한양대 한태희 교수팀, 전기차용 경량 열선 섬유 개발

현대자동차·기아와 협업
항속 거리 증대에 기여

[서울=뉴시스] (왼쪽부터) 한태희 교수, 서재식 책임연구원, 정우재 석박통합과정, 전홍찬 책임연구원 (사진=한양대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박지은 인턴 기자 = 한양대 유기나노공학과 한태희 교수 연구팀이 현대자동차·기아와 협업해 자동차 내장재용 맥신(MXene) 발열 섬유를 개발했다고 10일 밝혔다.

이번 연구를 통해 기존의 구리 발열선을 대체해 경량화가 가능하면서도 전기차의 실내 열원으로 소모되는 전력량을 낮춰 항속 거리 증대에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

전 세계적으로 전기차는 긴 주행거리 확보가 큰 쟁점이다.

전기차는 엔진이 없기 때문에 겨울철 적절한 실내 온도 확보를 위해서는 히팅 코일에 의한 전기 에너지 소비로 주행 가능거리의 희생이 필연적이다.

또한 자동차 시트 등 승객이 피부로 직접적으로 닿는 부품에는 전통적으로 구리 발열체를 사용해 왔는데 구리 발열체는 높은 에너지 소비와 무거운 무게로 인해 전기차의 효율성을 저하시키는 단점이 있었다.

한태희 교수 연구팀은 전기 전도성이 매우 높고 열 전도성이 낮은 특성을 가져 전기 발열체로 활용하기에 최적의 물질인 맥신과 탄소섬유 전구체인 폴리아크릴로니트릴 (Polyacrylonitrile, PAN)을 복합화 및 안정화해 고효율 맥신 발열 섬유를 제작했다.

[서울=뉴시스] 맥신 복합 섬유 안정화 공정 및 다양한 환경 자극에 안정적인 맥신 발열 섬유 (사진=한양대 제공) *재판매 및 DB 금지

PAN의 탄소화 과정에 필요한 제작공정을 맥신과의 복합화를 통해 공정 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있었다.

제작된 섬유는 발열에 필요한 에너지를 기존보다 약 400% 이상 감소시켰고 이는 차량의 경량화 및 열원 소요 전력의 감소를 통해 주행거리를 늘릴 수 있는 장점을 제공할 수 있다는 것을 의미한다.

맥신 발열 섬유는 기계적으로도 안정하고 99.9%의 습도와 80도의 환경에서도 안정적인 발열 성능을 유지하는 등, 환경 안정성까지 우수해 다양한 환경에서 사용가능한 발열 소재로서의 가능성과 자동차 내장재뿐만 아니라 웨어러블 전자 장치 분야에서도 응용될 수 있다는 잠재력을 보여줬다.

나아가 이번 연구는 탄소 중립 목표 달성에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서 개발된 맥신 섬유를 사용하게 되면 전기자동차의 에너지 효율성을 높이고, 배터리 사용 시간을 연장함으로써 탄소 배출을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다.

이러한 기술 혁신은 자동차 산업이 지속 가능한 미래로 나아가는 데 중요한 역할을 할 것이며 탄소 중립 사회로의 전환을 촉진할 수 있다.

한양대 한태희 교수는 "본 연구를 통해 개발된 맥신 발열 섬유는 차량 내장재나 웨어러블 디바이스와 같은 다양한 분야에서도 범용적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

현대자동차 서재식, 전홍찬 책임연구원은 "맥신 섬유가 차량 내장재로서의 고유 외관을 살리면서도 전기차의 에너지 효율성을 높이고 경량화를 통해 전기차의 주행 거리 향상에 중요한 역할을 할 것"이라며 "이러한 기술 발전은 제조 공정에서 투입되는 에너지의 저감으로 탄소 중립 목표 달성과 자동차 산업 전반의 지속 가능성을 높이는 데 크게 기여할 것"이라고 말했다.

현대 자동차와 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구 결과는 재료과학 분야 저명 국제학술지 'Small Methods'에 2024년 5월 게재됐다.

해당 논문 'Highly Stable Heating Fibers of Ti3C2Tx MXene and Polyacrylonitrile via Synergistic Thermal Annealing'은 한양대 정우재 석박통합과정생이 제1저자, 전홍찬 책임연구원이 공동연구원, 한태희 교수와 서재식 책임연구원이 교신저자로 참여했다.

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