현대모비스, 전기차 배터리 과열 막는 신소재 'PHP' 개발

현대모비스가 전기차 초고속 충전 시 발생할 수 있는 배터리 과열을 막는 배터리셀 냉각 신소재를 개발했다.

현대모비스가 17일 공개한 '진동형 히트파이프(PHP: Pulsating Heat Pipe)' 신소재는 알루미늄 합금과 냉매로 구성됐다. 배터리셀 사이사이에 배치해 급속 충전 시 치솟는 배터리 내부 온도를 낮춘다. 초고속 충전 시 배터리 발열량이 증가하더라도 이를 버틸 수 있는 안정적인 열 관리 시스템을 구현, 전기차 충전 시간을 크게 단축할 수 있다.

현대모비스가 개발한 진동형 히트파이프(PHP: Pulsating Heat Pipe).

히트파이프는 두 물체 간 열전달 효율을 높이는 금속관 모양의 열전도체다. 컴퓨터 중앙처리장치(CPU)와 스마트폰 등 전자기기 냉각에 사용되는 고방열(열 방출) 소재다.

진동형 히트파이프는 내부에서 냉매가 진동과 순환을 하면서 열을 고루 전달, 고속 이동하는 차량에 적용해도 중력에 의한 성능 저하가 거의 없다. 일반 알루미늄 대비 10배 이상 열전달 성능으로 과열된 배터리셀 열기를 빠르게 외부로 이동시킨다. 차량용 배터리 냉각에 이를 적용해 양산 채비를 갖춘 것은 현대모비스가 처음이다.

통상 배터리 시스템(BSA)은 다수의 배터리 모듈(BMA)에 배터리 관리 시스템(BMS)과 냉각팬, 각종 전자 장치를 더해 만든다. 전기 에너지를 직접 생성하는 BMA는 배터리셀 여러 장을 겹겹이 쌓은 모듈 단위 부품으로, 배터리셀의 과열을 막기 위해 냉각 구조를 최적화하는 것이 핵심이다.

현대모비스는 배터리셀과 배터리셀 사이에 PHP를 겹겹이 배치했다. 이를 통해 각각 셀에서 발생하는 열을 냉각 블록으로 신속히 전달, 모듈 단계에서 내부 온도를 안정적으로 제어하는 데 성공했다.

생산 단계에서도 대량 연속 생산이 가능한 프레스 공법을 적용해 PHP 제조 공정을 단순화하고 제조 단가를 낮췄다. 차량용 배터리에 탑재하기 쉽도록 두께를 0.8㎜로 줄여 일반 히트파이프(약 6㎜) 대비 압도적으로 얇고 넓은 면적의 PHP를 구현했다.

현대모비스 관계자는 “배터리 안전과 충전 시간 단축이 전기차 캐즘 극복을 위한 주요 선결 과제로 떠올랐다”며 “신소재가 초고속 충전 지원 여부가 중요한 고급 전기차에 우선 채택될 가능성이 높다”고 말했다.

정치연 기자 chiyeon@etnews.com