CES 2027 전망: AFPM 모터가 이끄는 전기차(EV)와 로보틱스 구동계의 혁신

CES 2027과 AFPM 모터, 왜 지금 주목받을까

CES 2027은 2027년 1월 6일부터 9일까지 미국 라스베이거스에서 열리며, 전기차와 첨단 모빌리티는 올해도 핵심 전시 분야로 꼽힙니다. 이 무대에서 부품 하나가 조용히 주인공이 되고 있습니다. 바로 AFPM 모터(축방향 자속 영구자석 모터, Axial Flux Permanent Magnet Motor)입니다.

과거에는 슈퍼카와 연구실에서나 보던 기술이었지만, 지금은 양산 전기차와 휴머노이드 로봇 관절까지 후보로 거론되는 단계에 들어섰습니다. 같은 출력이라면 더 가볍고 더 얇게 만들 수 있다는 점이 전기차의 주행거리, 로봇의 동작 효율과 직결되기 때문입니다.

이 글에서는 CES 2027을 앞두고 알아두면 좋은 내용을 순서대로 정리합니다.

1. AFPM 모터의 구조와 작동 원리
2. 기존 방사형 모터와의 차이점
3. 전기차 구동계에서의 변화
4. 로보틱스 관절 구동계에서의 가능성
5. CES 2027 관전 포인트와 남은 과제

AFPM 모터란 무엇인가

AFPM 모터는 자속(자기장의 흐름)이 회전축과 나란한 방향으로 흐르는 디스크형 영구자석 모터입니다. 일반적인 전기차 모터는 자속이 축에서 바깥쪽으로 퍼지는 방사형(Radial Flux) 구조인데, AFPM 모터는 이 방향을 90도 바꿔 납작한 원판 모양으로 만듭니다. 그래서 흔히 팬케이크 모터라고 부릅니다.

기본 구조

• 회전자(로터): 영구자석이 원판 위에 배치된 부품
• 고정자(스테이터): 코일이 감긴 원판 형태의 부품
• 공극(에어갭): 로터와 스테이터 사이의 좁은 틈으로, 이 간격이 자속 분포를 좌우합니다

대표적인 배치 방식

1. 단일 로터, 단일 스테이터: 구조가 단순하고 얇게 만들기 좋습니다
2. 이중 로터, 단일 스테이터: 토크 밀도가 높아 전기차와 로봇에서 많이 검토됩니다
3. 단일 로터, 이중 스테이터: 열 분산과 출력 확보에 유리합니다

왜 토크가 큰가

토크는 자석이 만드는 힘에 회전 중심으로부터의 거리를 곱한 값에 비례합니다. AFPM 모터는 자석과 코일이 바깥 지름 쪽에 넓게 퍼져 있어 같은 자기력으로도 더 큰 토크를 만들 수 있습니다. 같은 부피에서 더 큰 힘을 내는 것이 이 모터의 출발점입니다.

설계 관점에서 본 토크 식과 주요 설계 변수

회전자 표면에 균일한 전단응력 σ가 작용한다고 가정하면, 방사형과 축방향 자속 모터의 토크는 다음과 같이 비교됩니다. 이 식은 1차 근사이며, σ는 자기 부하(공극 자속밀도)와 전기 부하(선전류밀도)의 곱으로 결정됩니다.

T_{\text{axial}} = \frac{2\pi}{3}\,\sigma\,(R_o^3 - R_i^3), \qquad T_{\text{radial}} = 2\pi\,\sigma\,R^2 L

식에서 읽을 수 있는 설계 포인트

1. 토크가 외경의 3제곱에 비례하므로, 직경을 키우는 것이 가장 강력한 토크 확보 수단입니다
2. 내경과 외경의 비(R_i/R_o)가 커지면 활성 면적이 줄어듭니다. 일반적으로 이 비율이 0.5에서 0.6 부근에서 토크 효율이 좋다고 알려져 있으나, 냉각과 구조 제약에 따라 달라지므로 대략적인 경험칙으로만 보세요
3. 축 방향 길이는 토크 식에 직접 들어가지 않아, 길이를 늘리지 않고 얇게 유지하는 설계가 가능합니다

토폴로지 선택

• 이중 로터, 단일 스테이터(TORUS 계열): 스테이터가 두 로터 사이에 위치해 토크 밀도가 높고, 두 로터의 축방향 인력이 서로 상쇄됩니다
• 단일 로터, 이중 스테이터(AFIR 계열): 로터가 가볍고 열을 양쪽 스테이터로 분산하기 좋습니다
• 요크리스 분할 전기자(YASA 계열): 스테이터 요크를 없애 철손과 무게를 줄이는 방식입니다

극수, 슬롯, 코깅 토크

극과 슬롯의 조합은 코깅 토크, 토크 리플, 권선 계수를 함께 결정합니다. 연구 사례에서는 20극 24슬롯 조합의 축방향 자속 모터가 정격 2.7 N·m, 피크 7.6 N·m, 효율 87.7%를 보였습니다. 슬롯리스 구조를 쓰면 코깅 토크가 0에 가까워져 정밀 제어가 필요한 짐벌이나 로봇 관절에 유리하지만, 권선이 공극 안에 들어가 유효 공극이 커지는 대가를 치릅니다.

