전기차 충전 시간 단축할 케이블 냉각 기술 개발
GIST 이승현 교수 연구팀
광주과학기술원(GIST) 연구진이 전기차 충전 시간을 대폭 단축할 수 있는 기술을 개발했다.
GIST 기계로봇공학부 이승현 교수 연구팀은 고성능 전기차 배터리 충전 시간을 내연기관 차량의 주유 시간인 3분 20초 이내로 단축할 수 있는 충전 케이블 냉각 기술을 개발하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.
전기차는 현존하는 급속 충전 기술을 사용해도 30분 이상 걸린다. 전기차 충전 시간이 긴 이유는 열전도도가 낮은 충전 케이블의 절연 피복이 열을 잘 전달하지 못해 내부 열을 외부로 방출하는 데 한계가 있기 때문이다. 또 급속 충전 시 발생하는 과도한 열을 효과적으로 냉각하는 것도 어렵다.
연구진은 이 문제를 해결하기 위해 발열 케이블을 효율적으로 냉각하는 새로운 방법을 찾았다. 발열 케이블 표면에 기포 생성을 촉진해 더욱 효율적인 열전달이 가능하게 하는 방식이다.
이 방식은 과냉각 비등유동이라고도 부른다. 냉각액이 포화 온도(끓는점) 보다 낮은 상태에서 벽면에서 기포가 발생하고, 그 기포가 주변의 차가운 냉각액에 의해 빠르게 응축되는 현상을 과냉각 비등유동이라고 한다. 이 방식은 높은 열전달 성능을 보이고, 냉각 성능도 뛰어나다.
연구진은 7m 상용 충전기 케이블을 이용해 예측 실험을 진행해 800Vdc 전기차 배터리 기준으로 1440kW급 충전이 가능하다는 결론을 내렸다. 이는 현재 세계에서 가장 빠른 640kW(800A)급 급속 충전기보다 2배 이상 빠른 충전 속도를 실현할 수 있는 수준이다.
연구를 이끈 이승현 교수는 “이번 연구 성과는 전기차 충전 시간을 크게 단축할 수 있는 기술적 토대를 마련했다는 점에서 전기차 사용의 편의성을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다”고 말했다. 연구진은 이 기술을 전기차 충전 시스템뿐만 아니라 초저온 냉각 케이블, 고속열차, 모노레일, 송전선 등 고전류를 전송하는 다양한 분야에 활용할 수 있다고 설명했다.
참고 자료
International Communications in Heat and Mass Transfer(2024), DOI : http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4525438
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