한국전기연구원, 전기차 추진모듈 평가시스템 구축 개발

한국전기연구원(원장 김호용)은 국내 최초로 소·중·대형 전기자동차의 핵심추진모듈(추진전동기, 인버터, DC/DC 컨버터)을 시험할 수 있는 성능평가시스템을 구축했다. 관련 기업에 대한 시험 및 기술지원 등을 통해 전기자동차의 실생활 보급에 활용될 전망이다.

이번 사업은 국내 자동차 산업의 발전과 전기자동차의 성능 향상 및 기술 지원을 위해 미래창조과학부와 산업기술연구회의 ‘일반연구사업’을 통해 이뤄졌다.

전기자동차는 향후 고효율 및 경량화를 위해 전동기(모터)가 고속화되는 방향으로 기술개발이 전개 되고 있다. 고효율화 및 신뢰성 확보를 위한 시험평가는 전기자동차 개발에 있어서 가장 중요한 요소다. 특히 전기자동차의 핵심 추진모듈인 인버터 및 전동기는 차량의 성능과 승객의 안전을 위해 매우 중요하다. 그러나 현재 국내 기관들이 보유하고 있는 장비는 고속 전동기 시험평가 대응에 어려움을 가지고 있었다.

한국전기연구원(이하 ‘KERI’) 전동력연구센터 구대현 박사팀은 이번 과제를 통해 시험 부하용량 및 최고속도를 모두 만족하는 국내 최고 사양의 전기자동차용 추진모듈의 평가설비를 구축했다. 연구팀은 국내외 선진기업의 전기자동차 개발 동향 및 성능 평가시스템의 동향을 면밀히 조사하여 추진전동기 및 드라이브를 출력 및 속도에 따라 측정 정밀도 및 안정성을 높인 시스템을 구축했다.

KERI의 평가시스템은 소형급으로는 연속출력 60kW 15,000rpm, 중형급으로는 연속출력 150kW 15,000rpm, 대형급으로는 연속출력 250kW 12,000rpm이 시리즈로 구성됐다. 구축된 시스템은 ISO 10816-3 기준의 허용 진동 이내로 전 속도 영역에서 안정적으로 운전이 가능하다. 테이터 취득장치(Data Acquisition System: DAS)는 토크, 속도, 전력, 전압, 전류, 온도, 저항 등도 동시 취득이 가능하도록 구성됐다. 또한 항온항습 챔버를 구성하여 환경시험이 가능하며, 대용량 직류전원을 필요로 하는 시험도 가능하도록 구축됐다.

이번 평가시스템 구축으로 정확한 성능 특성 분석 및 이를 통한 전기차의 성능 개선과 안정성 확보를 한층 촉진할 수 있게 됐다. 동시에 업계 기술지원 등을 통해 국가 녹색성장의 한 축인 전기자동차의 경쟁력 향상과 보급촉진 및 조기 상용화를 위한 기반 마련에 일조할 것으로 기대된다.

한편, KERI는 CO2 저감 및 에너지 절감 등에 대한 새로운 산업적 요구에 대응하기 위해 지난 1988년 전기자동차 관련 연구를 시작한 이후 1993년 국내 최초로 전기자동차를 개발하여 시범운행에 성공하는 한편, 핵심부품인 2차전지에서부터 모터, 충전인프라 테스트 시스템에 이르기까지 전기자동차의 전 분야에서 관련 기술을 축적해 왔다.

KERI는 특히 최근 전기자동차에 대한 국내외적 관심이 높아져 가고 있는 상황에서 전기추진연구본부를 통해 전기차 시대를 대비할 수 있는 요소기술 개발과 인프라 구축 및 표준 선점에서 주도적인 역할을 하고 있다. 전기자동차용 모터, 인버터, 전력변환장치, 급속충전기 등 전기자동차 구동의 핵심 부품 연구는 물론, 리튬전지의 에너지밀도 향상과 신형 전지의 개발, 엔진 자동차에는 꼭 필요한 트랜스미션과 기어가 없는, ‘4바퀴 직축구동 전기자동차’ 개발 등을 추진하고 있다. 아울러 전기자동차의 보급촉진을 위해 경남지역내 충전 인프라 테스트베드를 운영하며 전기자동차 조기 실용화를 대비할 수 있는 인프라 구축에 기여하고 있다.