AFPM 모터와 기존 방사형 모터 비교

AFPM 모터의 핵심 장점은 같은 성능을 훨씬 작고 가볍게 구현한다는 점입니다. 중국 연구진은 축방향 자속 모터가 비슷한 성능의 기존 모터보다 무게와 축 방향 크기를 약 50% 줄일 수 있다고 밝혔습니다.

비교 항목	AFPM 모터	기존 방사형 모터
자속 방향	회전축과 평행	회전축에서 바깥쪽 방향
형태	얇은 원판형	긴 원통형
토크 밀도	높음	상대적으로 낮음
무게와 축 방향 길이	약 50% 절감 가능(연구진 주장)	기준
냉각	표면적이 넓어 유리하다는 평가	구조가 성숙하고 검증됨
지름	커지는 경향	상대적으로 작음
제조 난이도	공극 정밀도 요구가 높음	양산 노하우 풍부

정리하면

1. 공간이 부족한 곳에서는 AFPM 모터가 유리합니다. 휠 허브, 변속기 사이, 로봇 관절이 대표적입니다.
2. 저속에서 큰 힘이 필요한 용도에 잘 맞습니다. 감속기를 줄이거나 없앨 수 있어 구조가 단순해집니다.
3. 반면 지름이 커지고 정밀 제조가 필요해, 차량 설계에서는 배치 문제가 새로 생깁니다.

보고된 성능 수치와 해석할 때 주의할 점

아래 표는 공개 자료에 나온 수치를 모은 것입니다. 출처마다 측정 조건과 정의가 달라 직접 비교하면 오해가 생길 수 있습니다.

출처와 대상	지표	보고된 값	해석 시 유의점
중국 연구진 양산형 AFPM	유효 출력 밀도	25.73 kW/kg, 18,000 rpm 이상	정격 기준인지 피크 기준인지 확인이 필요합니다
위와 같음	토크 밀도	293 N·m/kg	연구진 주장으로 비교 벤치마크 대비 22% 높다고 합니다
PatSnap 분석(로봇 관절용 AFPM)	출력 밀도, 토크 밀도, 효율	3에서 5 kW/kg, 15에서 25 N·m/kg, 정격 92에서 95%	같은 분석에서 방사형은 약 2 kW/kg, 약 10 N·m/kg, 약 85%로 제시됩니다
저장연구소 이족보행 구동기	출력단 토크, 질량	206 N·m, 약 2 kg	모터 피크 12.5 N·m에 약 16:1 2단 유성 감속기를 결합한 값입니다
연구용 AFPM(Quan 외, 2025)	정격과 피크 토크, 출력, 효율	2.7와 7.6 N·m, 약 0.7 kW, 87.7%	소형 로봇용 시제품 수준의 값입니다

수치를 읽는 체크리스트

• 연속 토크인지 피크 토크인지 구분합니다
• 모터 단품 기준인지 감속기, 하우징, 냉각을 포함한 구동기 기준인지 확인합니다
• 질량이 활성 부품만인지 전체 질량인지 확인합니다
• 효율이 어느 동작점(속도, 토크)에서 측정되었는지 봅니다
• 비교 대상이 된 기준 모터가 무엇인지, 같은 조건인지 확인합니다

전기차(EV) 구동계에서 일어나는 변화

전기차에서 AFPM 모터는 이미 상용화 단계에 진입했습니다. 메르세데스-AMG는 전기 GT 4도어 쿠페를 공개하며 축방향 자속 모터를 쓰는 최초의 양산 전기차라고 소개했고, 양산은 2026년 여름 독일 진델핑겐 공장에서 시작한다고 밝혔습니다. 모터는 베를린 마리엔펠데에서 생산됩니다.

