【산업 연구】한 편으로 축방향 자속 전동기 완전 정리

본문 서두 이 기술은 1821년에 패러데이에 의해 이미 구상되었음에도 불구하고 거의 두 세기 동안 묻혀 있었다. 2026년 6월, 중국과 유럽이 거의 동시에 양산의 시동을 걸었다—그리고 이는 …를 둘러싼一场… 모터의 기본 토폴로지 의 변화가 본격적으로 시작된다. 이번 글에서는 …부터 살펴보겠다. 8개의 차원 분석: 왜 ‘어려움은 언제나 물리적 문제가 아니라 제조에 있다’는 것인지, 왜 ‘지름으로 토크를 대체’하는 방식을 채택했는지, 아홉 가지 주요 응용 분야 중 주인공은 누구인지, 비용이 ‘3배 비싸다’에서 어떻게 ‘단 15% 더 비싸다’로 수렴하게 되었는지, 그리고 무엇보다도 가장 핵심적인 투자 축과 리스크의 한계는 무엇인지— 차세대 전동화의 주도권을 누가 먼저 장악하느냐에 따라 미래 동력의 주도권도 그 손에 달려 있다.

01｜2026년, ‘이중 공진’을 이룬 양산의 돌파구

1.1 두 세기 동안 ‘먼지에 묻혀’ 있던 한 가지 기술 경로

축방향 플럭스 모터(Axial Flux Motor, AFM)는 새로운 발명이 아니다. 1821년 패러데이는 전자기학의 기초를 다지는 실험에서 자기선속이 축 방향으로 전파되는 원판형 모터의 시제품을 제작한 바 있다. 그러나 그 이후 약 두 세기에 걸쳐 이 모터는 여전히 연구실과 항공우주 등 ‘비용을 따지지 않는’ 극히 제한된 분야에만 머물렀으며, ‘연구실→양산라인’으로 이어지는 마지막 단계를 완전히 뚫지 못했다.

정체의 원인은 원리가 통하지 않아서가 아니라, 공학적 구현에 따른 삼중의 제약 때문이다: 첫째, 고온에서는 자석이 쉽게 소자화된다. 전통적인 네오디뮴-철-붕소 자석은 디스크형 전동기의 얇은 벽 두께와 고속 운전 조건을 충족할 수 없다. 둘째로, 평면형 공극은 제작 정밀도에 대한 요구가 반경형 전동기에 비해 훨씬 더 높다. , 미세한 편차만으로도 자기장이 교란된다; 셋째, 전용 양산 장비가 부족하다. 장기간 인력에 의존한 와인딩 및 적층 공정으로는 수율과 일관성이 자동차 등급의 대량 납품을 뒷받침할 수 없습니다.

1.2 중국의 돌파: 판구동력 × 중국과학원 닝보재료연구소

2026년 6월 5일, 상하이 판구동력은 저장성 란시에서 고성능 축방향 자속 전기모터 시리즈를 발표했으며, 이는 중국이 세계적으로 최초로 대량 생산을 실현했다 그것의 돌파는 세 가지로 압축된다:

• 재료 측: 2018년부터 중국과학원 닝보재료연구소와 공동으로 PGH 고온 비탈자성 자석을 개발함으로써, 탈자라는 근본적인 난제를 한꺼번에 해결하였다.
• 장비 측: 기성의 양산 설비가 부족한 상황에서 자체 개발·생산한 전공정 라인은, 단일 라인 투자액이 약 5,000만~6,000만 위안에 달하며 152개의 공정을 포함하고 있습니다. 양품률은 98%를 상회합니다.
• 생산 능력과 납품: 세계 최초의 대규모 양산 라인을 구축했으며, 진화 기지에는 5개의 생산라인이 설치되어 연간 30만 세트의 생산능력을 갖추고 있습니다. 현재 주문은 2027년 1분기까지 모두 확보된 상태입니다.

