친환경 자동차 개발이 활발히 진행되면서 상용전기차(버스) 개발과 보급이 진행 중에 있어 최적화된 냉난방시스템 개발도 시급하다. 이런 와중에 정부에서 전기차용 냉난방시스템 개발에 나설 것으로 보여 관련업계의 관심이 집중되고 있다.
한국산업기술평가관리원은 최근 ‘2017년도 제8차 산업핵심기술개발사업(통합) 신규지원 대상과제’에 ‘전기버스용 루프탑재 전동식 컴프레서 일체형 냉난방시스템 개발’을 포함시켜 공고했다. 개발기간은 40개월이며 정부지원금은 총 50억원이다. 이중 올해 10억원이 지원된다.
연비 및 배출가스 규제 강화에 따라 상용전기차(버스) 개발과 보급이 활발히 진행 중이다. 승용대비 보급대수는 적으나 에너지 다소비 수송분야로 에너지소비효율 향상이 시급히 요구되고 있다.
현재 현대자동차(상용), 자일대우버스, 동원올레브, 우진산전, 티지엠 등국내 업체뿐만 아니라 BYD, 포톤 등 해외업체의 국내시장 진출에 따른 치열한 경쟁이 예상되고 있다.
냉난방공조시스템 등 보조시스템 작동에 따라 주행거리가 20~30%까지 낮아지는 것으로 보고되고 있으며 전기버스는 감소폭이 더 클 것으로 예상되고 있다. 실제 운행환경을 고려한 성능개선(1회 주행거리 등)을 통해 전기차보급 활성화에 기여할 수 있는 분야이기도 하다.
전기버스의 주요 장치(모터, 배터리 등)는 국산화 개발은 활발히 진행돼 왔으나 냉난방공조시스템, 에어컴프레서 등 보조시스템에 대한 국산화 개발은 미흡한 실정이다.
현재 상용차용 에어컨시스템, 에어컴프레서, 난방용 전기식 히터 등의 보조시스템은 대부분 해외제품이 도입되고 있다. 차량 보조시스템은 각 차량 사용조건(필요 성능, 내구목표 수명 등)에 따라 개발이 필요하며 상용차는 승용차보다 사용조건이 가혹해 전용 부품 개발이 시급한 상황이다.
이번에 산기평 신규 과제는 ‘전기버스용 루프탑재 전동식 컴프레서 일체형 냉난방시스템’을 개발하는 것으로 국산화 개발을 통한 가격경쟁력 확보 및 수입 대체 효과가 큰 분야다. 특히 전기차 통합 열관리 기술 개발의 핵심부품으로 향후 기술적 확장성이 큰 부품이기도 하다.
이번 과제의 최종목표는 ‘Roof-on type 전동식 컴프레서 일체형 30kW급 냉난방 시스템’을 개발하는 것이다.
전기버스 냉난방을 위한 히트펌프시스템 핵심부품 및 요소기반 기술 개발을 위해 △히트펌프시스템을 고려한 고전압 전동식 에어컨 컴프레서 설계 및 제작 기술 △히트펌프 시스템 핵심부품(보조 PTC 히터, 열교환기, 방향전환 밸브 등) 설계 및 제작 기술 △전동식 냉난방시스템 작동을 위한 고전압용 전력변환장치 기술 등이 개발된다.
또한 Roof-on type 일체형 냉난방시스템 통합 설계 및 제어기술 개발을 위해 △고전압 DC 배터리 직결형 Roof-on type 일체형 냉난방 시스템 설계 및 제작 기술 △난방운전 시 전기히터 사용 최소화를 위한 난방시스템 통합 제어기술 △개발시스템 효율향상 및 상품성 향상을 위한 서브시스템(블로어, 펌프 등)제어기술 등을 확보해야 한다.
특히 개발 냉난방시스템 실차 탑재 성능 최적화 기술 개발을 위해 △실차 탑재성 검증 및 상위제어시스템(VCU) 연동 작동성능 최적화 기술 △대상차량 주행특성 맞춤형 개발시스템 제어전략 최적화 기술 △차량 시뮬레이션 기반 개발시스템 적용에 따른 에너지소비효율 성능예측 기술 등도 개발된다.
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