국내 연구진이 전기차 배터리 충전을 200초 만에 완충하는 혁신적인 기술을 개발했다.
전기차 충전 시스템뿐만 아니라, 초저온 냉각 케이블, 고속열차, 모노레일, 송전선 등 고전류를 전송하는 다양한 분야에 활용할 수 있다. 또 원자로, 석유 및 천연가스 시추시설 등 고온의 중심축이 통과하는 환형관 구조를 가진 장치에도 응용 가능하다.
광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 기계로봇공학부 이승현 교수 연구팀이 고성능 전기차 배터리 충전 시간을 내연기관 차량의 주유 시간인 3분 20초(200초) 이내로 단축할 수 있는 혁신적인 충전 케이블 냉각 기술을 개발하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.
200초는 100kWh 전기차 배터리(테슬라 모델S, 기아 EV9 급 고성능 전기차 배터리)를 80%까지 충전하는 데 소요되는 시간이다.
연구진은 급속 충전시 통상 30분이상 걸리는 이유부터 분석했다.
이 분석에 따르면 △열전도도가 낮은 충전 케이블과 △발열을 효과적으로 냉각하지 못하는 것이 주 원인으로 봤다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 급속 충전 조건에서의 냉각 루프를 활용했다. 또 수평 환형관 구조에서 절연유체 사용으로 발열 케이블을 효율적으로 냉각하는 방법을 찾았다.
연구팀은 냉각 실험 데이터를 기반으로 7m 상용 충전기 케이블에 대한 예측 결과, 800Vdc 전기차 배터리 기준으로 1천440㎾(1800A)급 충전이 가능하다는 결론을 도출했다. 이는 세계에서 가장 빠른 640㎾(800A)급 급속 충전기보다 2배 이상 빠른 충전 속도다.
이승현 교수는 “이번 연구 성과는 전기차 충전 시간을 크게 단축할 수 있는 기술적 토대를 마련했다는 점에서 전기차 사용의 편의성을 획기적으로 향상시킬 것"으로 기대했다.
이번 연구는 GIST 기계공학부 이승현 교수의 지도아래 정해인 박사과정생과 노현석 석사과정생이 수행했다.
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정해인 박사과정생은 "상용화를 하기 위해서는 배터리 등 여러 부문의 문제가 있다"며 "현재는 상용화 계획이 없다"고 말했다.
연구는 한국전력공사 전력연구원과 과학기술정보통신부 중견연구사업의 지원을 받았다.
연구 결과는 열전달 분야의 국제학술지(International Communications in Heat and Mass Transfer)에 9월 19일 온라인으로 게재됐다.
