 작동을 실현하며， 마찰 손실이 거의 없어 모터 수명을 연장합니다． 브러시리스 모터의 수명은 브러시형 모터의 3배 이상입니다． 중요한 것은， 크기가 더 작고 무게가 가벼워 로봇의 발전 추세에 부합한다는 점입니다． 공정이 더 복잡하고 원자재가 더 많이 필요하기 때문에 비용도 브러시형 모터보다 크게 높습니다．

전 세계적으로， 스위스의 Maxon， 독일의 Faulhaber， 스위스의 Portescap과 같은 최상위 기업들이 코어리스 모터 시장에서 오랫동안 높은 점유율을 차지해 왔습니다． 한편， 국내 생산업체들도 이 분야에서 입지를 빠르게 강화하고 있습니다． 예를 들어， Moons' Industries， Dingzhi Technology， Zhaowei Electromechanical， Leadshine Technology， Sanhua Intelligent Controls， Weichuang Electric， Topband， Hichuan Technology 등이 있습니다．

현재 휴머노이드 로봇 산업은 제품 응용 정의의 중요한 단계에 있습니다． 많은 생산업체들이 프로토타입을 출시하고 다양한 테스트를 수행하여 휴머노이드 로봇의 확장 가능하고 광범위한 보급을 위한 최적의 형태를 탐색하려고 노력하고 있습니다． 이 과정에서， 이러한 휴머노이드 로봇 제조사에 직접 공급하는 코어리스 모터 회사들은 직접적인 응용 피드백을 얻을 수 있습니다． 이를 통해 R&D와 제품 최적화 방향을 신속하게 조정할 수 있습니다． 초기 공동 R&D 및 고객과의 기술 교류를 통해 구축된 탄탄한 기반을 활용하여， 이러한 코어리스 모터 회사들은 휴머노이드 로봇의 대량 생산 이후 지정 공급업체가 될 가능성이 높아， 미래의 거대한 코어리스 모터 시장에서 선점 우위를 확보할 수 있습니다．

1994년 설립된 Moons' Industries는 모션 제어 분야의 종합 제조업체로, 수년간 모터 기술 전문성을 바탕으로 핵심 R&D, 구동 및 제조 역량을 보유하고 있습니다. 2024년 매출은 24억 위안으로 전년 대비 4.99% 감소했습니다.

Moons' Industries 공식 웹사이트 자료에 따르면, 자사의 브러시리스 슬롯리스 모터(브러시리스 코어리스) 최소 외경은 10mm이며, 13mm에서 30mm까지의 추가 모델을 제공합니다. 이 회사의 코어리스 모터는 독자적인 특허 코어리스 권선 기술을 적용한 특수 설계로, 높은 토크, 높은 비틀림 강도 및 저소음을 구현하여 고속 및 저속 운전이 더 부드럽고, 더 정밀한 제어가 가능하며, 더 높은 효율과 출력 밀도를 제공합니다. 연례 보고서 데이터에 따르면,2024년 Moons' Industries의 브러시리스 모터 사업 총매출은 2억 1,951만 위안으로 전년 대비 31% 증가했습니다.

2008년 설립된 Dingzhi Technology는 주로 리니어 액추에이터, 하이브리드 스테퍼 모터, DC 모터, 보이스 코일 모터 및 그 부품을 생산하며, 의료 장비, 산업 자동화 및 기타 제조 분야의 하류 고객에게 공급합니다. 2024년 연간 매출은 2억 2,400만 위안으로 전년 대비 20.80% 감소했습니다.

2024년 재무 보고서에 따르면, Dingzhi Technology는 6mm에서 42mm까지의 코어리스 모터 시리즈 개발을 완료했으며, 6mm-42mm 정밀 유성 기어박스와 페어링되어 다양한 산업 자동화 요구를 충족하도록 설계되었습니다. 이 제품들은 저소음, 긴 수명, 고정밀도를 특징으로 하며, 손재주 있는 손, 도어 스위치, 전동 공구, 치과 장비 등에 적합하며, 이미 고객에게 공급되어 맞춤형 요구 사항을 충족하고 있습니다.

2001년 설립된 Zhaowei Electromechanical은 마이크로 변속기 및 구동 시스템의 R&D, 생산 및 판매를 주로 담당하고 있습니다. 이 회사의 제품은 스마트 차량, 소비자 및 의료 기술, 첨단 산업 및 지능형 제조, 로봇 공학 등 여러 분야에 응용됩니다. 2024년 회사의 매출은 15억 2,500만 위안으로 전년 대비 26.42% 증가했습니다.

2024년 재무 보고서에 따르면, Zhaowei Electromechanical은 브러시리스 코어리스 모터의 직렬화 플랫폼 구축을 완료했으며, 모든 직렬화 모터가 양산을 달성했습니다. 4mm 브러시리스 코어리스 모터는 기술적 난제를 극복하고 소규모 생산에 돌입했으며, 향후 제품 성능 향상을 위해 4극 제품 개발에 주력할 예정입니다.