요약:
일각에서는 자동차 회사들이 희토류 자석 공급을 우려하고 있다. 반면 머스크는 테슬라의 모터에 더 이상 희토류를 사용할 수 없다고 말했다. 2026년 9월 언론 인용에 따르면 테슬라 CEO 머스크는 자율주행택시 사이버캡의 모터가 희토류를 사용하지 않으면서도 지구력 성능을 유지한다고 밝혔다. 이와 함께 전기 구동 유닛의 크기는 18%, 무게는 25% 감소했다는 정보도 있다.
이러한 숫자는 쉽게 직관적인 인상을 줄 수 있습니다. 희토류를 제거하면 모터가 더 나빠지지 않을 뿐만 아니라 더 작고 가벼워집니다.
그러나 전기 엔지니어의 경우 판단은 다른 질문에서 시작되어야 합니다. 비교 대상은 누구입니까? 출력 전력은 어떤 속도에 해당합니까? 얼마나 많은 토크를 유지할 수 있습니까? 연속 운전 시 온도 상승, 효율, 소음은 어떻습니까?
"Automotive Business Review"는 머스크의 발언이 회사 측의 성과 주장이며 아직 독립적으로 테스트된 결론으로 간주될 수 없다고 믿습니다. 정말로 논의할 가치가 있는 것은 희토류에 대한 자동차 전기 구동의 의존성과 대체할 여지가 얼마나 되는가입니다.
희토류 모터는 이미 양산차에 탑재됐다. 오늘 논란은 '사용하면 안 되는가?'를 넘어섰다. 자석 조달 비용 절감이 베어링, 감속기 및 냉각 시스템에 대한 추가 투자로 이어질까요? 유사한 피크 전력이 유사한 연속 출력 및 차량 경험과 일치할 수 있습니까? 이러한 문제는 대안의 적용 범위를 결정합니다.
모터에는 자기장이 필요합니다
희토류가 반드시 필요한 것은 아닙니다
모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는데, 여기서 자기장이 중요한 역할을 합니다. 영구 자석은 자기장을 제공할 수 있으며, 활성화된 코일도 자기장을 생성할 수 있습니다. 또한, 회전자에 영구 자석이나 계자 권선을 구성할 필요 없이 회전자의 서로 다른 방향에 대한 저항력의 차이를 사용하여 토크를 생성할 수도 있습니다.
따라서 희토류 없는 자동차 모터에 대한 기술 경로는 하나만 있는 것이 아닙니다.
전기 여자 동기 모터는 회전자 코일을 통해 자기장을 형성합니다. 유도 전동기는 전자기 유도를 사용하여 회 전자 전류를 생성합니다. 동기 릴럭턴스 모터는 회전자의 릴럭턴스 차이를 통해 토크를 발생시킵니다. 영구 자석 모터는 희토류 자석을 사용할 수도 있습니다.
희토류 영구자석의 장점은 작은 부피에서도 강한 자기장을 제공할 수 있어 모터의 소형화 및 고효율화를 위한 조건을 조성할 수 있다는 점이다. 그러나 자석 성능과 전체 기계 성능은 직접적으로 동일시될 수 없습니다.
예를 들어 자기 에너지 곱은 영구 자석 재료를 평가하는 중요한 지표이지만 모터 전체의 출력, 토크 또는 부피를 그 비율로 직접 계산할 수는 없습니다. 자기 회로 설계, 전류 부하, 릴럭턴스 토크 및 냉각 용량이 모두 최종 결과를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
대체 기술을 이해하려면 중희토류 없음, 희토류 없음, 영구자석 없음이라는 세 가지 수준을 구분해야 합니다.
중희토류 프리란 일반적으로 디스프로슘, 테르븀 등 중희토류 원소를 제거하는 것을 의미합니다. 자석은 여전히 네오디뮴 및 프라세오디뮴과 같은 가벼운 희토류 원소를 사용할 수 있습니다. 프로테리얼(구 히타치금속)이 2025년 발표한 중희토류 네오디뮴 자석이 여기에 속한다.
희토류가 없다고 해서 영구 자석을 제거해야 한다는 의미는 아닙니다. 희토류를 첨가하지 않은 페라이트 자석이 하나의 옵션입니다. 그러나 "페라이트" 자체가 희토류 제로 공식이라는 보장은 없습니다. 일부 고성능 페라이트는 란타늄과 같은 원소로 수정되었으며 구체적인 재료 구성은 여전히 확인이 필요합니다.
