모터의 역사와 발전과정(최초의 모터, 최초의 특허 모터)

 

전기차 블로그를 하며 전기 모터는 현대 사회의 기초 인프라를 구성하는 중요한 기술이라는 사실은 인지하고 있겠지만 자동차의 역사에 대한 글은 썼지만, 전기 모터의 역사에 대해서는 써본 적이 없는 것 같다 그래서 이번에는 모터의 역사에 대해 이야기해 보자 물론 최초의 배터리를 만든 알렉산드로 볼타에 대한 이야기를 다뤄야 하지만 그건 배터리 편에서 다루기로 하고 우선은 시대상 자체가 배터리인 볼타전지가 완성된 이후라는 점에서 이야기를 시작하자

마이클 페러데이의 초상화 출처- 위키피디아

 

 모터의 역사는 19세기 초로 거슬러 올라가며, 최초의 모터는 1821년 전기를 한다면 한 번쯤 이름을 들어봤을 마이클 페러데이로부터 시작한다. 페러데이 법칙을 작성한 그는 최초의 전기 모터 원형을 제작했다. 

 

 

사실 이걸 모터라 칭하기에는 애매하지만 이 실험 자체가 중요한 이유는 지금모터의 기반이 되는 에너지변환 즉 전자기에너지를 운동에너지로 변환시킬 수 있는 증명을 했기 때문이다. 결국 이때 이후로 수많은 학자들이 전기에 뛰어들게 되는데 맨 처음 만들어진 것은 DC 모터였다

 

 결국 윌리엄 스터전(William Sturgeon)이란 사람이 1832년에 최초의 실용적인 전자기 모터를 발명했다. U자형 철심에 감긴 코일을 사용하여 전류가 흐를 때 자기장을 생성하고, 이를 통해 회전 운동을 만들든 DC 모터였는데, 이때 최초의 DC 모터의 형태인 모터는 브러시와 커뮤테이터를 활용하기 시작했다.

 

 

 토머스 대번포트(Thomas Davenport)는 1834년에 미국에서 최초로 전기 모터 특허를 받은 사람으로, 그의 DC 모터는 소형 기계를 구동하는 데 최이며, 상업적 응용 가능성을 보여주었다. 물론 그때만 해도 효율이 정말 별로였기에 사실상은 인기가 좋은 분야까지는 아니었다.

 

 

여기서 이제 전자기학을 배운사람들이 대부분 다 욕하는 맥스웰이 등장한다. 제임스 클럭 맥스웰(James Clerk Maxwell, 1831-1879)은,  맥스웰방정식을 기반으로 한 이론을 수립하여 전기와 자기 현상을 수학적으로 설명하였으며, 그의 연구는 전기 모터의 작동 원리를 이해하는 전자기학의 기초를 이루며, 전기 모터 설계와 분석에 기반이 완성되었다 이전에는 현상론 중심이었다면 이제는 완성된 이론을 가지고 설계를 했다 정도로 이해하면 된다.

 

이제 등장하는 건 에디슨 회사에 다니던 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)다. 1883년부터 유도전동기 교류 유도전동기 변압기를 만들며 교류를 활용한 다상 유도 모터의 개발자다.

 

 사실상 당시에 효율이 낮던 전력 전달의 효율성을 크게 높였으며, 현대 전기차의 기본구조의 아버지라 봐도 되는 것이 상업적 전력 시스템마저 만든 사람이기에 현대 거의 모든 제품에서 쓰이는 유도전동기를 개발해다 봐도 과언이 아니다.

 

그 이후로는 지속적으로 발전시키다가 1950년대 BLDC 모터나 1970년대에 PM을활용한 모터의 기록들은 존재하고 계속해서 발전사업이나 여러 가지 대형화의 사업으로 지속적으로 발전해 왔다.

 

하지만 21세기 들어 일론머스크라는 이단아가 등장하며 전기차를 상용화시키며 극단적인 모터전쟁이 일어나는데 이 이야기는 필자와 차례차례 알아보자