4차산업에서 남도 새천년 미래 먹거리 찾는다 <18>전자부품연구원 광주지역본부-자동차전장연구센터
광주 친환경자동차 부품클러스터 조성 ‘앞장’
전장분야 중소·벤처기업 경쟁력 제고…기술지원 강화
전동력 제어·전력변환 등 핵심기술·부품 연구개발 수행
전기동력 시스템 일체형 모듈화 성공…기업에 기술 이전
철도 차량용 전력변환 제어기에 차세대 반도체 소자 적용
데이터·인공지능 기술 접목…다양한 부가가치 창출
최근 대기오염이 심화되고 전 세계적으로 CO2 배출가스에 대한 환경규제가 강화되고 있는 가운데 전기자동차 및 전력기반의 친환경 운송수단과 이와 관련된 기술들이 주목을 받고 있다.
이러한 흐름에 발맞춰 전자부품연구원 광주지역본부 자동차전장연구센터(세터장 이상택)에서는 광주지역 전장분야 중소·벤처기업의 경쟁력 제고를 위해 전기기기, 액츄에이터, 전력변환기, 전장 센서류 등 시험평가에 대한 전폭적인 기술 지원을 강화하고 있다.
특히 전동력 제어, 전력변환, 전자기설계와 같은 핵심 기술을 바탕으로 전기기기, 모터 및 액츄에이터, 전력기반차량(전기자동차, 전기철도, 전기선박, E-모빌리티)의 전장부품, 전장센서와 같은 요소부품개발을 중점적으로 수행하고 있다.
최근에는 제4차 산업혁명과 스마트 자동차를 비롯한 융합기술이 관심을 받으며, IoT·ICT 연계 전력변환기술, 차세대 반도체를 적용한 초고밀도 전력변환기, 전자기 설계기반 전장시스템 및 모듈개발 등 다양한 분야에서 연구개발에 힘쓰고 있다.
◇광주 친환경자동차 기술개발 선도
광주광역시는 친환경자동차 선도 도시로 지정돼 2021년까지 친환경자동차의 새로운 기술 구축에 나서고 있다. 이에 발맞춰 자동차전장연구센터 역시 광주지역 중소·벤처 기업의 ‘Think-Tank’, 국가경쟁력 강화, 광주광역시 인프라 확충 및 중소·중견기업의 R&BD 허브 역할을 지원하고 있다.
특히 자동차전장연구센터는 친환경자동차 부품클러스터 조성사업에 참여하는 등 친환경 자동차핵심부품에 대한 연구를 지역기업과 함께 진행하고 있다.
이와 함께 전기자동차, 하이브리드자동차, 연료전지자동차 뿐만 아니라 전기철도, 전기선박, 농업용 기기, E-모빌리티와 같은 전동력 응용을 적용한 다양한 전기구동 기반차량시스템의 IoT·ICT 기반 고성능제어, 고효율, 고밀도, 고신뢰성 구현을 위한 다양한 요소기술을 근간으로 하는 연구도 진행 중이다. 자동차전장연구 센터에서는 중점연구 및 요소 기술 분야 5개 분야를 지정해 해당분야를 중점으로 연구개발을 수행하고 있다.
중점연구 및 요소기술 분야로는 ▲전기자동차, 하이브리드자동차, 연료전지차, 전기철도, 전기선박, E-모빌리티등 친환경 전기구동기반 전장부품 기술 ▲전기응용기기, 자동화기기, 로봇, 가전 등 다양한 시스템분야 액츄에이터 설계 및 스마트 제어기술 ▲차세대 반도체 소자적용 초고밀도 전력변환기 및 스마트 제어시스템용 IoT·ICT 연계 전력변환기 기술 ▲전동기, 전기기기, 전장센서, 전자기 부품분야 설계기술 ▲전자계 설계기술 기반의 고안전성 전장시스템, 전장센서 및 모듈부품 제품화 기술 등이다.
◇전기자동차 핵심 기술 연구 박차
전기기기 및 수송기계 분야에 있어서 가장 중요하게 요구되는 부분은 고밀도화, 고효율 고성능화, 고신뢰성화다. 자동차전장연구센터는 최근 이러한 요구에 따라 전기자동차의 구동모터, 변속기, 모터제어기와 같은 동력부품 모듈을 일체형으로 통합화 하는 연구를 수행했다.
연구 진행 과정 중 200kW급의 상용차에 대한 전기 동력 시스템의 일체형 모듈화에 대해 연구역량을 집중 했으며 그 결과 입출력 인터페이스에 대한 하네스 및 커넥터 간소화, 냉각부 경로 및 구조 최적화로 냉각 손실 절감, 효율 증대를 통한 냉각용 펌프 및 냉각시스템 용량 축소 등으로 획기적인 공간상 제약과 배치의 한계를 줄이는 일체화 기술을 개발했다.개발된 기술을 활용해 제작된 제품은 최근 협력기업을 통해서 중국의 전기자동차 회사에 납품되는 등 가시적인 성과가 나타나고 있다.
자동차전장연구센터는 현재 전기자동차용 고전압 전력변환 부품인 OBC(On Board Charger), LDC(Low Voltage DC-DC Converter), HDC(High Voltage DC-DC Converter)의 모듈화 및 통합화에 대한 연구를 활발히 진행 중이다.
전기자동차 뿐만 아니라 대용량 구동력이 필요한 철도 차량용 전력변환 제어기에 차세대 반도체 소자인 SiC 및 GaN 소자를 적용해 전장품 무게기준 2.5톤에서 1.5톤으로, 1톤 이상의 무게 절감을 위한 연구 역시 활발히 추진 중이다.
이밖에 전기 선박분야에서도 30ft급 레저선박에 디젤 엔진을 2개의 Dual 전기추진 모듈로 대체하는 연구를 진행하는 등 차세대 전기추진 선박에 대한 기술을 확보하기도 했다. 최근 30ft급 레저선박을 제작했고 해상시험을 진행한 결과 최대속도 15Knots, 운항시간 60분 이상, 기존 디젤 엔진대비 20% 이상의 운항비 절감효과를 달성했다.
이상택 자동차전장연구센터장은 “최근 4차 산업으로 이슈화 되고 있는 인공지능 IoT기술 활용을 전기자동차 및 수송기계분야 연구개발을 위해 지능화 제어기술, IoT 기술을 전력변환기기에 접목한 연구에도 심혈을 기울이고 있다”며 “수요기업과 다양한 사업화 측면에서 기술 및 연구개발도 진행하고 있다”고 밝혔다./박지훈 기자 jhp9900@namdonews.com