영구 자석이 없기 때문에 로터 디자인이 더욱 변경됩니다. 전기 여기, 유도 및 순수 동기식 릴럭턴스 솔루션은 영구 자석에 의존하지 않고도 작동할 수 있습니다.
특정 요소 감소, 자석 재료 교체, 모터 구조 변경은 제조, 제어, 공급망에 다양한 영향을 미칩니다.
이미 대량 생산 계획이 있습니다
테슬라의 행보는 아직 확인되지 않았다
BMW의 5세대 전기 구동 시스템은 희토류 영구 자석을 사용하지 않고 전기 여기 방식을 사용하여 로터에 전원을 공급하여 자기장을 형성합니다. BMW의 2021년 발표에서는 이 세대의 모터가 2020년부터 iX3용으로 생산되어 왔으며 iX 및 i4에도 사용될 것이라고 밝혔습니다.
이러한 유형의 솔루션은 회전하는 로터에 대한 전원 공급 및 로터의 열 방출과 같은 문제를 해결해야 합니다. ZF가 개발한 로터 내 샤프트 유도 전원 공급 장치 솔루션은 전원 공급 방식, 구조 및 공간 활용도 향상에 중점을 두고 있습니다.
또 다른 방향은 영구자석 토크와 릴럭턴스 토크를 결합하는 것입니다. 페라이트 보조 동기식 릴럭턴스 모터의 사용은 단순히 원래 모터의 자석을 대체하는 것이 아닙니다. 대신 로터 구조와 자기 회로 설계를 통해 두 토크가 출력을 공유할 수 있습니다.
이러한 경로는 모두 논의될 수 있지만 Cybercab이 그 중 어느 하나를 채택했다고 결론 내릴 수는 없습니다.
테슬라는 2023년 차세대 희토류 영구자석 모터 계획을 제시해 외부 추측의 배경을 제공했지만, 사이버캡의 실제 구성과 소재 공개를 대체할 수는 없다. 부피, 무게, 배터리 수명에 대한 정보만으로는 다른 설계 가능성을 배제할 수 없습니다.
특히 공개된 보고서에서 18%의 부피 감소와 25%의 무게 감소가 전기 구동부에 대한 것이라는 점에 주목할 필요가 있습니다. 전기 구동 장치에는 모터 이외의 구성 요소가 포함될 수 있으며 비교 범위 및 출력 조건도 명확해야 합니다. 하우징, 냉각, 변속기 및 시스템 통합이 모두 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 무게 감소가 부피 감소보다 크다고 해서 어떤 자석이 사용되었는지 유추할 수는 없습니다.
마찬가지로 '지속적인 주행을 유지한다'는 것은 차량 수준에서의 표현이다. 배터리 용량, 차량 중량, 바람 저항, 타이어, 전기 구동 효율 모두가 배터리 수명을 결정하는 데 영향을 미치며, 이를 바탕으로 모터 효율의 변화를 별도로 계산할 수는 없습니다.
전력 밀도 증가
토크 밀도의 증가와 같지 않음
모터 출력, 토크, 속도 간의 관계는 복잡하지 않습니다.
동력 P(킬로와트) = 토크 T(N·m) × 회전수 n(rev/min) ¼9549.3.
이는 특정 작동 지점에서 동일한 출력을 얻기 위해 더 낮은 속도와 더 큰 토크를 사용하거나 더 높은 속도와 더 작은 토크를 사용할 수 있음을 의미합니다.
일반적인 방사형 자속 모터의 경우 전자기 부하와 같은 조건이 유사한 경우 토크와 회전자의 유효 부피 사이에는 대략적인 비례 관계가 있습니다. 그러나 다양한 재료, 냉각 및 구조 솔루션을 포괄하는 경우 기계의 전체 부피만으로는 토크를 판단할 수 없습니다.
회전속도를 높이는 것은 출력밀도를 높이는 중요한 수단이지만, 토크밀도가 동시에 높아지는 것은 아닙니다.
원리를 설명하기 위해 예를 들면 다음과 같습니다. 동일한 볼륨에서 특정 솔루션의 토크가 벤치마크의 70%라고 가정합니다. 2배의 속도에서도 이 토크비를 유지할 수 있다면 출력은 벤치마크의 140%에 도달할 수 있다.
