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알키미스트 프로젝트?

1분 충전에 600Km 주행 가능 전기차가 가능한가?

원영민 | 기사입력 2019/07/17 [12:35]

알키미스트 프로젝트?

1분 충전에 600Km 주행 가능 전기차가 가능한가?

원영민 | 입력 : 2019/07/17 [12:35]

▲     © 저널인

  

알키미스트 프로젝트

 

 

1 충전에 600Km 주행 가능 전기차가 가능한가?

  2019년 3월 26일, 산업통상자원부 (장관 성윤모)는 최대의 난제 도전에 발굴하는 ‘알키미스트 프로젝트’를 발표했다. 이어서 2019년 7월 8일, 산업통산자원부 공고 제2019-426호 신규지원 대상과제 공고를 게시했다. 이번 공고의 사업 목적은 산업의 난제 해결에 도전하는 초고난도 기술개발을 통해 사회 및 경제력 파급력이 높은 기술을 확보한다는 취지이다. 미래 산업의 근본적 혁신을 위해 산업의 난제에 도전만 하고 정작 중장기 후에도 기술 개발에 현실성이 있냐가 문제이다.

 

산업통상자원부가 공고한 난제 중 하나인 1분 충전에 600Km주행이 가능한 전기차 도전이 포함되어 있다.  [표1]과 같이 간략히 정리해 보았다.

- 기존 전기차의 연비 : 6km/1kw

- 600km 주행에 필요한 배터리 용량: 100kw

- 정격 전류 : 배터리 전압이 400V인 경우: 100kw/400V = 250Ah

                 : 배터리 전압이 1,000V 인 경우: 100kw/1,000V = 100Ah

- 1분에 100kw 충전 가능한 충전기 용량: 100kw x 60 = 6,000kw/h

- 충전 전류 : 배터리 전압이 400V인 경우 : 6,000kw/400V = 15,000A

                 : 배터리 전압이 1,000V 인 경우 : 6,000kw/1,000V = 6,000A

* 용어 설명: 충·방전율 (C-rate)이란? 전지의 충·방전 시 다양한 사용조건하에서의 전류값 설정 및 전지의 가능 사용시간을 예측하거나 표기하기 위한 단위로서, 충·방전율에 따른 전류값의 산출은 충전 또는 방전전류를 전지 정격용량의 단위를 뺀 값으로 나누어 충·방전 전류값를 산출한다. 단위는 C를 사용한다.


[표1.
1분 충전에 600Km 주행 가능 전기차]

현재 양산되는 전기차의 평균 연비는 대략 kw/h 당 6km 정도인데 1회 충전으로 600km의 거리를 주행하려면 단순 산술적으로 계산했을 경우에 100kw/h 정도의 배터리가 필요하다고 생각할 수 있다. 100kw/h 배터리의 정격 전류는 배터리 전압이 400V라고 가정할 경우 배터리의 정격 전류는 약 250Ah이며 1분에 100kw/h의 배터리를 충전하기 위해서는 6,000kw (6Mw)의 전력을 공급할 수 있는 충전기가 필요하다. 이때 400V 배터리의 충전 전류는 15,000A의 전류가 흐르게 된다.

이 전류값은 배터리 충전 C-rate로 보면 60C 정도이며 최근 신기술로 개발했다고 발표하는 배터리의 C-rate가 최대 10C 정도인데 너무 과도한 값이라고 생각된다. 또한 이과제는  배터리 기술뿐만 아니라 이에 맞는 충전기, 충전 소켓 및 케이블 등 또한 개발하기 쉽지 않은 문제다. C-rate은 배터리의 방전율이라고 하는데 만약 10Ah의 배터리가 있을 경우 1C로 방전시 (10A) 한 시간 동안 사용할수 있으며 2C로 방전시 (20A)에는 30분 동안 배터리를 사용할 수 있다. 또한 충전시에도 배터리가 받아들일 수 있는 전류값이 한도가 있는데 보통 배터리의 최대 충전전류는 1C 정도이다.

충전속도를 늘리려면 배터리 충전 전류를 무작정 증가 시킬 수가 없기 때문에 가능한 배터리의 전압을 높여 배터리의 정격전류를 낮추어 충전 속도를 증가 시킬 수 있다. 이처럼 전압을 높일수록 충전시간은 단축되나 이에 따른 부품 및 시스템의 절연 문제가 나타나기 때문 무작정 높이는 데는 한계가 있다고 볼 수 있다.

 

‘알키미스트 프로젝트’는 과제당 7년간 약 300억 원씩 6개 과제에 총 1,600억 원이 지원되며 설령 프로젝트 목표가 달성되지 않아도 난제를 해결하고자 하는 타당성만 있으면 실패가 없는 새로운 영역의 실기술을 개발하는 창의력에 중점을 두고 있어 현실과는 괴리가 있는 연구개발 프로젝트라는 산업부 관계자의 말을 빌리면 국가예산을 낭비하는 전형적인 몽상가 사업 프로젝트가 아닐 수 없다.

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