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키사이트 테크놀로지스, HEV/EV 전력 컨버터 웨비나 개최 고차원의 효율적인 와이드 밴드 갭 연구 필요 김용준 기자입력 2020-07-17 14:56:41

지난 7월 16일(목) 키사이트 테크놀로지스(이하 키사이트)에서 오토모티브 & 에너지 온라인 세미나를 개최했다. 본 온라인 세미나에서는 HEV/EV의 전망과 차량에 도입되는 전력 장비 연구동향에 관해 소개하며 와이드 밴드 갭에 관한 연구의 필요성에 대해 강조했다.

 

HEV/EV EcoSystem

 

HEV/EV 시장 지속 확대 예정

지난 7월 16일(목) 키사이트 테크놀로지스(이하 키사이트)에서 오토모티브 & 에너지 온라인 세미나를 개최했다. 본 세미나에서는 HEV/EV의 전망과 차량에 도입되는 전력 장비 연구동향이 소개됐다.


세미나를 맡은 키사이트 문종원 차장은 우선, 차량에 탑재되는 전력변환기의 필요성에 관해 언급했다. 


문종원 차장은 “전력 변환기는 eMobility에서 중요한 역할을 수행한다. 일반적으로 전기차는 충전스테이션에서 온보드(On-board) 충전기, 파워트레인 인버터를 거쳐 에너지가 전환되고 이로 인해 차량 내부에 전기를 공급하게 된다”라며 “전력 변환기는 시스템 전체에 전력을 보강해 운영할 수 있도록 하는 핵심장치라고 할 수 있다”라고 언급했다.


문종원 차장은 HEV/EV 시장은 최근 전세계적인 미세먼지 절감대책의 일환으로 지속 성장할 가능성이 매우 높은 분야라고 언급했다.


그는 “CAGR(복합연간성장률)을 전망한 지표를 확인해보면, 순수 EV의 경우에는, 26% 마일드의 경우 65.5%까지 성장할 것으로 기대된다”라고 밝혔다.


높은 성장세가 예상되는 HEV/EV 분야에 걸림돌은 단연 비용절감이다. 정부에서도 HEV/EV를 구매하면 일정 부분 보조금을 지급해주고 감면세, 소득세 등의 일정 세금도 감면해주지만 보조금을 제외하면 차량비용은 사실상 고급 내연기관 차량과 맞먹기 때문에 소비자 입장에서는 부담스러우며 충전인프라시설 부족, 차량무게, 충전시간 소모, 순간 방전 발생 가능성에 대한 거부감 등의 이유로도 내연기관 차량을 선택하는 경우가 많다.
문 차장은 “HEV/EV에서 비용을 많이 차지하는 장비는 단연 전력변환기이기 때문에 설계테스트에 관한 과제가 수행될 필요가 있다”라며 “현재 ㎾당 13.7$로 내연기관 차량과 경쟁하기 위해서는 ㎾당 3.3$까지 줄여야 한다”라고 밝혔다.


HEV/EV의 비용절감을 위해 업계 연구진은 전력변환효율을 최대화해 성능을 극대화하는 방안을 모색하고 있다. 작은 패킷으로 효율적인 디자인을 만들 수 있으면 차량이 더 오래 달릴 수 있으며 경쟁력을 갖출 수 있어 업계 연구진들은 전력변환의 효울을 높이기 위한 방법으로 높은 전압에서 가동되는 컨버터를 설계하고자 노력하고 있다.


문종원 차장은 “전력 변환에 있어 흐르는 전류량을 감소시켜 전달하는 방식과 전류의 스위칭 속도를 높이는 방식을 이용한다면 차량의 내부 구성 요소가 적어지고 비용도 저렴해진다. 항공기에 적용된 AC전원이 대표적인데 60㎐가 아니라 400㎐의 높은 주파수 대역을 사용한다. 높은 주파수 대역을 사용하는 이유는 구성장비를 경량화하기 위함인데 바꿔 말하면, 높은 주파수 대역을 사용하기 때문에 가격이 저렴해지는 것이라고 할 수 있다.”라며 “향후 차량은 경량화와 비용 절감이 핵심인 만큼 고전압에서 작동하는 장비를 개발해야 한다”라고 강조했다.


이러한 고전압, 고주파를 충족시키기 위해서 많은 전기·전자·완성차 기업들은 와이드 밴드 갭(Wide Band Gap)에 관한 연구를 병행하고 있다. 와이드 밴드 갭은 서지 전류를 견딜 수 있도록 설계되며, 높은 항복 전압, 단락에 대한 견고성을 제공한다. 고온에서도 작동이 가능하기 때문에 차량용 설계를 비롯해 고밀도 및 공간제약이 주변 온도를 높이는 다른 타깃 애플리케이션에 사용되기 위한 적합성을 지닌 제품이다. 아울러 와이드 밴드 갭은 고전압에서 작동할 뿐만 아니라 기존의 순수실리콘 보다 훨씬 빠르게 스위칭을 할 수도 있기 때문에 관련 연구가 지속적으로 이뤄지고 있다.


문종원 차장은 “와이드 밴드 갭에 관한 연구가 자사에서도 이뤄지고 있으며 관련 제품도 지속적으로 출시하고 있지만 고전압·젼류에서 사용할 수 있는 테스트 장비의 보유, 구입비, 작동비 관리비는 물론, 온도를 유지해 장비를 측정해야 하기 때문에 발생하는 전기비용이 많이 소모되기 떄문에 에너지 효율적인 부분을 개선할 필요가 있다”라고 언급했다.

김용준 기자
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