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[IT뉴스]전기차 '3분 20초' 만에 충전하는 케이블 냉각 기술

온카뱅크관리자

2024-10-15 11:14:13

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 <img alt="광주과학기술원(GIST) 연구팀이 전기차 충전 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 충전 케이블 냉각 기술을 개발하는 데 성공했다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/15/dongascience/20241015111418221euzt.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="YZaV06P3YU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/15/dongascience/20241015111418221euzt.jpg" width="658">
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 광주과학기술원(GIST) 연구팀이 전기차 충전 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 충전 케이블 냉각 기술을 개발하는 데 성공했다. 게티이미지뱅크 제공
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 국내 연구팀이 전기차 충전 중에 발생하는 발열 문제를 해결하는 냉각 방법을 개발했다. 성능 예측 결과 전기차 충전 시간을 내연기관 차량 주유 시간 수준인 3분 20초로 단축해 전기차 편의성 증대에 기여할 것으로 기대된다.
 광주과학기술원(GIST)은 이승현 기계로봇공학부 교수팀이 전기차 충전 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 충전 케이블 냉각 기술을 개발하는 데 성공했다고 15일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '인터내셔널 커뮤니케이션즈 인 히트 앤 매스 트랜스퍼'에 지난달 19일 공개됐다.
 전기차는 급속 충전 기능을 활용해도 완충까지 30분 이상 걸린다. 수분 정도의 내연기관 차량의 주유 시간과 비교하면 상당히 긴 시간이다. 충전 시간이 긴 이유는 급속 충전 과정에서 발생하는 열을 냉각할 효과적인 방법이 없기 때문이다. 충전 케이블의 절연 피복이 열을 잘 전달하지 못해 케이블의 열을 방출하는 데도 한계가 있다.
 연구팀은 충전 케이블 표면에 냉각액 역할을 하는 절연유체가 기포를 생성하도록 하는 '과냉각 비등유동' 원리를 활용해 케이블 냉각이 효과적으로 일어나도록 했다.
 과냉각 비등유동은 냉각액이 끓는점보다 낮은 온도에서 벽면에 기파를 발생시키고 기포가 주변의 냉각액에 의해 빠르게 응축되는 현상이다. 유체가 하나의 상(액체)으로만 흐르는 단상 유동에 비해 열전달이 잘 되기 때문에 냉각 성능이 뛰어나다.
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 <img alt="전기차 급속 충전 시 절연유체를 활용한 과냉각 비등유동 냉각 개념. GIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/15/dongascience/20241015111419457hxto.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="G6DxBdJqXp" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/15/dongascience/20241015111419457hxto.jpg" width="658">
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 전기차 급속 충전 시 절연유체를 활용한 과냉각 비등유동 냉각 개념. GIST 제공
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 연구팀은 다양한 유량과 온도 조건에서 냉각 과정을 기록하고 데이터를 수집해 개발된 냉각법의 열전달 성능을 확인했다. 동일한 냉각액 유량 조건에서 케이블 안전 온도(80℃)를 유지하면서 전기차 배터리를 80% 또는 100% 충전 시 소요되는 충전 시간을 측정하는 방식이다.
 분석 결과 과냉각 비등유동 방식이 기존 단상 유동 방식보다 냉각 성능이 우수해 고전류 충전이 가능해 충전 시간을 단축할 수 있었다. 또 적은 유량으로도 안전 온도를 유지할 수 있어 에너지 소모 측면에서도 효율적이었다.
 이어 실험 데이터를 기반으로 7m 상용 충전기 케이블에 대한 냉각 성능을 예측해 적용했다. 연구팀은 "테슬라 모델S, 기아 EV9급 고성능 전기차 배터리를 80%까지 충전하는 데 3분 20초가 걸렸다"며 "배터리 용량이 작은 경우 충전 시간이 더 단축될 수 있다"고 설명했다.
 이어 "1800A(암페어)급 충전이 가능해 현재 세계에서 가장 빠른 800A급 급속 충전기보다 2배 이상 빠른 충전 속도를 실현할 수 있다는 것을 보여 준다"고 밝혔다.
 연구결과는 전기차 충전뿐 아니라 고속열차, 모노레일, 송전선 등 고전류를 전송하는 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다. 원자로와 석유·천연가스 시추시설 등 고온의 중심축이 있는 둥근 관 구조의 장치를 냉각하는 데도 응용될 것으로 예상된다.
 이 교수는 "이번 연구성과는 전기차 충전 시간을 크게 단축할 수 있는 기술적 토대를 마련했다는 점에서 전기차 사용의 편의성을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다"고 전했다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2024.108059
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 <img alt="이승현 광주과학기술원(GIST) 기계로봇공학부 교수(왼쪽)와 정해인 박사과정생. GIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/15/dongascience/20241015111420647uktm.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="HrnQqedzZ0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/15/dongascience/20241015111420647uktm.jpg" width="658">
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 이승현 광주과학기술원(GIST) 기계로봇공학부 교수(왼쪽)와 정해인 박사과정생. GIST 제공
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 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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