[편집자주] 모터 제어 기술이 전기차, 스마트팩토리, 로보틱스 등 첨단 산업에서 핵심으로 대두되면서 Matlab, Simulink, 각종 MCU 툴 활용이 업그레이드 되고 있다. 오는 14일 서울 삼성동 코엑스에서 e4ds 모터제어 기술 컨퍼런스가 개최된다. 산업·학계 전문가들을 한자리에 초청해 엔지니어와 개발자들을 위한 기술 역량 증진과 최신 기술 인사이트들이 공유될 예정이다.

이에 앞서 ‘산업용 모터 제어 개념 및 고급 제어 기술 교육’을 발표할 이택기 한경대 교수를 만나 모터 제어와 기술 전망에 대해 간략히 이야기를 나눴다. 이택기 교수는 한경대 전기공학과 교수로 재직하며 2022년 전력전자학회 회장을 역임한 바 있으며, 최근엔 반도체 부트캠프 사업단장으로 활동하며 다양한 교육 활동에 역점을 두고 있다.
 
■ 최근 교육에서의 왕성한 활동에 대해

2022년 전력전자학회 회장을 역임하고 지금은 교육부에서 진행하고 있는 반도체 부트캠프 사업의 사업단장을 맡고 있다. 정년이 거의 가까워왔기 때문에 현재는 교육에 역점을 두고 다양한 사업을 하고 있다.

안성시가 소부장 특화단지로 지정되면서 현재 안성에서 반도체 관련 기업들의 교육 붐이 일어나고 있다. 안성시 소부장 특화단지가 되는 것과 병행해 장비를 지원하는 국비가 400억원 정도 지원된다.

그와 별도로 5년 사업으로 15억원 정도의 인력 양성을 지원하는 재직자 교육 프로그램이 있다. 그 사업에 선정돼 한경국립대, 두원공과대, 폴리텍대학교가 같이 재직자 교육 사업도 하고 있다.

안성시장님이 교육열이 높으셔서 안성시에 소재하는 재직자들을 위한 계약학과 사업을 하고 있다. 안성시가 계약학과에 등록한 재학생들의 등록금 50%를 지원해주는 사업도 현재 진행하고 있다. 3~4학년 편입반이 올해 신입생이 생겨 작년부터 시작했다. 편입반 2반과 올해 석사과정이 새롭게 스타팅돼서 3개 계약학과를 시작하게 됐다. 그러한 사업들을 저희가 맡고 있다.

평택에서는 또한 ‘미래기술학교’라고 미취업자 대상으로 하는 반도체 관련 교육이 있다. 미취업자 대상으로 하는 교육 사업을 저희가 작년에 선정돼 1년 동안 진행하고, 교육 받은 학생들이 취업까지 연결되는 성과를 내고 있다. 올해도 현재 평택에서 미래기술학교가 4월 정도부터 시작하려고 준비하고 있다.

■ 재직자 교육이 얼마나 효과가 있는가

사실은 재직자를 교육하는 사업 자체가 쉽지는 않다. 기업에 다니면서 일정 시간을 할애해서 교육을 받아야 하기 때문에 대표님의 의지도 필요하고, 또 교육 받는 분들의 의지도 필요하다.

실제로 저희가 교육을 하고 나면 만족도는 굉장히 높다. 왜냐하면 교육 내용이 기업에서 요구하는 교육 내용으로 짜여져 있기 때문에 교육을 이수한 분에 대해서는 만족도가 굉장히 높다. 한 번 교육을 받은 기업은 재차 또 교육을 더 하겠다고 한다.

그래서 작년에 받은 기업에서도 올해 이어서 교육을 하려고 한다. 재직자 교육은 평생 교육 개념으로 굉장히 필요하다고 본다. 현재 실무에서 근무하고 계시는 분들도 교육에 대한 필요성을 항상 느끼기 때문에 대학이 평생 교육에도 관심을 갖고 앞으로 국가에서 시행하는 사업들에도 저희가 도전해서 수주하는 등 재직자를 위한 평생교육 사업에서도 대학의 역량을 펼쳐보려고 생각하고 있다.

■ 곧 다가올 e4ds 기술 컨퍼런스에서도 재직자를 위한 교육을 하신다. 내용 소개를 하자면?

이번 컨퍼런스에서는 모터에 대한 기본적인 원리를 비롯해 전력변환의 원리부터 출발해서 기본부터 응용까지 한번에 다룰 것이다.

