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현대차그룹, 전기차에 온돌 시스템 장착하는 이유

  • 2022.11.20(일) 07:00

[테크따라잡기]
열에너지 활용해 배터리 효율 높여

전기차 내 모든 에너지는 배터리에서 나옵니다. 주행뿐 아니라 에어컨, 히터, 내비게이션이 작동되기 위해선 배터리가 필요한 것이죠. 이 같은 장치들을 다 사용한 채로 주행하면 배터리는 더 빠르게 소모됩니다. 

전기차 배터리는 온도에 민감하기도 합니다. 온도가 낮아질수록 배터리 핵심 구성 요소 중 하나인 전해질의 움직임이 둔해지기 때문이죠. 액체 형태의 전해질은 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 도와주는 물질입니다. ▷관련기사: 전기차 주행거리 2배 늘릴 '꿈의 배터리'는?(1월23일)

현대차그룹은 배터리 효율을 높이기 위한 방안으로 열에너지에 주목하고 있습니다. 주행 중 발생하는 열에너지를 최소화하면 배터리 효율을 높일 수 있을 것으로 기대하는 중입니다. 

온돌 방식 입힌 난방 시스템

/사진=현대차그룹 제공.

현대차그룹에 따르면 전기차는 동력 전달 과정에 따라 전기 에너지 중 약 20%가 열에너지로 사라집니다. 이러한 낭비되는 열에너지를 최소화한다면 배터리 효율을 높일 수 있겠죠. 

현대차 관계자는 "전기차 배터리 효율성을 높이는 미래 열 관리 기술을 지속 연구 중"이라며 "신개념 난방 시스템, 발열 유리 제상 시스템(HGDS) 등과 같이 양산 적용에 임박한 기술도 있다"고 설명했어요. 

신개념 난방 시스템부터 알아볼까요. 이 기술은 히터를 이용해 공기를 가열하는 방식에서 벗어나 복사열(물체에서 방출하는 전자기파를 직접 물체가 흡수해 열로 변한 에너지) 방식으로 인체에 열을 직접 전달하는 방식입니다. 한국 전통 난방 시스템인 온돌과 유사한 원리죠. 

현대차그룹 관계자는 "이 기술은 현대차의 베뉴, 투싼 펠리세이드 기아의 셀토스 등에서 선보인 '적외선 무릎워머'에서 한단계 진화한 것"이라고 말했어요. 

복사열 워머 기술과 기존 적외선 워머 기솔의 큰 차이는 발열체 소재에 있어요. 기존 기술은 구불구불한 와이어 형태의 탄소섬유를 발열체로 활용하는데요. 이 방식은 대량 생산이 어렵고 온도 분포가 균일하지 않다는 단점이 있대요.

이를 보완하고자 현대차그룹은 신규 발열체를 연구 중이에요. 탄소 나노튜브 필름 개발을 통해서죠. 탄소 나노튜브 필름은 대량 생산이 가능한데다 균일하게 열을 전달할 수 있대요.

최근엔 12V(볼트) 방식의 기존 워머 방식 보다는 발열 면적을 넓히고 더 다양한 부위에 적용할 수 있도록 48V 워머 시스템도 개발했어요. 이 덕분에 대시보드, 글러브박스, 센터콘솔, 도어 트림 등으로 난방 시스템 범위를 넓힐 수 있죠.

이 신개념 난방 시스템은 기존 공조 시스템의 출력을 줄인데요. 쉽게 말해 추운 겨울철 히터 가동을 최소화하거나 틀 필요가 없어진다는 거예요.

소모 전력이 낮은 워머 시스템을 통해 배터리 전력 사용량을 낮출 수 있다고 하는데요. 이 기술을 전기차 실내에 광범위하게 사용하면 배터리 전력 사용량은 20% 이상(1인 탑승 기준) 낮아질 것으로 예상된대요. 

차 유리도 배터리 효율 돕는다

현대차그룹이 개발 중인 /사진=현대차그룹 제공.

현대차그룹이 개발 중이 또 다른 열관리 기술은 발열 유리 제상 시스템이에요. 쉽게 말해 겨울철 차 유리에 쌓인 눈과 얼음을 제거하는 기술이죠. 

이 기술이 왜 중요하냐고요? 바로 자율주행차 시스템 때문인데요. 자율주행시스템은 차량 여러 곳에 위치한 센서 외에도 앞 유리에 부착된 카메라와 센서를 통해 주행 정보를 수집해요. 앞 유리에 눈과 얼음이 쌓인다면 자율주행이 어려움을 겪겠죠.

현재도 차 유리에 쌓인 눈과 얼음을 제거하는 기술이 있어요. 하지만 현재는 대시보드나 디프로스터(앞유리 서리 제거 장치)에 뜨거운 바람을 내보내는 방식이에요. 이 방식은 눈과 얼음을 제거하는 속도가 더딘데다 효율이 낮다는 단점이 있어요. 당연히 배터리 소모도 빨리 되겠죠. 뜨거운 바람이 탑승객의 얼굴 쪽으로 향하기 때문에 피부가 건조해지는 불편함도 있고요.

이에 반해 현대차그룹이 개발 중인 발열 유리 제상 시스템은 전기차 배터리 전력 사용량을 25% 이상 낮출 수 있을 것으로 기대 중이에요. 48V 시스템을 적용한 덕분에 발열 유리에 최대 1500W 전력 공급이 가능하고요. 유리 내부에 투명한 재질의 전도성 금속 코팅 필름 발열체를 적용하면서 효율을 높여요. 

현대차그룹 관계자는 "현재 개발 중인 발열 유리 제상 시스템의 가장 큰 이점은 제상 속도와 전력 효율성"이라며 "기존 방식대비 40% 이상 신속하게 제상 효과를 거둘 뿐 아니라 전기차 배터리 사용량도 25% 이상 낮출 수 있을 것으로 예상된다"고 말했어요.  

[테크따라잡기]는 한 주간 산업계 뉴스 속에 숨어 있는 기술을 쉽게 풀어드리는 비즈워치 산업부의 주말 뉴스 코너입니다. 빠르게 변하는 기술, 빠르게 잡아 드리겠습니다. [편집자]

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