전기차에서 기대하는 효과

• 경량화: 모터가 가벼워지면 차체 전체 무게가 줄고 주행거리에 도움이 됩니다
• 공간 활용: 얇은 모터 덕분에 실내 공간이나 배터리 탑재 공간을 넓힐 여지가 생깁니다
• 고출력 유지: 열을 식힐 여력이 커서 높은 출력을 오래 유지하기 쉽다는 평가가 있습니다
• 효율 향상: AFPM 모터는 넓은 구간에서 90% 이상의 효율을 낸다고 보는 업계 분석이 있습니다

인휠 모터 가능성

로터 중앙이 비어 있고 두께가 얇은 구조는 바퀴 안에 모터를 넣는 인휠 방식에 잘 맞습니다. 동력 전달 장치가 줄어들면 차량 바닥 구조가 단순해지고, 바퀴마다 토크를 독립 제어하는 토크 벡터링도 쉬워집니다. 영국 YASA는 인휠 모터 시제품으로 기존 구조보다 약 440파운드(약 200kg)의 무게를 줄일 수 있다고 제시한 바 있습니다.

시장 전망

시장조사에 따르면 축방향 자속 모터 시장은 2024년 약 12억 5천만 달러에서 2032년 48억 6천만 달러까지 성장할 것으로 전망됩니다. 조사 기관마다 수치가 다르므로 방향성 참고용으로 보는 것이 좋습니다.

로보틱스와 휴머노이드 관절 구동계의 AFPM 모터

휴머노이드 로봇은 팔, 다리, 손목 등에 20개에서 40개에 이르는 구동기가 들어가기 때문에 모터 하나의 무게와 두께가 로봇 전체 성능을 좌우합니다. 납작하고 토크 밀도가 높은 AFPM 모터가 관절용으로 주목받는 이유입니다.

관절에서 유리한 점

1. 얇은 두께: 관절 안쪽 공간이 좁아도 장착하기 쉽습니다
2. 높은 저속 토크: 감속기를 작게 쓰거나 준직접 구동 방식으로 설계할 수 있습니다
3. 경량화: 구동기 수가 많은 로봇일수록 무게 절감 효과가 누적됩니다
4. 중공 구조: 케이블과 센서를 모터 중앙으로 통과시키기 좋습니다

현재 상황을 냉정하게 보면

연구 단계에서는 사례가 분명합니다. 저장연구소(Zhejiang Lab)가 발표한 이족보행 로봇용 구동기는 축방향 자속 모터와 유성 기어를 결합해 206 N·m의 토크를 약 2kg 무게로 구현했습니다. 중국의 일부 부품 업체는 로봇 관절용 AFPM 모터를 30개 이상의 휴머노이드 기업에 공급했다고 소개합니다.

다만 같은 분석에 따르면 2026년 10월 기준으로 주요 휴머노이드 제조사가 양산 관절에 축방향 자속 모터를 쓴다고 공개적으로 확인한 사례는 아직 찾기 어렵고, 대부분 방사형 프레임리스 모터를 사용합니다. 그래서 CES 2027에서 이 흐름이 바뀌는지가 관전 포인트가 됩니다.

관절 구동기 사양을 요청할 때 확인할 항목

로봇 관절용으로 AFPM 모터를 검토한다면 공급사에 다음 항목을 요청하는 것이 좋습니다.

1. 출력단 기준 연속 토크와 피크 토크
2. 모터 단품의 토크 상수(N·m/A)
3. 구동기 전체 질량과 두께
4. 회전자 관성
5. 성능 향상 수치의 기준이 된 비교 모터

CES 2027에서 주목할 관전 포인트

CES 2027은 2027년 1월 6일부터 9일까지 라스베이거스 컨벤션센터를 중심으로 열립니다. 일정과 전시 구성은 주최 측 공지에 따라 바뀔 수 있으니 방문 전 공식 사이트를 확인하세요. 아래 항목은 전시 확정 내용이 아니라, 지금까지의 흐름을 바탕으로 한 관전 포인트입니다.

전기차와 모빌리티 분야

• 양산차 적용 확대: 프리미엄 브랜드를 넘어 중가 차급으로 AFPM 모터가 내려오는지
• 인휠 모터 콘셉트: 바퀴 단위 구동을 내세운 콘셉트카나 부품 전시가 늘어나는지
• 전기 항공기와 드론: 높은 토크 대비 중량비를 요구하는 저고도 항공 분야의 신제품

로보틱스 분야

• 휴머노이드 로봇 관절 모듈: 축방향 자속 모터를 탑재한 구동기가 공개되는지
• 경량 협동 로봇과 웨어러블 로봇: 얇은 구동기가 필수인 제품군의 채택 여부
• 부품 공급망: 중국과 유럽 모터 업체의 로봇용 모듈 전시

소재와 제조 기술

중국 연구진은 최근 축방향 자속 모터 전용 영구자석 소재를 개발해 25.73kW/kg의 출력 밀도와 18,000rpm 이상의 회전수를 구현했다고 발표했습니다. 이런 소재와 제조 기술의 발전이 부스 전시로 이어지는지도 눈여겨볼 만합니다.