그 성능의 기준점은 특히 눈부시다: 유효 출력 밀도 25.73 kW/kg 초국가적 2040년 계획 목표의 42.94%를 달성했으며, 최대 회전수는 18,000rpm을 돌파했다. 또한 축방향 자속 관련 특허를 누적 1,708건 출원해 세계 선두권에 자리하고 있다. 중국중앙방송(CCTV)의 2026년 7월 보도에 따르면, 해당 생산라인은 “주문이 세 배로 증가하고 매출이 두 배로 늘었다”고 밝혔으며, 제품은 9개 핵심 분야와 100여 개 이상의 최종 사용자 시나리오를 포괄하고 있으며, 30여 개 국가로 수출되고 있다.

1.3 유럽의 돌파: 벤츠 × YASA 대규모 양산

거의 같은 시기(6월 9일), 벤츠는 베를린에 위치한 창립 100주년을 맞은 오래된 엔진 공장에서 축방향 자속 모터를 가동했다. 대규모 양산 이 모터는 메르세데스-벤츠가 2021년 인수한 영국 옥스퍼드의 스핀오프 기업인 YASA에서 개발했으며, AMG.EA 순수 전기 고성능 플랫폼에 최초로 탑재될 예정이다. AMG GT 4도어 쿠페는 ‘전면 1개·후면 2개’의 3모터 구성을 채택했으며, 제로백 가속은 2.1초, 최고속도는 시속 300km에 달한다. , 전기모터의 두께가 9센티미터 미만입니다.

제조 공정 측면에서 벤츠는 조합 자동화, 레이저 가공 및 AI 비전 품질 검사를 통해 플랫 와이어 권선, 레이저 용접, 최종 조립 정밀도라는 세 가지 주요 난제를 해결했으며, 고정자와 회전자 디스크의 조립 공차를 0.1밀리미터 이내(약 머리카락 한 올 정도) . YASA의 설립자는 본질을 지적했다: “파괴하는 것은 물리가 아니라 제조다.”

뉴스의 성격 규정: 이는 단일 제조사의 마케팅 이벤트가 아니라, 중국식 경로(소재+자체 개발 생산라인)와 유럽식 경로(정밀 공정+AI 품질검사) 동일한 창구 기간 내에서의 공진이다. 이는 축방향 자속 전동기가 본격적으로 ‘연구개발 도입기’에서 ‘규모화·양산 확대기’로 진입했음을 의미한다.

02｜기술 원리: 왜 ‘기하학적 차이’ 하나가 성능을 재편할 수 있는가?

2.1 반경 방향 대 축방향: 유일한 본질적 차이는 자속의 흐름 방향이다.

축방향이든 반경방향이든, 전동기는 모두 패러데이의 전자기 유도 법칙과 암페어의 힘 법칙을 따릅니다. 두 법칙은… 유일한 본질적 차이 자속(자력선)의 흐름 방향에 따라 구분된다: 레이디얼 모터에서는 자속이 반지름 방향으로, 회전축에 수직하게 흐르며, 액시얼 모터에서는 자속이 모터 축 방향으로, 원판형 공극을 평행하게 관통한다. 바로 이러한 기하학적 차이가 이후 모든 성능 및 제조상의 차별성을 초래한다.

2.2 네 가지 주요 토폴로지 구조와 ‘직경과 토크의 상호 교환’

고정자와 회전자 수 및 배치에 따라 축방향 자속은 단일 고정자·단일 회전자, 단일 고정자·이중 회전자, 이중 고정자·단일 회전자, 다중 디스크형의 네 가지 기본 토폴로지로 구분된다. 이 가운데 자동차 전기구동 시스템에서는 주로 다음과 같은 방식이 집중적으로 채택된다. 이중 고정자 단일 회전자(DSR)와 단일 고정자 이중 회전자(DRS) , 디스크 구조에 작용하는 약 9,000N(약 0.9톤)의 파괴적인 축방향 자기 인장력을 제거한다.

▲ 상부 회전자 디스크 + 중간 고정자 디스크 + 하부 회전자 디스크로 구성된 ‘샌드위치 구조’에서, 자속은 축 방향으로(그림의 파란색 화살표 방향) 공기 갭을 관통합니다—이것이 바로 그 제품이 ‘평평하면서도 강력한’ 이유입니다.

