[IR52 장영실상] 현대차·한온시스템 '전기차용 고효율 열에너지 시스템'

버려지는 열에너지 재활용해
주행거리 30% 늘려

왼쪽부터 이승호·오동석 현대자동차 책임연구원, 이재민 한온시스템 전임연구원, 김원석 한온시스템 책임연구원.

전기자동차가 주행할 때 발생하는 열에너지를 효율적으로 배분해 차량 주행거리 등을 개선한 현대자동차·한온시스템의 '전기차용 고효율 에너지 열에너지 시스템'이 42주차 IR52 장영실상을 수상했다. 기존 내연기관 차량의 경우 가솔린이나 디젤유를 연소시키며 발생하는 열에너지를 차량 내부 난방 등에 활용했다. 약 30%의 열에너지가 주행과 관계없이 버려졌기에 이를 재사용한 것이다. 그러나 전기차는 연료를 연소시키지 않기 때문에 배터리에 있는 전기를 실내 난방에도 사용했다. 이는 결국 전기차의 주행거리 감소로 이어졌다.

오동석 현대자동차 책임연구원은 "기온이 15~20도일 때 주행거리가 100이라면, 경쟁사 차량은 추운 날씨에 주행거리가 70에도 미치지 못하는 경우가 있다. 이번에 개발한 시스템이 적용된 현대자동차 차량은 기온이 낮아져도 주행거리가 적게는 87, 보통은 92~93까지 나온다"고 말했다.

여러 곳에서 버려지는 열에너지를 꼼꼼히 재활용한 것이 비결이다. 배터리가 충분히 따뜻해진 뒤 배터리 자체에서 발생하는 열, 모터가 돌아가며 나오는 열, 자동차 외부의 공기에 있는 열도 다시 활용한다. 냉각수를 통한 수랭식 콘덴서를 적극 활용한 것도 특징이다. 환경에 따라 온도가 급격히 변하는 기체와 달리 수랭식은 온도가 안정적으로 변한다.

오 책임연구원은 "냉매는 온도가 낮은 곳에서 끈적끈적해지며 잘 흐르지 않는다. 냉각수는 차량 내부에 있는 데다 온도 변화도 완만해 냉매 사용 효율이 올라가게 된다"고 설명했다. 이 시스템이 적용된 아이오닉5는 급속 충전 시간이 18분 수준이다. 다른 전기차에 비해 탁월한 성능이다. 또 테슬라의 모델Y와 비교했을 때 에어컨과 저온 난방 모드에서 소모 전력을 각각 48%, 26% 절감해 300마일 기준 전력비가 3.3% 뛰어난 것으로 나타났다.

현대자동차는 "경쟁사와 비교할 수 없을 정도의 전기차 상품성 향상을 달성했다"며 "기술적 우위를 유지하는 데 그치지 않고 독보적인 열에너지 시스템의 성능을 더욱 향상시킬 것"이라고 밝혔다. 실제 양 업체는 이번 기술을 기반으로 10% 이상 성능을 향상시킬 수 있는 콘셉트 개발에 나섰다. 또 재료비를 절감하기 위해 현재에 비해 시스템을 단순하게 만드는 연구도 이어지고 있다.

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[정희영 기자]

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