실제 모터에서는 이 작업을 수행하지 못할 수도 있습니다. 고속 영역에 진입한 후에는 전압, 전류, 약계자 제어, 기계적 강도 및 열 방출이 모두 제약을 형성합니다. 최대 토크와 최대 속도는 일반적으로 동일한 작동 지점에 있지 않으며 최대 출력으로 직접 곱할 수 없습니다.
속도를 높이는 것은 페라이트 모터만의 능력이 아닙니다. NdFeB 솔루션은 고속을 위해 설계될 수도 있습니다. 공정한 비교를 위해서는 재료 경로의 장단점을 직접 비교하기 위해 하나의 고속 모터와 다른 설계 목표를 가진 다른 모터를 사용하는 것보다 속도 범위, 출력 요구 사항 및 열 제약 조건을 명확히 해야 합니다.
2023년 7월 24일 Bomailicheng의 기술 발표에 포함된 데이터는 구체적인 참고 자료를 제공합니다. 이 연구에서는 자동차용 NdFeB 영구자석 구동 모터를 시뮬레이션 비교 벤치마크로 사용하고 페라이트 프로토타입을 생산합니다. 이 발표에서는 설계가 회전자와 고정자 직경을 고정하고 작동 온도와 고속 강도를 고려했다고 밝혔지만 벤치마크 모터 브랜드, 모델 및 전체 테스트 조건은 공개하지 않았습니다.
공개된 데이터에 따르면 프로토타입의 출력은 벤치마크 대비 약 7.3% 낮고, 최대 토크는 37% 낮으며, 최고 속도 사양은 50% 높아졌다. 이는 설계별 비교이며 모든 페라이트 모터의 고정된 성능 격차로 일반화할 수 없습니다.
최대 부하로 출발하거나 도심에서 저속으로 급가속하는 등의 조건에서는 휠 엔드의 구동력이 출력 경험에 직접적인 영향을 미칩니다. 하지만 모터 최대 토크가 37% 감소했다고 해서 차량의 시동 능력이 전년 대비 감소했다는 의미는 아니다. 실제 결과는 저속 토크 곡선, 감속비, 전원 공급 능력 및 타이어 접착 조건에 따라 달라집니다.
감속비를 높이면 휠 엔드 토크가 증가할 수 있지만, 이를 위해서는 모터 속도 범위, 최대 차량 속도, 기어 부하 및 변속기 손실의 동기 매칭이 필요합니다. 피크 출력이 가까워지고 이는 차량 전체를 매칭하기 위한 시작점일 뿐입니다.
고속도로 너머
방열, 소음, 저온도 있습니다
속도를 높이면 로터 강도, 동적 균형, 베어링 및 윤활에 대한 새로운 요구 사항이 제시됩니다. 비용은 NVH 및 열 관리에도 반영될 수 있습니다.
NVH는 소음, 진동, 거친 느낌을 뜻합니다. 회전 속도의 변화는 전자기적 및 기계적 여기의 주파수를 변경합니다. 구조물의 공진 범위에 가까우면 진동이나 하울링이 증폭될 수 있습니다. 모터, 감속기, 하우징 및 서스펜션은 완전한 시스템으로 평가되어야 합니다.
기존 Cybercab 보고서에 나와 있는 무게, 부피, 배터리 수명 정보로는 이러한 음향 문제를 판단하기에 충분하지 않으며, 제진 및 소음 감소에 대한 투자가 늘어났는지 설명할 수도 없습니다.
열 관리도 마찬가지입니다. 다른 조건이 유사한 경우 속도를 높이면 일부 철 손실, AC 권선 손실 및 기계적 손실이 증가할 수 있지만 최종 온도 상승은 모든 손실 및 열 방출 조건에 따라 달라집니다. 고속 모터가 더 뜨거워져야 한다고 단순히 결론을 내릴 수 없으며, 회전자 여자 권선이 제거되었다고 해서 회전자가 더 이상 손실을 발생시키지 않는다고 가정할 수도 없습니다.
동영상에 언급된 Astemo 사례는 이러한 시스템 트레이드오프에 대한 보다 구체적인 설명을 제공합니다. Astemo의 2025년 10월 발표에 따르면 페라이트 자석 보조 동기식 릴럭턴스 메인 구동 모터는 180kW의 출력을 달성합니다. 기존의 희토류 영구자석 모터에 비해 크기가 약 30% 증가했습니다. 열 발생을 제어하기 위해 와인딩 슬롯과 끝 부분에 오일 침지형 냉각 구조를 사용하도록 설계되었습니다.