제 생각에는 학생들을 가르칠 때마다 항상 강조하는 것이 기초다. 기초가 튼튼해야 응용이 될 수 있기 때문에, 기초 원리부터 출발해서 고급 응용 기술까지, 그래서 전력변환장치와 기본적인 회로의 원리, 교류전동기와 직류전동기 제어까지 기초부터 응용까지를 섭렵해서 컨퍼런스 주제로 다뤄보려고 한다.

■ 교류전동기가 직류 대비 모터의 정밀 제어가 복잡하다고 한다. 그 이유가 궁금하다

직류전동기는 구조적으로 자속과 전류가 90도를 이루는 형태로 되어 있다. 그래서 직류전동기는 항상 전류를 넣어줄 때 최대 토그 운전이 되고, 또한 별도의 전원, 즉 자속을 발생시켜주는 전원과 전기자에 들어가는 힘을 내는 전류를 만드는 전원을 별도로 쓸 수 있기 때문에 제어가 쉽다.

반면에 교류 전동기는 입력 측에서 자속분 전류와 토크온 전류가 같이 들어가기에 일반적으로는 그것을 분리해서 제어할 수가 없다. 그렇기에 교류전동기는 제어가 어려운 것이다.

■ 모터제어를 위해 스칼라 제어, 벡터 제어 등이 활용되는데 각 제어마다의 특성과 이점이 궁금하다

교류전동기를 제어하기 위해서는 먼저 필요한 것이 인버터와 같은 전력변환장치가 필요하다. 그래서 전력변환장치는 반도체 소자로 이뤄져 있기에 반도체 소자의 스위칭 특성부터 간단히 살펴볼 것이다. 그 다음에 전력변환장치가 구비돼 있으면 그에 따라 일반적으로 스칼라 제어와 벡터제어로 크게 구분할 수 있다.

스칼라 제어는 한 주기, 즉 교류가 한 주기를 갖고 있기 때문에 한 주기의 전압을 가지고 제어하는 방법이 바로 스칼라 제어이고, 대표적인 방법이 V/f 제어 방법이다.

반면에 V/f 제어는 한 주기의 전압을 가지고 제어하기 때문에 실시간적으로 제어를 할 수 없다. 그래서 실시간 제어를 위해서는 직류전동기와 같은 제어를 위해서 벡터 제어의 개념이 필요하고, 그러한 벡터 제어는 실시간으로 제어할 수 있는 기법이 되겠다.

■ 전력전자 분야의 미래와 전망

저희는 전력전자를 전공했기 때문에, 예를 들면 우리가 보통 전기차 하면 제일 먼저 떠오르는 것이 배터리다. 배터리가 가장 중요하다고 생각하는데, 사실은 전기차는 굴러가야 되기 때문에 모터를 돌리는 기술이 실제로는 저희에게 필요한 것이다.

전력전자를 전공한 우리 학회 회원들은 전기차하면 가장 중요한 것이 인버터, 즉 전력변환장치라고 보통 다 생각하고 있다. 그러한 전력변환 기술에 대해 자부심을 많이 갖고 있다.

첫번째로 전력변환장치를 잘 운용을 해야 모터 제어가 잘 되고, 전원장치 같은 경우에는 굉장히 급속도로 발전하고 있다. 그래서 효율도 높아지고 크기도 작아지고 초소형이 되면서, 앞으로 우주가 더 발전하게 되면 우주산업에 필요한 것이 전력이다. 그래서 전력변환장치가 훨씬 더 많이 발전되고 있다고 생각한다.

또 한 가지는 전력계통이다. 전력계통과 더불어서 전력전자의 기술들이 접목돼서 여러분이 잘 아시는 스마트그리드라든지 분산전원장치라든지 앞으로 모든 것들은 전기에너지가 미래 에너지가 된다고 생각하기 때문에 전기에너지를 잘 다루는 전력변환장치가 저는 기본이라고 생각한다.

그래서 전력변환장치를 잘 이해하고 부하가 되는 전동기에 대한 이론을 잘 알아서 거기에 고급 제어 기술을 접목시킨다면, 여러분들이 산업에서 적용하는 모든 분야에 다 적용돼서 좋은 제품들이 나올 거라고 생각한다.

■ 독자 여러분께 한 말씀

서두에서 말씀드린 것처럼 모든 학문의 기본은 기초가 튼튼해야 응용이 된다고 다시 한 번 말씀을 드린다. 이번 컨퍼런스를 통해 기초를 다지는 시간이 됐으면 좋겠다. 그러한 기초가 여러분들이 담당하시는 업무와 실무에 응용될 수 있는, 어떤 모멘텀이 되는 기회가 됐으면 좋겠다. 컨퍼런스 때 뵙도록 하겠다.

감사합니다.