전기자동차모터의 출력이란 무엇인가

---

1. 출력이란?

---

이전글에서 우리는 아래수식을 이용하여 모터에 작용하는 힘에대해 고려해 본적이있다 

그렇다면 설계에 대해서 고민하기전 위수식이 힘에대한 단위였다면 실제로 모터의 출력은 어떠한 방식으로 고려되는가라는 질문이 따라오는데

 

우선적으로 출력이란 단어에 대해서 정의내릴 필요성이있다. 위키백과에 따르면 출력은 아래와 같이 정의하는데

 

이를 물리학적으로 정리

해보자면 결국 외부로 나오는 결과물이다. 여기서 기초적인물리학을 몇개들고와보자

 

가장쉬운 뉴턴이정의한 운동 제2법칙에 따르면

 

로나타내지며 여기서 힘에대한 정의를 내렸다.

 

그래서 우리는 일을 어떠한 방식으로 정의하는가에 대해 고찰해볼필요성이있는데

우리는 물리적인 일을 정의할떄 아래와 같은 정의를 내린다.

 

여기서 출력에대한 정의는 단위시간당 한일을 고려한 것이므로

 

 

위와같은 수식으로 간략화 할수있다.

그렇다면 회전운동을하는 모터는 어떠한방식으로 출력을 정의할까??

 

---

2.모터의 출력

---

직관적으로 접근해보자는 일로 접근해야하므로 회전힘인 토크와 회전속도의 곱인 아래와같은 수식으로 정리될 것임은 어렵지 않게 알수있다.

 

결론적으로 일정출력에서 토크와 각속도를 어떤방식으로 배분할 것이냐의 고민을하는것이 모터의 출력을 산정하는 방식 되시겠다.

 

 여기서 전기차적으로 접근해보자면 설계방식에따라 고토크의모터보다 고속도의모터가 제어적인측면이나 제작하는 측면에있어 장점이 존재하기 때문에 일반적으로 전기차에서는 고속도 모터를 사용한다 실제로 현대자동차의 아이오닉 계열들도 대략 1만rpm이상의 고속기를 사용하고 감속기를이용해서 내가원하는 속도를 조절하는것만봐도 일반적으로 그렇게 연구함을 알수있다. 다만 여기서 나오는의문은 자세하게 어떠한 장점이있고 왜그렇게 하느냐인데 이부분은 설계적인측면과 제어적인측면에서 다음에조금더 자세하게 다뤄보도록하자.

 

다만여기서 우리는 몇몇가지 추가적인 지식을 알필요성있는데 각 토크자체는 힘이라 직관적이지만 소위 우리가 말하는 회전속도(rpm)과  각속도는 어떤 상관관계가 있으며 마력은 어떤방식으로 산정하는가는 알고갈 필요가있다.

 

먼저 rpm은 분당 회전수(分當廻轉數, revolutions per minute)으로 정의하며 각속도와의 상관관계를 수식적으로나타내면

다음과같은 수식으로 나타난다.

 

 

회전속도인 rpm과 각속도는 다음과같은 상관관계를 지니며 이를 출력수식에 넣게되면

 

 

 

다음과같은 수식으로 정의됨을 알수있다.

여기서 이제 일반적으로 차량에서 많이쓰이는 마력의 수식은

 

까지만 알고있도록하자 사실 그렇게까지 중요한것들은 아니지만 출력적인접근에서 현업산업계에서 쓰이는 이해정도는 가지고있을 필요성이 존재하기에 이러한글을적었고

 

다음글에서는 이러한 출력을 높이기위해 어떤방식을 사용해야하는가에 대해 한번 고찰하는 시간을 가져볼까 한다.