축방향 자속의 강력한 근원은 간결한 물리 법칙 하나에 있다: 토크는 회전자 직경의 세제곱(D³)에 거의 비례한다. 축 방향 길이를 늘리지 않은 상태에서 회전자 디스크의 지름을 증대시키기만 하면, 반경형 전동기에 비해 훨씬 큰 토크를 얻을 수 있으며, 동시에 토크가 더 긴 힘臂에 걸쳐 분포되어 토크 밀도는 자연스럽게 더욱 높아집니다. 이것이 바로 이 모터가 ‘납작하면서도 강력한’ 이유의 전자기학적 비밀입니다.

또한 축방향 자기 flux는 원리적으로 래디얼형 전동기의 긴 자기회로를 없애 철손을 크게 감소시키며, 평판형 구조와 집중 권선 설계를 결합해 동시에 구리손도 저감함으로써 넓은 부하 범위에서 높은 효율을 유지합니다. 이로 인해 고효율 영역이 전체 작동 범위의 90% 이상에 달하며, 도심 주행 조건의 전기차, 호버링과 순항 간 전환 기능을 갖춘 비행체, 고주파 가동·정지가 반복되는 로봇 등에 특히 중요합니다.

왜 ‘양산’은 200년 동안 어렵기만 할까? 네 가지 공정적 난관에 걸려 있다: 재료의 탈자, 평면 기隙 정밀도(공차 <0.1mm), 축방향 자기 인력(9,000N), 그리고 전용 장비의 부재이다. 또한 열 방출은 또 다른 숨은 제약으로 작용한다—이중 회전자 구조에서는 중간 고정자가 내부에 끼어 있어 국부적인 열유속 밀도가 매우 높으며, 이는 높은 열전도성 충전제를 사용한 캡슐화, 강제 공냉 또는 액체 냉각 모듈에 의존한다.

03｜9대 응용 시나리오: 누가 ‘재정의’되고, 누가 ‘에너지 절감 개조’를 받는가?

축방향 자속의 적용 한계는 간결한 규칙에 의해 규정된다: 축방향 설치 공간에 대한 제약이 크고, 동시에 토크 밀도나 출력 대 중량 비율에 대한 요구가 높은 경우, 축방향 자속 구조가 종종 보다 우수한 선택지가 됩니다. 판구는 이미 9개의 주요 경로와 100여 개의 시나리오를 포괄하고 있습니다. ‘충격 강도’에 따라 세 단계로 구분할 수 있습니다:

축방향 자속 9대 경로의 ‘3층 계단식’

제1그룹(재정의됨): 휴머노이드 로봇, eVTOL, 대형 트럭/광산용 덤프트럭

제2그룹(구조 재구성): 버스, 승용차, 선박, 오토바이

제3그룹(에너지 절약 개조): 산업용 송풍기/펌프, 풍력 발전

3.1 휴머노이드 로봇: 성장 잠재력이 가장 큰 ‘황금의 경주로’

휴머노이드 로봇은 축방향 자속을 갖는다. 증분 탄성은 최대이고, 침투의 확실성은 가장 높다. 의 부문이다. 로봇 관절에는 ‘높은 토크 밀도 + 높은 동적 응답성 + 컴팩트한 외형 + 잦은 정·역회전에 대한 내구성’이 요구되며, 축방향 자속 방식의 최대 토크 밀도는 30 N·m/kg을 상회하여 프레임리스 토크 모터의 약 2배에 달하며, 동일한 토크 조건에서 중량을 절반으로 줄일 수 있다.

• 관절 분포: 하체의 고관절, 슬관절 등 대하중을 받는 관절에는 축방향 자속 방식을 적용하고, 상지에는 프레임이 없는 토크 모터를 주로 배치하며, 손목 및 다기능 손에는 철심이 없는 PCB 고정자 구조를 활용할 수 있다.
• 가치량: 단일 전장형 로봇에는 관절 모터 28~32개가 필요하며, 전축 방식으로 전환한 후에는 단일 로봇의 모터 비용이 약 35% 상승한다.
• 시장 공간: 전 세계 휴머노이드 로봇의 양산만으로도 2030년까지 형성될 수 있다. 40억~160억 위안 전동기 증량 시장.

