설계 유연성을 높이다, 프레임리스 모터의 진짜 장점은?

기계 설계와 자동화 기술이 고도화되면서 기존의 방식으로는 해결할 수 없는 기술적 제약들이 점점 더 많이 등장하고 있습니다. 한정된 공간 안에 더 많은 기능을 집약하거나 불필요한 부품을 줄여 설계를 단순화하려는 시도는 이제 모든 자동화 산업의 공통된 과제가 되었습니다.

 

특히나 로봇과 자동화 장비처럼 복잡한 동작과 컴팩트한 구조가 동시에 요구되는 분야에서는 설계 유연성과 모듈 통합성이 곧 제품의 완성도를 좌우하는 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다.

 

이런 배경 속에서 ‘프레임리스 모터(Frameless Motors)’는 기존의 틀을 깬 새로운 대안으로 주목받고 있습니다. 외부 하우징이 없는 구조를 갖춘 이 모터는 그 자체로 설계의 제약을 줄이고 전체 시스템과의 유기적 통합을 가능하게 하는 강력한 장점을 지니고 있습니다.

 

이 글에서는 프레임리스 모터의 개념부터 필요성, 그리고 이를 실제 제품에 적용한 사례까지 함께 살펴보겠습니다.

 

 

Frameless Motors가 무엇인가요?

이 모터는 외부 하우징이나 고정된 프레임 없이 스테이터와 로터라는 핵심 부품만으로 구성된 형태의 모터를 의미합니다.

 

일반적인 모터는 외형과 내부 구성품이 모두 조립된 완성형 제품으로 공급되지만, 프레임리스 모터는 설계자가 제품의 구조와 목적에 맞춰 직접 기계 내부에 통합할 수 있도록 최소한의 요소만으로 제공된다는 점에서 큰 차이를 보입니다.

 

스테이터는 권선 코일을 고정하고 로터는 자석에 반응하여 회전 운동을 만들어내는 역할을 합니다. 이처럼 단순한 구성은 기계 구조와의 유연한 통합을 가능하게 하며 별도의 하우징이나 외형 틀에 얽매이지 않고 원하는 방식으로 배치할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

프레임리스 모터는 로터의 위치에 따라 ‘이너 로터(Inner Rotor)’와 ‘아우터 로터(Outer Rotor)’로 나뉘는데, 이 두 구조는 회전 특성과 적용 환경에 있어 차이를 보입니다.

 

이너 로터 타입은 자석이 중심축에 위치하고 그 바깥을 둘러싼 스테이터가 고정되어 있어 안쪽의 로터가 회전하는 구조입니다. 이 방식은 회전 반경이 작고 응답 속도가 빠르기 때문에 고속 회전이 필요한 구동 환경에 적합합니다.

 

 

반면 아우터 로터 방식은 중심부에 코일이 고정되어 있고 이를 바깥에서 감싸는 자석이 회전하는 구조로 회전 반경이 넓어 저속에서도 높은 토크를 발휘하는 데 유리합니다.

 

따라서 고토크가 필요한 구동 장치에서는 아우터 로터 구조가 선호되며 고속성이 요구되는 환경에서는 이너 로터가 주로 사용됩니다.

 

이렇듯 프레임리스 모터는 설계자가 요구하는 크기와 성능, 통합 방향에 따라 능동적으로 반응할 수 있는 유연한 시스템 구성 요소입니다. 특히 공간의 제약이 크고 부품 통합이 중요한 고성능 로봇, 의료기기, 항공·드론 장비 등의 설계에 최적화된 맞춤형 구동 솔루션으로 자리매김하고 있습니다.

 

왜 ‘설계 유연성’이 중요할까요?

오늘날의 산업 장비는 점점 더 작아지면서도 다양한 기능을 동시에 수행해야 하는 방향으로 진화하고 있습니다.

 

한정된 공간 안에 센서, 제어기, 배터리, 구동부 등 여러 부품을 집약해야 하는 상황은 단순한 구조 설계를 넘어 정밀한 부품 배치와 기능 통합을 요구하는 고난도 과제로 이어지고 있습니다.

 

 

이때 가장 큰 제약 요인은 외형이나 인터페이스가 고정된 부품입니다. 이들은 조립 방향이나 장착 위치에 제약을 주고 설계 전체의 유연성을 떨어뜨립니다.

 

반대로 구조에 따라 자유롭게 적용 가능한 프레임리스 모터와 같은 부품은 설계자의 의도에 맞춘 배치가 가능하여 내부 공간을 최적화하는 데에 중요한 역할을 할 수 있습니다.

 

복잡한 기구 설계와 고밀도 부품의 통합이 요구되는 환경에서는 설계 유연성의 부족이 전체 시스템 구조를 제약하는 주요 원인이 됩니다.

 

이러한 이유로, 설계자가 로봇 내부 구성을 자유롭게 설계할 수 있도록 지원하는 구조적 유연성이 곧 제품 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소로 부상하고 있는 것입니다.

 

 

프레임리스 모터를 도입한 (주)본시스템즈의 액추에이터

(주)본시스템즈는 로봇 내부 공간의 제약과 고성능 구동 요구를 동시에 해결할 수 있는 구조적 해법으로, 프레임리스 모터 기반의 박형 액추에이터 BCSA 시리즈를 개발하였습니다.

 

BCSA는 외부 하우징이 생략된 프레임리스 모터의 장점을 바탕으로 모터와 감속기를 하나의 슬림한 일체형 모듈로 통합한 구조가 특징입니다. 이를 통해 제한된 공간에서도 고출력과 내구성을 유지하며 설계의 자유도는 물론 시스템 통합 효율까지 동시에 높일 수 있습니다.

 

 

이렇듯 BCSA는 전체 부피를 최소화 함으로써 로봇 설계가 간소화 될 수있도록 합니다, 특히 AGV나 협동 로봇처럼 부품 통합이 필요한 장비에 적용될 경우, 기구 설계의 자유도를 획기적으로 향상시킬 수 있습니다.

 

(주)본시스템즈는 이에 더해, 향후 제어 기능까지 완전하게 통합된 스마트 액추에이터 개발을 목표로 기술 고도화를 이어가고 있습니다. 추후 정밀 제어와 실시간 응답 성능까지 갖춘 구동 솔루션을 제공함으로써 차세대 자동화 시스템의 핵심 구성 요소로 자리매김할 것입니다.

 

 

(주)본시스템즈는 감속기와 액추에이터의 기술적 완성도를 넘어 고객의 설계 방향에 맞춘 맞춤형 구동 솔루션으로 산업 현장의 다양한 요구에 대응하고 있습니다.

 

제품 관련 기술 상담이나 사양 문의가 필요하시다면 공식 홈페이지의 견적 문의 페이지를 통해 문의 남겨주시길 바랍니다. 여러분의 설계 과제를 함께 고민하고 최적의 해답을 제시해 드리겠습니다.