여기서 30%는 특정 제품의 크기 비교에 해당하며 모든 페라이트 모터가 30~40% 더 무겁기 때문에 쓸 수는 없습니다. 이것이 보여주는 것은 재료 대체가 구조 및 냉각 계획의 조정을 동반할 수 있다는 것입니다.
사이버캡이 페라이트 자석 사용을 최종 확정한다면 저온 감자 마진도 검증해야 할 항목이 될 것이다. 페라이트의 감자 저항성은 저온에서 감소할 수 있습니다. 비가역적인 자기소거가 발생하는지 여부는 재료 등급, 자기 회로 작동 지점, 역자기장 및 기타 조건에 따라 달라집니다.
이것은 "추운 지역에서 하룻밤만 지나면 깨질 것입니다."로 축소할 수 없습니다. 재료, 자기 회로 및 전류 제어의 개선으로 마진이 증가할 수 있으며, 희토류를 추가하는 것이 모든 설계에 대한 유일한 솔루션은 아닙니다.
페라이트는 세라믹 자석이기 때문에 취성, 고정 방식, 고속 기계적 부하 등도 고려해야 합니다. 그러나 재료는 부서지기 쉬우며 차량 전체가 충돌할 때 잔해가 전기 구동 어셈블리 밖으로 날아갈 것이라고 직접적으로 추론할 수 없습니다. 로터 제약, 쉘 보호 및 차량 설치 구조도 평가해야 합니다.
사이버캡의 경우 위 내용은 모두 테스트 데이터를 확보해야 하는 프로젝트로, 현재 적용 가능한 분야를 확인하기에는 부족한 상황이며, 오스틴에 운영 배치는 물론이고 저온 불량을 방지한다는 직접적인 해석도 가능하다.
택시는 극한의 가속을 추구하지 않습니다
이것은 전기 구동 요구 사항이 낮다는 의미는 아닙니다
전용 운영 차량인 Cybercab은 개별 소비자를 위한 모델과 성능 가중치가 다를 수 있습니다.
판매 포인트로 극단적인 가속에 초점을 맞추지 않는다는 것은 설계가 특정 최고 지표 추구를 줄이고 더 많은 리소스를 사용하여 제조 비용과 운영 에너지 소비를 줄일 수 있음을 의미합니다. 그러나 택시 이용 빈도가 높을수록 지속적인 운행, 잦은 출발 및 정지, 소음 및 수명에 대한 요구 사항이 증가합니다.
동일한 효율성 차이는 연간 주행거리가 높을 때 전기 요금의 더 뚜렷한 차이로 나타날 수 있습니다. 유지보수 간격, 가동 중지 시간 및 수리 용이성도 운영 수익성에 영향을 미칩니다. 따라서 "택시에는 고성능이 필요하지 않다"는 말만으로는 "NdFeB를 사용하는 것은 낭비다"라고 결론 내리기에는 부족하다.
더 정확한 질문은 차량에 실제로 어떤 기능이 필요하며 어떤 기능이 비용 대비 가치가 있는지입니다.
물질적 측면의 경제성도 변화하고 있습니다. Mysteel의 공공 현물 시장 요약에 따르면 2026년 9월 14일 국내 프라세오디뮴 및 네오디뮴 산화물 시장 참고 가격은 약 730,000위안/톤이었습니다. 이는 자동차 회사의 장기 구매 가격도 아니고, 자석 완성품 가격도 아닌 시장 시세입니다.
금속 가공, 자석 등급, 중희토류 첨가, 제조 수율 및 구매 계약이 모두 가격 전달에 영향을 미칩니다. 업스트림 견적은 배경 정보만 제공할 수 있으며 모터 비용 변경으로 직접 변환할 수 없습니다.
자동차 회사가 비교해야 할 것은 자석 쪽의 비용 절감이 다른 링크의 새로운 지출을 감당할 수 있는지 여부입니다. 구리 및 전기강판 사용량 증가, 감속기 조정, 냉각 강화 또는 음향 처리 추가 등의 필요성으로 인해 재료 절감 효과가 부분적으로 상쇄될 수 있습니다.