3.2 저고도 비행체 eVTOL: 까다로운 경량화의 절실한 요구

eVTOL은 출력 대 중량 비율에 대해 거의 엄격에 가까운 요구를 제시한다. 축방향 자기유도형의 출력 밀도는 8 kW/kg을 상회할 수 있어, 동일한 이륙 중량 조건에서 더 강력한 추력을 제공하거나, 구동 장치의 질량을 크게 경감시켜 이를 곧바로 유용 탑재량 또는 항속거리로 전환할 수 있다. 역사적 기준점으로는 2021년 ‘스피릿 오브 이노베이션’ 전기항공기가 400 kW급 축방향 자기유도형 추진모터를 탑재하여 순전기 동력으로 345.4mph의 최고 속도 기록을 세웠다.

3.3 중형 트럭/광산용 덤프트럭: 가장 강력한 성장 잠재력을 지닌 상용차의 블루오션

CCTV 보도에 따르면, 축방향 자속 모터를 탑재한 중형 트럭의 자체 중량은 약 200kg 감소하고 전비는 5%~10% 개선된다. 2026년 상반기 국내 신에너지 중형 트럭 판매량은 12만6,200대로 전년 동기 대비 85% 증가했으며, 6월 한 달간의 전년 동기 대비 성장률은 107%에 달했다. 모터의 중량을 200kg 줄이면 배터리 용량을 15~20kWh만큼 절감할 수 있어, 1만8,000~2만4,000위안의 비용 절감 효과를 얻을 수 있으며, 이는 모터 가격 프리미엄을 충분히 상쇄한다.

3.4 나머지 여섯 가지 주요 시나리오 한눈에 보기

산업적 의의: ‘공간 제약 × 전력 밀도’의 이중 고(高) 상단 구역에 가까워질수록 축방향 자속의 대체 불가능성이 더욱 강해집니다. 휴머노이드 로봇 산업의 폭발적 성장은 곧 축방향 자속의 …로 이어질 것입니다. 규모화를 통한 원가 절감의 제1의 추진력 ——대량의 관절 모터 수요가 전용 생산라인의 고정비를 분산시켜, ‘수요→원가 절감→더욱 광범위한 수요’로 이어지는 순환적 선순환을 형성한다.

04｜비용경제학: ‘3배 비싸다’에서 ‘단 15% 더 비싸다’로

축방향 자속의 경제성 전환을 이해하는 핵심은 BOM(자재명세서)의 분해에 있다. 가장 직관에 어긋나는 발견은 다음과 같다: 축방향 자속의 ‘고가’는 사용량이 많아서가 아니라, 공정과 재료 등급의 고가 때문이라는 점이다. ——오히려 그 구조의 절감 설계로 인해 실리콘강과 구리의 사용량이 거의 절반으로 줄어들었다.

4.1 기기 전체 BOM 원가 구조

자석강은 축방향 자속의 ‘심장’이자 동시에 ‘아킬레스건’이다—180~200℃의 고온에 견딜 수 있어야 하며, H/SH 등급의 높은 보자력 특성을 갖는 합금을 맞춤 제작해야 한다. 또한 디스프로슘(Dy), 테르븀(Tb) 등 중희토류를 첨가해야 하는데, 이들 중희토류의 사용량은 종종 전체 가격 차액의 상당 부분을 차지한다. 60%-80% 이는 비용의 핵심적 문제점이다.

4.2 가파른 비용 하락 곡선

• 초기 소량 생산: 비용은 전통적인 전동기의 2~3배에 달하며, 비용을 따지지 않는 로켓이나 전투기 등과 같은 특수한 경우에만 사용할 수 있다.
• 실험실→천 대: 비용이 약 40% 감소했습니다.
• 천 대→만 대 규모 양산: 비용이 약 65% 더 절감됩니다.
• 현재 수준: 단위 킬로와트당 원가가 약 110~130위안으로, 기존 전동기(90~110위안/kW)에 비해 약 15% 정도 높을 뿐입니다.
• 전망 및 예측: 업계의 일반적인 예측 2027년 전후에 직접 제조 원가가 전통형 전동기와 동등해질 것이다. 。

더욱 중요한 것은 전 주기 총계정원장입니다: 자동차 분야에서 400kW급 전기차용 축방향 자속 모터는 무게를 200kg 줄일 수 있으며, 이에 따라 배터리 비용을 1.8만~2.4만 위안 절감하는 효과를 얻을 수 있다. 산업 분야에서는 전력 절감으로 인한 편익이 1.5~3년 내에 프리미엄 비용을 상쇄한다. 로봇 및 eVTOL 분야에서는 극단적인 경량화로 회수 기간이 불과 1~2년에 그친다. 종합적으로 추산하면, 전 주기 종합 비용이 전통형 모터에 비해 15%~35% 낮습니다. 。

05｜산업 충격과 투자 주선: 누가 ‘삽 파는 사람’인가?