AFPM 모터가 넘어야 할 과제

장점이 분명한 만큼 풀어야 할 숙제도 뚜렷합니다. 정밀한 원판 구조와 방열 문제가 대량 생산의 걸림돌로 지적됩니다.

주요 과제

1. 공극 정밀도: 로터와 스테이터 사이 간격이 조금만 어긋나도 자속 분포가 흐트러져 진동과 소음이 생기고 수명이 줄어들 수 있습니다
2. 열 관리: 구조가 얇아 열이 갇힐 수 있어, 코일 냉각 설계가 중요합니다
3. 제조 비용: 높은 비용 때문에 현재는 프리미엄 차급 위주로 쓰입니다
4. 지름 증가: 같은 출력을 내려면 지름이 커질 수 있어, 차량 패키징에서 배치 문제가 생깁니다
5. 양산 노하우: 방사형 모터는 수십 년의 생산 경험이 있지만 AFPM 모터는 아직 축적 단계입니다

해결 방향

• 연자성 복합재(SMC) 기반 일체 성형과 고정자 구조 최적화
• 코어가 없는 PCB 고정자로 무게와 와전류 손실 감소
• 축방향 자속 모터 전용 자석 소재 개발
• 자동화 생산 라인 구축을 통한 원가 절감

엔지니어링 관점의 추가 과제

• 축방향 인력: 로터와 스테이터 사이의 인력이 크고, 공극이 조금만 비대칭이어도 자속 분포와 축방향 인력이 변해 진동과 소음, 수명 저하로 이어질 수 있습니다. 베어링 예압과 구조 강성 설계가 중요합니다
• 열 경로: 이중 로터 구조에서는 스테이터가 로터 사이에 끼어 있어 코일 열을 하우징으로 빼내는 경로를 따로 설계해야 합니다
• 고속 영역: 회전수가 올라가면 자석의 와전류 손실과 원심력에 의한 자석 고정 문제가 커집니다
• 고온 감자: 자석 온도가 올라가면 감자 위험이 커져 내열 등급과 냉각 설계를 함께 검토해야 합니다
• 코어리스와 PCB 스테이터: 철손과 와전류 손실을 줄이는 대신 공극이 커져 자속밀도 확보가 어렵습니다

결론: CES 2027에서 AFPM 모터를 지켜봐야 하는 이유

AFPM 모터는 같은 출력을 더 얇고 가볍게 구현해 전기차와 로봇 모두의 핵심 약점을 겨냥합니다. 전기차에서는 이미 양산 단계에 들어섰고, 로보틱스에서는 연구 성과와 부품 업체의 공급 소식이 먼저 나오는 상황입니다. 남은 과제는 제조 정밀도, 열 관리, 비용입니다.

핵심 요약은 다음과 같습니다.

1. AFPM 모터는 자속이 축과 나란한 원판형 구조로 토크 밀도가 높습니다
2. 전기차에서는 경량화, 공간 확보, 인휠 모터 가능성이 핵심입니다
3. 로봇 관절에서는 얇은 두께와 높은 저속 토크가 강점이지만 양산 적용 사례는 아직 확인이 더 필요합니다
4. CES 2027에서는 적용 차급 확대와 로봇 관절 모듈 공개 여부를 살펴보세요

자주 묻는 질문(FAQ)

AFPM 모터는 무엇의 약자인가요?

Axial Flux Permanent Magnet Motor의 약자로, 축방향 자속 영구자석 모터를 뜻합니다.

기존 전기차 모터보다 항상 좋은가요?

그렇지 않습니다. 얇고 가벼우며 토크 밀도가 높은 대신 지름이 커지고 제조 정밀도가 높아야 하므로, 용도에 따라 방사형 모터가 더 적합할 수 있습니다.

휴머노이드 로봇에 이미 쓰이고 있나요?

연구용 구동기와 일부 부품 업체의 공급 사례는 있지만, 주요 제조사가 양산 관절에 쓴다고 공식 확인한 사례는 2026년 10월 기준 확인하기 어렵습니다.

CES 2027은 언제 열리나요?

2027년 1월 6일부터 9일까지 미국 라스베이거스에서 열립니다.

참고 자료

1. CES 2027 일정 안내(Aptiv)
2. Mercedes-AMG 전기 GT 4도어 쿠페 발표(Automotive World)
3. 축방향 자속 모터 기술 동향(Battery Tech Online)
4. 중국 연구진의 축방향 자속 모터 성과(CarNewsChina)
5. 휴머노이드 관절과 팬케이크 모터(humanoid.guide)
6. 축방향 자속 모터 상용화 전망 리포트(iTiger)
7. Little Elephant Electric Technology 기업 정보(Dealroom)

8. 로봇 관절 구동기 경량화 분석(PatSnap)
9. SA 시리즈 프레임리스 축방향 자속 모터(Allient)