[SMM 분석] 세계 최초 양산형 비정질 합금 전동 드라이브, 차량 탑재로 신에너지 무방향성 규소강 대체의 창을 열다

최근 GAC 아이온의 2027년형 RT가 공식 출시됐다. 신차는 세계 최초의 양산형 비정질 합금 전기 구동 시스템을 탑재했으며, 전 트림에 CATL 동력 배터리를 기본 적용했다. 총 4가지 구성 버전을 제공하고, CLTC 기준 주행거리는 최대 710km, 100km당 전력소비량은 최저 8.571kWh에 달한다. 기존에는 30만 위안 이상 고급 차종에만 적용되던 이 ‘3전(배터리·모터·전기제어)’ 조합이 하향 적용되면서, 비정질 합금이 NEV 모터에 사용되는 주류 신에너지용 무방향성 규소강을 산업 수준에서 대체하려는 도전을 공식화했다.

주행거리와 에너지 소비는 항상 NEV 사용자들의 핵심 고충이었다. 과거 중국의 NEV 구동 모터는 거의 모두 NEV 전용 무방향성 규소강을 고정자 철심 소재로 사용했으며, 주류 박판 등급은 0.20~0.35mm로 B25AV1300, B30AV1500 등이 대표적이다. 업계는 철손을 낮추기 위해 스트립 두께를 지속적으로 줄이고 제련·어닐링 공정을 최적화해 모터 효율을 소재 한계까지 끌어올렸다. 그러나 고주파·고속 조건에서의 철손과 발열은 완전히 해결하기 어려웠고, 에너지 효율을 0.5% 개선하는 데도 막대한 R&D 비용이 필요했다.

2027 아이온 RT의 비정질 합금 전기 구동 시스템은 항공우주 기술에서 유래한 비정질 합금 스트립(일명 ‘손으로 찢을 수 있는 강철’)을 사용하며, 두께는 0.025mm에 불과해 주류 0.2~0.35mm NEV 무방향성 규소강 판재의 10분의 1 수준이다. 탄소섬유 로터와 조합해 철심 손실을 75% 줄이고 모터 최고 효율 99%를 달성했다. 그 결과 동일한 전력 1kWh로 1km를 더 주행할 수 있다.

NEV용 비정질 합금 vs 고급 무방향성 규소강: 핵심 비교

데이터 출처: 공개 자료를 바탕으로 정리

성능 측면에서 NEV용 무방향성 규소강은 더 높은 포화 자속밀도, 성숙한 적층 공정, 출력 밀도 확장의 용이성에서 강점을 지녀 현재 NEV 모터의 절대적 주류로 자리하고 있다. 한편, 비정질 합금의 가장 큰 장점은 고주파·고속 영역에서 철손이 크게 줄어들고 모터 발열이 현저히 낮아져 고속 주행 거리 달성률을 직접적으로 개선한다는 점이다. 그러나 포화 자속 밀도와 적층 계수의 제약으로 동일 부피에서 출력 밀도가 낮아지고, 가공 난이도는 무방향성 규소강보다 훨씬 높다.

과거 비정질 합금은 주로 배전 변압기 분야에서 사용되었다. 철심 절단, 적층, 어닐링 등 공정 전반의 난제로 인해 자동차 구동 모터에 양산 및 탑재되기 어려워 대부분 실험실 및 프로토타입 단계에 머물렀다. 광저우자동차 아이온(GAC Aion)이 양산에 성공하며 비정질 합금 모터의 소재부터 완성차까지의 산업화 체인을 열었다. 그러나 단기적으로 무방향성 규소강을 완전히 대체하지는 않을 것이며, 오히려 기술적 상호 보완 관계를 형성할 것이다. 즉, 저전력 소모를 우선시하는 고주파·고속 시나리오에서는 비정질 합금이 뚜렷한 장점을 지니고, 고과부하·고출력 밀도 시나리오에서는 고급 무방향성 규소강이 여전히 주도적 위치를 유지할 것이다.

신에너지 모터의 에너지 효율 경쟁은 구조 설계에서 소재 기반 경쟁으로 전환되었다. 과거 업계는 더 높은 등급과 더 얇은 두께의 무방향성 규소강으로 지속적인 반복 개선을 통해 규소강 시스템의 한계를 밀어붙였으며, 비정질 합금이 양산되어 차량에 탑재되면서 두 번째 기술 경로가 열렸다.

미래를 내다보면, 생산 라인이 규모화되어 해방된다면 비정질 합금 철심 제조 비용이 계속 하락하여 점차 박판 신에너지 무방향성 규소강을 부분 대체하게 될 것이며, 무방향성 규소강의 하류 수요 구조를 재편성할 것이다. 중국 산업 체인에게 이는 연자성 소재 트랙에 새로운 경쟁 차원이 열렸으며, 중국 3전 기술의 추가 돌파를 위한 새로운 경로를 제공한다.

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