5.1 방사형 자속에 대하여: 대체이지 전복이 아니다

전 세계에서 사용 중인 전동기의 95% 이상이 여전히 반경형 구조를 채택하고 있으며, 이는 산업 사슬이 성숙하고 비용이 매우 저렴하다. 따라서 축방향 자속 방식은 단기적으로는 큰 충격을 받게 된다. “고급 대체 + 시장 침식” 전면적인 전환보다는, 고성능 차량, 휠 모터, 로봇 관절, eVTOL, 중형 트럭의 주동력 등 다양한 분야에서 구조적 우위를 확보하고 있다. 반면, 경제형 가정용 전기차나 범용 산업 등에서는 여전히 래디얼 모터가 압도적인 원가 우위를 유지하고 있다.

5.2 전 산업 사슬의 총이익률 및 침투율

34% 전 산업 체인 평균 총이익률
(고급 맞춤형 45%) 침투율 2.3%→18%
(2025→2032 예측) 전 세계 시장 CAGR 약 29%
(2024년 2.4→2030년 11.2억 달러)

5.3 투자 주선: “상·중·하류의 3층 구조 + 장비 관련 숨은 흐름 한 가지”

06｜경쟁 구도: 중국과 유럽의 이중 핵심, 누가 차세대 전기구동 시스템을 선도할 것인가?

축방향 자속의 산업화 문이 열리면서 전 세계적인 시장 선점 경쟁이 본격화되고 있다. 현재의 구도는 ‘…’의 양상을 보이고 있다. 중유럽 듀얼 코어 + 미국의 차별화 + 자본 통합 “현황. 특허는 축방향 자기유도 방식의 가장 두터운 경쟁우위로, 2026년 기준 전 세계 PHEV 관련 축방향 자기유도 방식의 활성 특허 그룹은 1,200건을 상회하며, 상위 3대 기업이 약 60%를 보유하고 있다.”

6.1 글로벌 주요 기업 지도

6.2 중유 경로 비교와 중국의 기회

자본 차원의 신호가 강력하다: 벤츠의 YASA 인수, 폭스콘의 Magnax 지분 인수(3,550만 유로·지분 52%), 홍하이의 퉁위안과의 제휴, 미쓰비시 전기의 모빌리티 사업 지분 인수 추진— ‘모터’는 전기차, 로봇, 디지털 헬스 등 3대 신흥 산업의 핵심 전략적 거점으로 부상하고 있다. 중국의 경우, 양산 선발과 소재 자립, 그리고 다양한 응용 시나리오를 바탕으로 차세대 전기구동 시스템에서 추격에서 선도로 전환할 가능성이 크지만, 기초 특허 포트폴리오와 고급 브랜드 구축을 보강해야 한다.

07｜명확한 인식: 위험의 경계는 어디에 있는가?

2026년에 양산이 본격적으로 시작되더라도, 축방향 자속 모터는 여전히 여러 제약을 안고 있다. 이러한 한계를 객관적으로 파악하는 것이 산업화의 속도를 판단하는 데 있어 전제가 된다.

