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전기차 시대로의 전환 가속화

기사승인 24-04-06 14:49

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우리나라 자동차 등록대 수가 25,949,201대(2023년 6월말 기준)이며 친환경 자동차(하이브리드 hybrid automobile 포함)가 1,844,000대 순수전기자동차(EV)가 422,383대(2023년 3월 31일기준 한국전력 통계)가 넘어 자동차는 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차는 점차 역사속으로 사라지고 있다. 

예로 우리나라의 대표 소형화물차인 포터와 봉고3,의 1톤 경유사용 자동차의 생산 금지를시작으로 시내버스는 거의 전기차로 바뀌고 있다. 또한 유럽연합에서 자동차 배출가스 규제로 유로7을 승용차는 2025년 7월부터 적용될 예정이다. 

유로7의 법안은 모든 자동차 제조업체는 질소산화물(NOx)을 포함해 일산화탄소·탄화수소·미세 입자 등 오염 물질 배출량을 대폭 줄여야 하며,브레이크와 타이어에서 나오는 분진에 대한 규제가 새롭게 추가됐다.

토마스 셰퍼 폴크스바겐 CEO는 작년 말 “2025년 안에 모든 승용차에 대한 유로7 인증을 획득하는 것은 현실적으로 불가능하다”고 말했으며 골드만삭스에서 발표한 글로벌 전기차 시장 전망으로 전기차(EV)는 2035년까지 전 세계 신차 판매의 약 절반을 차지할 것으로 예상된다.

전기자동차 고전압 배터리 리튬-이온 배터리의 충전

전기자동차의 고전압 배터리 충전시스템 및 충전방법은 외부의 충전장치로부터 충전정보 및 전력을 제공받아 충전 정보에 기초해 충전 모드를 결정한다. 결정된 충전 모드에 따라 전기자동차의 고전압배터리에 충전을수행하는데 완속과 급속 두가지 방식으로 충전을 한다.

국내에는 전국 한전 사업소, 공공 주차장, 대형마트, 공동 주택 등에 충전소가 구축돼 있지만, 넉넉 하다고는할 수 없다. 따라서 모든 BEV는 가정용 전원플러그가 있는 곳 어디에서든지 충전이 가능하도록 탑재형 충전기(OBC)를 갖추고 있다.

통합충전 시스템(ICCU)은 차량에 있는 고전압 배터리와 보조배터리 모두 충전이 가능하도록 새롭게 개발한 충전시스템으로 양방향 전력 변환이 가능하도록 했다. 통합충전 시스템으로 별도의 제어기나 연결장치 없이도 110V나 220V 등의 일반전원을 전기자동차 내외부로 공급할 수 있는 V2L 기능을 지원한다. 
 
 
77.4kWh 대용량 배터리. 사진=현대자동차
 
 
전기자동차  냉방,난방 공조시스템

고전압배터리를 탑재한 전기자동차는 외부온도가 낮으면 배터리 내부저항이 증가해 에너지 효율이 크게 떨어지고 주행거리도 줄어들기 마련이다. 실내난방에 필요한 히터는 전기에너지 소모가 매우 크기 때문에 전기자동차는 상온과 저온 사이에서 큰 성능 차이를 보인다. 

특히 겨울철 히터를 켜면 주행 거리가 30~40% 정도 줄어든다. 히터가 많은 전기에너지를 소모하지요 그래서 히트펌프에 대한 학습으로 공조시스템이 필요하다.

히트펌프 기술은 에어컨의 원리와 비슷하다. 냉매는 압축과 응축 과정을 거쳐 온도가 높아지고, 팽창하고 증발하는 과정에서 온도가 낮아지는데, 에어컨은 차가워진 냉매를 활용해 실내에 시원한 바람을 제공한다. 

반대로 뜨거워진 냉매는 실외기를 통해 열을 배출한다. 히트펌프 역시 똑같은 과정을 거친다. 다만, 에어컨이 실외기를 통해 열을 배출했다면 히트펌프는 그 열을 히터로 활용할 수 있다. 히트펌프는 냉매가 압축, 응축, 팽창, 증발하며 순환하는 과정에서 발생하는 고온과 저온을 각각 활용해 히터와 에어컨을 동시에 구동하는 기술이다.

전기자동차의 주요 부품 냉각 시스템
전기자동차의 경쟁력은 고전압 배터리 및 전력장치 냉각시스템의 열 관리 기술에 있다고 해도 과언이 아니다. 열 에너지를 효율적으로 관리하면 전기차의 편의 기능 활용성을 강화하고 주행거리를 늘리는데 큰 도움이 되기 때문이다. 전기차에서 필연적으로 발생하는 열은 그 활용방법에 따라 에너지 효율에 많은 영향을 미친다. 

내연기관 자동차는 전기자동차로 변천하고 있다. 따라서 4차 산업혁명 시대에 사용가능할 전기자동차에 대하여 학습하고 이해하여 현 세대에서 적응 할 수 있도록 해야 한다.

안종철 자동차 전문 기자 ajc0824@hanmail.net

<저작권자 경제포커스 무단전재 및 재배포금지>
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