브러시드 모터 vs. 브러시리스 모터

브러시드 모터 vs. 브러시리스 모터

 

 

안녕하세요. 스칸디대디 엔지니어입니다.

 

 

DC(Direct Current, 직류)모터는 간단한 구조와 상대적으로 높은 효율로 인하여 다양한 분야에서 활용됩니다. 이러한 DC모터는 크게 브러시드 DC모터(Brushed DC Motor)와 브러시리스(Brushless DC Motor, BLDC)로 구분할 수 있습니다. 

이번 포스팅에서는 이 두가지 모터에 대해서 기본적인 원리와 차이점 등에 대해서 알아보고 장단점을 비교해 보고자 합니다. 

 

 

1. 브러시드 DC 모터란?

(1) 구조 및 원리

브러시드 DC 모터는 가장 전통적인 형태의 직류 모터로, 고정자(Stator, 스테이터), 회전자(Rotor, 로터), 브러시(Brush), 정류자(Commutator)로 구성됩니다.

고정자는 영구 자석(또는 전자석)으로 이루어져 있으며, 자기장을 형성하고, 회전자(로터)는 코일이 감겨 있으며, 전류가 흐르면서 자기장이 형성됩니다. 브러시와 정류자는 회전하는 동안 전류 방향을 자동으로 바꿔주어 지속적인 회전이 가능하게 합니다.

* 브러시와 정류자는 앞서 작성한 포스팅에 더욱 자세하게 작성해뒀습니다. (링크)

 

(2) 특징

- 구동 방식이 단순하여 전압을 조절하는 것만으로 속도 제어 가능

- 브러시와 정류자의 마찰로 인해 마모가 발생함으로 주기적인 유지보수가 필요

- 상대적으로 비용이 저렴하고 제어가 쉬워 소형 전자기기, 장난감, 가전제품 등에 널리 사용

 

 

2. 브러시리스 DC모터란?

(1) 구조 및 원리

브러시리스 DC모터(Brushless DC Motor, BLDC)는 브러시가 없는 대신 전자적으로 정류(Commutation)하는 방식을 사용합니다.

고정자는 코일이 감겨 있으며, 3상 전류가 공급됩니다. 회전자는 영구 자석으로 구성되어 있으며, 외부 드라이버(Inverter, 인버터)를 통해 정밀하게 제어됩니다. 홀 센서 또는 센서리스 방식을 이용하여 회전자의 위치를 감지하고, 최적의 전류를 공급하여 회전합니다.

 

(2) 특징

- 브러시가 없어 마찰 손실이 적고 효율이 높음 (85~95%)

- 기계적 마모가 없어 수명이 길고 유지보수가 거의 필요 없음

- 속도 및 토크 제어가 정밀하여 전기차, 드론, 의료기기 등에 활용됨

- 외부 드라이버가 필요하여 초기 비용과 제어 회로가 복잡함

 

브러시드 DC모터(좌) vs. 브러시리스 DC모터(우)

 

3. 비교

비교 항목	브러시드 DC 모터	브러시리스 DC 모터
정류 방식	기계적 정류 (브러시 + 정류자)	전자적 정류 (홀 센서 + 인버터)
마찰 및 손실	브러시 마찰로 인한 손실 있음	브러시 없음  마찰 손실 적음
효율	70~85%	85~95%
소음 및 EMI	브러시 접촉으로 인한 소음과 EMI 발생	전자적 제어로 소음과 EMI 적음
수명 및 유지보수	브러시 마모로 인한 주기적 유지보수 필요	유지보수 거의 필요 없음
속도-토크 특성	속도가 증가하면 토크 감소	일정한 토크 유지 가능
제어 난이도	PWM 전압 제어 간단	3상 인버터 및 제어 알고리즘 필요
비용	저가	고가
적용 분야	장난감, 가전제품, 저가형 모터	전기차, 드론, 의료기기, 산업용 모터

 

 

4. 결론

브러시드 DC 모터와 브러시리스 DC 모터는 각각의 장점과 단점이 있으며, 사용 목적에 따라 선택이 달라집니다.

낮은 비용과 단순한 제어가 필요한 경우에는 브러시드 DC 모터가 적합하나, 상황에 따라 고효율, 고속, 정밀 제어가 필요한 경우에는 브러시리스 DC 모터가 적합합니다. 

어떤 용도와 요구되는 성능을 고려하여 적절한 모터 선택을 하는 것이 중요합니다.