• 비용은 여전히 래디얼보다 높습니다: 현재 단위 킬로와트당 원가가 여전히 약 15% 높은 수준이며, ‘양산이 곧 원가 절감’이라는 주장에는 선형적 외삽에 대한 경계가 필요하다. 2027년의 그리드 패리티 달성은 전향적인 예측에 불과하다.
• 열 관리는 ‘아킬레스건’이다: 평면 구조는 방열 면적이 제한되며, 액체 냉각은 본체 제조사와 공동 개발이 필요하여 양산 단계에서도 아직 널리 채택되지 않고 있다.
• 고속과 진동: 18,000rpm에서의 가장자리 영역에서는 회전자 구조의 강도와 원심력에 대한 내성을 해결해야 하며, 토크 맥동 억제는 알고리즘과 형상 최적화에 의존한다.
• 신뢰성 및 수명에 관한 데이터 부족: 수십 년에 걸친 산업적 연마가 이루어지지 않았고, 장기적인 데이터 기반도 부족한 상황이며, 특히 자동차와 휴머노이드 로봇 분야에서는 더욱 그렇다.
• 희토류 의존: 자석강은 BOM의 35%~40%를 차지하며, 중희토류 등급이 필요해 디스프로슘과 테르븀 공급에 매우 민감하다. 비희토류 기반 공정이 성숙할 경우 대체 압력이 발생할 수 있다.
• 공예와 인재의 진입장벽: 분말야금 다이캐스팅, 편선 레이저 용접, AI 품질검사 모두 신규 공정으로, 설비 제조사가 관련 경험을 부족하여 생산능력의 본격적 가동은 점진적으로 이루어질 전망입니다.

가장 중요한 인식의 경계: 축방향 자속은 보완이지 대체가 아니다 . 반경형 자속의 산업 사슬은 성숙하고 비용이 매우 낮아 대중적 응용 분야에서 여전히 주도적 지위를 유지할 것이다. 두 기술은 장기적으로 ‘고급·공간 제약이 있는 응용 분야에서는 축방향이, 대중적 응용 분야에서는 반경형이 각각 주도하는’ 분업과 공존 구도를 보여 왔다. 축방향 자기 flux를 ‘하이 확정성 침투 + 점진적 규모 확대’로 간주하고, ‘하룻밤 사이의 혁신적 전환’으로 보지 않는다. , 투자 규율의 첫 번째 원칙이다.

08｜미래 전망: ‘200년간 봉인’에서 ‘동력의 심장’으로

8.1 세 단계 침투 경로

8.2 기술 발전 방향

미래 기술 발전의 몇 가지 주요 포인트는 주목할 만하다: 레어어스 없는 축방향 플럭스 (턴트타이드와 토레브는 강철과 구리 권선형 회전자를 영구자석으로 대체하여, 장기적으로는 비용 구조를 완전히 재편할 수 있다); 할바흐 어레이 보급 (단측 집속형 자석, 더 낮은 토크 맥동); PCB 고정자 무철심화 (체중 50% 감량, 영악한 손에 적합); 그리고 크로스 플럭스 복합 토폴로지와 액체 냉각 일체형 (더 높은 지속 출력을 해제하고, 중부하 및 항공 시나리오를 활성화합니다.)

8.3 중국 시장의 삼중 특별 기회

중국은 세 가지 강점을 갖추고 있다: 재료 자율 （PGH 자석강, 고등급 네오디뮴-철-붕소 국내산） 양산 선발 (세계 최초의 30만 대 규모 생산라인), 장면이 풍부하다 (중형 트럭, 버스, 오토바이, 로봇, eVTOL 등 전 산업 사슬이 완비됨). 화웨이, 샤오미, 비야디, 사이리스 등 기업들이 이미 적극적으로 사업을 전개하고 있으며, 산업 생태계는 ‘단일 지점의 돌파’에서 ‘시스템의 형성’으로 나아가고 있다.

마지막 문장에서의 요약: 축방향 자속 전동기는 ‘두 세기 동안 묵혀 있던’ 기술적 골동품에서 벗어나, 신에너지차, 로봇, 저고도 경제 및 산업 에너지 절감 분야를 재편하는 ‘동력의 심장’으로 거듭나고 있다. 그것은 방사형 자속을 소멸시키지는 않지만, 고성능 및 공간 제약이 있는 환경에서는 ‘동력’이라는 용어의 물리적 의미를 새롭게 정의하게 된다. 누가 ‘더 가볍고, 더 작으며, 더 강력한’을 규모와 비용의 우위로 전환하느냐에 따라, 차세대 전동화 시스템에 대한 주도권을 쥐게 될 것이다. 제조 분야의 획기적 돌파로 촉발된 이 산업 혁명은 이제 막 시작되었을 뿐이다.

데이터 출처: 중국중앙텔레비전(CCTV), 과학기술일보, 증권사 리포트 및 산업 브리프를 상호 검증하여 정리함(2026년 9월 기준)

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