가천대-하이젠알앤엠, 휴머노이드 핸드용 소형 전동기 기술이전

Tesla Optimus 같은 휴머노이드 로봇이 달걀을 집거나 정교한 도구를 사용하는 모습은 이제 낯설지 않다. 이런 정밀한 동작을 구현하려면 손가락 마디마다 아주 작으면서도 힘이 센 전동기가 들어가야 한다. 가천대학교는 기존보다 토크밀도가 2배 이상 높은 휴머노이드 로봇 핸드용 소형 전동기 기술을 하이젠알앤엠에 이전했다.

가천대학교 산학협력단은 지난 9일 가천관에서 로봇 및 산업용 전동기 전문기업인 하이젠알앤엠과 기술이전 협약을 체결했다. 이전 대상은 전기공학과 김원호 교수 연구팀이 개발한 휴머노이드 로봇 핸드용 PCB 권선 활용 소형 전동기 기술이다. 협약식에는 가천대 박태식 산학협력단장과 하이젠알앤엠 김재학 대표 등이 참석했다.

기술 상용화를 위해 정부 지원 사업이 활용된다. 가천대학교 산학협력단은 한국연구재단의 차세대 유망 Seed 기술실용화 패스트트랙 1단계 사업을 통해 사업화를 지원한다. 과학기술사업화진흥원의 PCB Stator(전동기의 고정자)를 활용한 축방향 자속전동기 기술의 사업화 추진을 위한 IP 고도화 및 상용화 사업도 함께 추진한다.

PCB 권선 구조를 통한 토크밀도 2배 향상과 양산성 확보

가천대학교 연구팀은 축방향 초소형 코어에 PCB 권선(인쇄회로기판의 패턴을 이용해 코일을 만드는 방식)을 적용한 전동기 구조를 개발했다. 이는 기존의 복잡한 권선 공정을 회로 기판 설계 방식으로 대체한 구조다.

이 방식은 기존 슬롯리스 타입(코어에 홈이 없는 구조) 전동기보다 토크밀도를 2배 이상 높였다. 토크밀도는 전동기의 단위 부피당 낼 수 있는 회전력의 크기를 의미한다. 부피를 늘리지 않고도 더 강한 힘을 낼 수 있어 정교한 제어가 필요한 관절 설계에 유리하다.

휴머노이드 로봇 핸드 관절은 초경량 구조와 높은 토크밀도를 동시에 충족해야 한다. PCB 권선 방식은 설계 변경과 대량 생산 공정 적용이 상대적으로 쉬워, 기존 방식보다 양산이 용이한 구조적 특징을 가진다.

가천대학교와 하이젠알앤엠은 이번 기술이전을 통해 휴머노이드 로봇의 핵심 부품인 소형 고출력 전동기의 국산화와 상용화를 앞당길 계획이다.