국내 연구진이 전기자동차 배터리 충전시간을 내연차의 주유 시간과 같은 수준으로 단축할 수 있는 기술을 개발했다.
광주과학기술원(GIST) 이승현 기계로봇공학부 교수팀은 고성능 전기자동차 배터리 충전시간을 3분20초 이내로 단축할 수 있는 혁신적인 충전케이블 냉각기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 차량은 100kW 3분 20초는 일반적인 내연기관 차량의 완충 주유시간과 같다.
급속 충전기가 개발됐지만 전기차 완충에는 최소 30분 이상이 걸린다. 급속충전시 과도한 열이 발생하는데 열전도도가 낮은 충전 케이블의 절연 피복이 열을 잘 전달하지 못해 내부 열을 외부로 방출하고 냉각하는 데 시간이 걸리기 때문에 충전시간이 길어지는 것이다. 이 때문에 전기차 이용자들의 불편이 끊이지 않고 있다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 급속 충전 조건에서의 냉각 루프를 활용하고, 수평 파이프 구조에서 절연유체를 사용해 발열 케이블을 효율적으로 냉각하는 방법을 실험으로 검증했다.
연구팀은 실험 데이터를 기반으로 7m 상용 충전기 케이블에 대한 예측 결과, 800Vdc 전기차 배터리 기준으로 현재 가장 빠른 640kW급 급속 충전기보다 2배 이상 빠른 1440kW급 충전이 가능하다는 결론을 도출했다. 또한 충전중 케이블 표면 온도도 80℃ 이하로 안전하게 유지됐다.
연구팀은 고속 카메라를 실험 모듈 측면에 설치해 다양한 조건에서 최적화된 충전 시간을 측정했다. 이를 통해 기존에 공기 중 노출을 이용하던 대류 냉각에 비해 비해 우수한 냉각 성능을 발휘해 고전류 충전이 가능하고, 충전 시간도 획기적으로 단축할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
또 동일한 충전 전류 조건에서 케이블의 안전 온도를 유지하기 위한 냉각 유량과 펌프 모터 요구 동력이 더 적게 필요해 에너지 소모 측면에서도 효율적인 것으로 나타났다.
이승현 교수는 "이번 연구 성과는 전기차 충전시간을 크게 단축할 수 있는 기술적 토대를 마련했다는 점에서 전기차 사용의 편의성을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대한다"고 말했다.
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