철도차량 전문기업 다원시스가 국가 R&D 사업의 일환으로 추진한 ‘희토류 저감형 영구자석 동기전동기(PMSM)’ 개발에 성공했다.

다원시스는 지난 2021년부터 5년간 총 144억 원 규모로 진행된 미래선도형 기술개발 사업의 성과를 공개했다고 1일 밝혔다.

이번 사업에는 한국전기연구원(KERI) 등이 참여했으며, 차세대 고속철도에 적용 가능한 고효율·고신뢰성 추진제어 시스템을 순수 국내 기술로 확보하는 것이 목표다.

이번 과제를 통해 개발된 PMSM은 정격출력 380kW, 효율 97.86%, 출력밀도 0.85kW/kg의 성능을 가졌다.

다원시스는 이러한 성능이 세계 최고 수준이며, 기존 고속철도와 대비해 영구자석 사용량을 단위 토크(Nm)당 9.1g에서 8.7g으로 줄이는 데 성공했다고 밝혔다.

이는 고가 희토류 의존도를 낮추는 핵심 목표를 달성한 것이다.

또 전동기를 제어하는 차세대 추진 인버터에는 ‘SiC MOSFET’ 전력반도체가 적용돼 출력용량 460kVA, 효율 97.2%, 토크 정밀도 99% 이상을 기록했다.

새로운 시스템은 기존 EMU-260/320과 호환되면서도 더 작고 가볍게 제작돼 에너지 효율을 높일 수 있으며, 향후 전기차·풍력발전 등 다양한 분야로 확장도 가능하다.

다원시스 관계자는 “PMSM 개발 성공을 통해 강화되는 국제 환경규제와 고효율화 요구에 선제적으로 대응했다”라고 말했다.

이어 “본 과제는 올해 연말 국토교통과학기술진흥원의 연차 평가와 2026년 상반기 국토교통부 최종 평가를 거쳐 공식적으로 마무리될 예정”이라고 덧붙였다.

희토류 저감형 철도 인버터 [다원시스 제공]

한편 국내 철도산업이 희토류 의존도를 낮추려 하는 이유는 공급망 문제로, 대부분 중국에서 수입될 뿐 아니라 가격도 높다.

특히 철도는 글로벌 친환경 에너지 전환 트렌드에서 중요한 축으로 부상하며 희토류 문제가 더욱 강화되고 있다.

희토류 사용량 축소는 단순한 비용 절감을 넘어 원재료 수입 의존도를 낮춤으로써 철도 추진 전동기의 가격 경쟁력을 강화하고, 국내 소재·부품 기술력의 자립도를 높이는 효과를 가져온다.

동시에 친환경·고효율 경량화 전동기 개발을 촉진해 릴럭턴스 모터, 비희토류 영구자석 기술과 같은 대체 기술 혁신으로 이어진다.

실제로 이번 개발 과정에서 추진 인버터와 핵심 부품의 국산화율이 90%에 육박하면서, 해외 조달 과정에서 들던 수십억 원 규모의 비용을 절감하는 효과가 나타날 수 있다.

국제 시장에서도 국산 철도 기술의 성과는 이미 입증됐다.

한국은 지난해부터 우즈베키스탄에 고속철도 차량(KTX-이음)을 수출하며 약 4000억 원 규모 계약을 성사시킨 바 있다.

반면 우리나라 외에 자체 기술로 고속철도를 수출하는 국가는 프랑스, 독일, 일본 등 소수다.

끝으로 국내 철도산업의 해외 전략은 단순 차량 판매를 넘어선 ‘통합 패키지형 수출’에 초점이 맞춰져 있다.

운행관리(O&M), 부품·유지보수, 인력 양성까지 포함한 솔루션을 제공해 장기적 부가가치를 창출하는 방식이다.

또 항만, 역세권 개발 등 인프라 프로젝트와 연계한 현지화 전략으로 시장 진입 기회를 확대하고 있다.

금융 측면에서도 EDCF 등 공적자금을 활용해 선진 경쟁사와 대등한 조건을 제시하며, 프로젝트 파이낸싱 모델이 점차 도입될 전망이다.