2D 팬에서 새로운 형상의 3D 터보팬 설계

[산업일보]
최근 3년간 연평균 32%로 고속 성장하고 있는 코드 없는 청소기 시장 선점과 인버터 모터 기술 경쟁 우위를 조기에 확보하기 위해 플랫폼 공용화 및 기술 확대 적용에 적합한 고효율, 초고속, 소형 BLDC 팬모터 기술 개발을 진행했다.

BLDC(Brushless DC) Motor는 모터 축에 자석이 있고 모터 케이스 내부 벽면에 코일이 있어 브러시가 필요 없는 모터를 말한다.

LG전자㈜ 송성배 연구위원은 기존 2D 팬에서 새로운 형상의 3D 터보팬을 설계해 흡입력을 향상시켰으며, 또한 모터의 분당 회전 횟수를 기존 3만 RPM에서 최대 10만 RPM으로 높여 작으면서 가벼운 모터를 개발했다.

청소기용 BLDC 모터 선행개발 경험을 토대로 R&D 시너지를 극대화하기 위해 센터 내 별도의 태스크(팬/유로, 모터/인버터, 진동/소음 전공자로 구성)를 운영했고 양산성과 신뢰성을 조기 확보하기 위해 사업부와 긴밀한 협업을 했다.

최대 회전수가 10만 RPM으로 마하 0.8의 팬 끝단 속도를 고려한 새로운 형상의 3D 팬 설계와 기존 반경 방향 고정날개를 측면으로 설계한 컴팩트 디퓨져로 국내 최초, 세계 최고 효율을 달성했다.

또한 철심이 없는 자기 회로와 모터 회전부에 고효율 자석을 탑재한 3상 고속 BLDC 모터 기술을 개발했다. 모터에 위치센서 없이 고속 구동시킴으로써 모터 높이를 5mm 축소했으며, 인버터 효율 향상으로 방열판이 없는 센서리스 1펄스 인버터 기술을 개발했다.

이러한 개발 기술은 코드 없는 청소기의 핵심인 고흡입력, 사용시간 연장, 소형, 경량화에 필요한 기술로서 중장기적으로 고효율 3D 터보팬, 소형 인버터 모터 기술이 필요한 타 제품군으로 기술을 확대 적용할 수 있다.

한편 송 연구위원은 무선 청소기의 강력한 흡입력을 유지하면서 사용시간을 늘린 작고 가벼운 스마트 인버터 모터를 개발해 상용화한 공로를 인정받아 수상자로 선정됐다.

송 위원은 “목표 달성을 위해 함께 일한 동료들에게 감사드린다”며, “지속적인 팬 모터 연구를 통해 세계 최고 수준의 기술경쟁력을 확보하고 타 제품군으로 기술을 확대 적용하고 싶다”고 수상 소감을 밝혔다.