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by 다키포스트 Dec 22. 2022

겨울철 강추위에 도입이 시급한 전기차의 '이 기능'

전기차, 겨울철 전력소모, 효율 심각
현대차, 첨단 기술을 바탕으로 효율적인 난방기술 개발중
배터리 효율 극대화한 난방 기술 공개에 소비자들 기대

한 겨울 전기차의 효율은 바닥을 찍는다. 전기차는 내연기관차 보다 적은 부품수와 이에 따른 구동의 단순함 덕분에 동력손실을 최소화 하는데 최적화 되어 있다. 특히 차량의 잔고장역시 적어, 미래를 책임질 차량으로 각광받고 있따. 그러나 배터리가 문제다. 배터리는 온도에 민감하다. 전자 이온이 돌아다니는 통로인 '전해질'이 액체 상태인 관계로 온도에 따른 성능차이가 심한 것이다. 저온이거나 고온 상태이면 성능이 급격히 떨어진다.

특히 겨울에 히터를 틀면 내연기관차는 엔진열을 사용하기 때문에 연비에 큰 영향을 끼치진 않는다. 반면 전기차는 전열기구처럼 막대한 전력을 소비하기 때문에 전비가 하락한다. 좀 더 알아보면, PTC와 같은 열선을 달궈 따뜻한 바람을 인위적으로 만들어내야 한다는 의미다. 그래서 몇 년전 출시되었던 전기차는 최대 40%나 주행거리가 감소했다. 사실상 제원상 주행거리의 반 밖에 사용 못한다고 볼 수 있다.

그나마 요즘은 폐열을 재활용하는 히트펌프와 같은 기술을 적용해, 테슬라, 현대차 등 주요 제조사들은 전비하락을 최소화 하고 있다. 한편 현대차는 기존의 히터 기능에서 한 걸음 더 나아가, 복사열 등을 이용하는 신 기술을 공개한 바 있다. 요즘 처럼 북극의 한파가 내려온 상황에 내용을 살펴본다면 도입이 시급하다고 느낄 것이다.

[글] 이안 에디터

현대차는 적은 전력으로 얼음장 같은 실내온도를 빠르게 올리는 신기술을 개발중이다. 대표적으로 ‘복사열 워머’로 불리는 기술이 있다. 사실 이 기술은 베뉴, 투싼, 팰리세이드 등의 옵션인 ‘적외선 무릎 워머’로 일부분 적용되어 있다. 복사열 워머는 이 기술의 업그레이드 버전이다. 대량 양산이 가능한 탄소나노튜브 필름을 글로브박스, 센터콘솔, 대시보드 도어트림 등 실내 곳곳에 붙인다음 이를 가열해 실내를 따뜻하게 만든다.

현대차에 따르면 기존 12V 전원대신 48V 시스템이 필요하며, 일반 히터 방식보다 배터리 전력 사용량이 20% 이상 낮아질 것으로 보인다고 한다. 특히 이 기술의 장점은 히터처럼 건조한 바람을 실내로 유입시키는 것이 아니기 때문에 피부나 안구건조를 예방할 수도 있다.

한편 요즘 처럼 눈이 많이 내리는 계절엔 ‘발열유리 제상시스템(HGDS)’이 큰 도움이 될 것이다. 유리 전체에 발열기능을 집어 넣어, 눈, 얼음이나 서리가 빨리 녹도록 돕는다. 그동안 차 앞유리에 따뜻한 바람을 보내 일정시간 녹여야 했다. 다만, 건조한 바람이 유리를 타고 운전자를 향해 날아온다는 단점과 윈드실드에 낀 눈이나 얼음을 빠르게 녹이지도 못한다는 한계점이 존재했다.

또, 다 녹이는 동안 히터를 오래 틀어야 했기 때문에 전력소모 역시 상당했다. 현대차는 HGDS를 이용할 경우 기존 히터 방식 대비 40%나 빠르게 녹일 수 있다고 주장한다. 또, 전력 소모량도 25%만큼 줄일 수 있다고 한다. 이 기능이 필요한 이유는 단순히 운전자의 편의를 위한 것이 아니다. 완전자율주행이 보편화된 세상이 온다면, 눈이나 얼음 등이 센서를 가리면 안된다. 이 때 HGDS 기능이 있으면 신속하게 해결할 수 있다.

그밖에, 덕트 공간이 필요 없어지기 때문에 헤드업 디스플레이를 위한 공간으로 활용할 수 있다. 마음만 먹는다면 앞 유리 전체를 HUD로 활용하는 것도 기대해볼 수 있다.

한편 충전소에서 전기차 배터리 온도까지 관리하는 ‘외부 열 관리 스테이션’도 동시에 개발중이다. 전기차 배터리의 온도가 너무 낮거나 뜨거우면 충전 성능이 떨어진다. 이를 예방하기 위해 충전소에 마련된 냉각수 주입기를 이용해 차량 내 온도를 강제로 조절하는 방법이 제안되고 있다. 겨울에는 배터리 온도를 따뜻하게, 여름에는 시원하게 만들어 초급속 충전 성능을 일정하게 유지하는 것이다.

이 방식을 활용하면 기존의 열관리 시스템보다 40%나 빠른 것으로 알려졌다.

현대차가 개발중인 기술 대부분은 전기차 기반의 자율주행차를 고려한 기술이다. 전력 효율을 높이고 실내 쾌적함을 유지하기 위한 노력의 산물인 것이다. 사실 현대차는 이를 적용할 차량의 인테리어에 대해 고민한 적이 있다. 과거 공개했던 '모빌리티 온돌'이라는 인테리어 컨셉이 대표적이다. 편하게 쉬거나 잘 수 있는 완전자율주행 차량으로, 여기에 복사열 워머 기능을 적용한다고 소개한 바 있다.

물론, 컨셉이기 때문에 언제 적용될 지는 미지수다. 하지만 기술 자체만 보면 내년이나 내후년 신차에 적용 될 것으로 기대해볼 만 하다. 만약 옵션으로 마련된다면 요즘처럼 한파가 기승을 부리는 계절에 운전자들을 비롯해 탑승객들이 좀 더 따뜻하고 편안한 이동을 경험할 수 있을 것이다.

전기차는 이미 모든 산업이 집약 되어야 만들 수 있는 이동수단이 되었다. 기계공학에 신소재는 물론이고, 화학, 전자, IT 등 거의 모든 기술이 필요할 정도다. 본문에서 소개한 기술들은 여러 학문의 노력으로 개발중인 것으로 향후 전기차의 효율성 개선에 큰 도움이 될 것이다. 한 가지 우려되는 점은 신기술이 등장하는 것 까지는 좋은데 이런 기술 개발비용이 양산차에 반영될 경우 지금보다 차 값이 더 오를 수 있다.

배터리 가격 인하와 같은 근본적인 문제 해결이 이루어지지 않은 상황에 신기술만 냅다 집어넣는다면, 주력 전기차의 가격이 6천을 넘어 7천이상이 될 지도 모른다. 과연 현대차는 앞으로 가격와 효율, 편의 등 모든 것을 아우르는 차를 만들 수 있을지 좀 더 지켜볼 필요가 있겠다.

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