공급 안정성도 고려해야 합니다. 중요한 자재 가격이 오르거나 납품 불확실성이 증가하면 의존도 감소의 가치가 높아집니다. 가격이 하락하고 공급이 회복된 후에도 대안은 여전히 원가 경쟁력을 입증해야 합니다.
신소재 산업화의 진전도 무시할 수 없습니다. Niron의 질화철 자석은 연구 및 상용화 가치가 있지만, 2026년 9월 발표된 연간 총 생산능력 1,500톤의 Sartell 공장은 2027년 가동 예정입니다. 이 계획은 동일한 규모의 공급 능력을 가지고 있다는 증거로 사용될 수 없으며, Cybercab의 재료 출처를 추론하는 데 사용될 수 없습니다.
자동차업체의 경우 자재 확보부터 모델 양산까지 검증, 공급업체 선정, 생산라인 구축, 수율 개선 등의 과정도 거친다. 솔루션을 채택할 가치가 있는지 여부는 전체 제품 주기에 걸쳐 계산되어야 합니다.
얼마나 대체할 수 있나요
실제 로딩 및 구매에 따라 다릅니다
자동차 회사의 선택에 따라 각 차량에 필요한 평균 희토류 수가 변경되지만, 자전거 사용이 감소한다고 해서 자동으로 전체 산업 수요가 감소하는 것은 아닙니다.
자동차 구동 모터의 희토류 수요는 대략 다음과 같이 이해될 수 있습니다.
수요 ≒ 자동차 생산량 × 차량당 평균 구동모터 수 × 희토류를 사용하는 모터 비율 × 모터당 평균 희토류 사용량.
무희토류 솔루션의 대중화는 주로 사용 비율에 영향을 미칩니다. 희토류 감소 설계는 주로 단일 기계의 소비에 영향을 미칩니다. 동시에 차량 생산량과 모터 구성도 변화하고 있습니다. 따라서 대체기술의 영향은 수요증가 둔화로 먼저 반영될 수 있다.
공급 측면에는 기존 산업 규모가 있습니다. 국제에너지기구(International Energy Agency)가 2026년 발표한 '희토류 원소: 안전하고 다각화된 공급망을 향한 길' 보고서의 2024년 데이터에 따르면 중국은 세계 자성체 희토류 정제량의 약 91%, 보고서에서 논의된 세계 소결 희토류 영구자석 생산량의 약 94%를 차지하고 있다. 이러한 점유율은 특정 제품 및 연도에 해당하며 모든 희토류 또는 모든 자성 재료에 일반화될 수는 없습니다.
동시에 구동 모터에서 희토류 원소를 제거한다고 해서 차량 전체에서 희토류 원소가 제거되는 것은 아니며, 전체 차량 공급망이 특정 국가나 지역에서 멀어졌다는 의미도 아닙니다. 기타 모터, 전자부품, 배터리의 경우 재질 및 공급원을 별도로 확인해야 합니다.
Tesla가 Cybercab의 운영 요구 사항을 충족하면서 전기 구동 비용을 줄이고 핵심 재료에 대한 의존도를 줄일 수 있다면 이는 여전히 상업적 가치가 있는 엔지니어링 발전이 될 것입니다. 이러한 목표를 달성하기 위해 완전히 새로운 운동 원리를 고안할 필요는 없습니다. 그러나 이를 보편적으로 적용할 수 있는 기술적 혁신이라고 부르려면 구성, 성능 및 비용에 대한 보다 완전한 증거가 필요합니다.
자동차 모터에는 희토류가 더 이상 필요하지 않나요? "Automotive Business Review"에서는 일부 자동차 모터가 희토류를 사용하지 않고도 이미 대량 생산 요구 사항을 충족할 수 있다는 사실을 확인할 수 있다고 믿습니다. 아직 확인할 수 없는 것은 희토류 없는 솔루션이 더 넓은 범위의 모델과 작업 조건에서 포괄적인 이점을 계속해서 달성할 수 있는지 여부입니다.
사이버캡의 경우 다음 단계는 모터의 토크-속도 곡선, 효율 분포, 온도 경계 및 실제 작동 성능을 살펴보는 것입니다. 산업계에서는 신차 모델의 고정점, 양산규모, 자성재료 조달 등의 변화를 살펴봐야 한다. 이 정보만이 대체가 얼마나 진행되었는지 설명할 수 있습니다.
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