포뮬러E, 레이싱 트랙에서 일반도로까지 확장되는 전기차(EV) 기술 ③

소비자들은 전기차가 일반 휘발유차를 주유할 때와 비슷한 충전시간을 가질 것을 기대한다. 3세대 자동차를 위한 포뮬러E 충전은 600kW로 30초 안에 4kWh를 제공하지만, 당분간 소비자들이 이러한 속도를 누릴 가능성은 현저히 낮다.

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☞ 포뮬러E, 레이싱 트랙에서 일반도로까지 확장되는 전기차(EV) 기술 ①
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대부분의 전력망은 이와 같은 대규모 전력 전송을 위해 설계되지 않았다. 충전속도를 제약하는 다른 요인으로는 충전기와 케이블의 허용전류, 배터리의 임피던스 및 배터리 밸런싱 등이 있다.

전압이 높을수록 전력 손실은 적어지며 송전효율이 좋아지므로 향후 배터리 전압이 높아질 수 있다. 

수 분 내로 완전히 충전 가능한 1200V 주전원에 연결돼 기존 휘발유차의 빠른 충전시간을 따라갈 수 있는 주유소와 같은 전기차(EV) 충전시설 혹은 주유소 옆에 나란히 놓인 전기차 충전소를 상상하는 것도 가능할 것이다.

포뮬러E에서는 자동차가 굽은 서킷을 주행하므로, 빠른 가속과 매우 강한 제동을 요구한다. 이러한 환경에서는 브레이크 비율이 높기 때문에 회생제동에 이상적이다. 

하지만 하드 브레이킹 시 에너지를 생성하는 데 걸리는 시간은 배터리에 전력을 다시 저장할 만큼 충분히 길지 않다. 이는 개선되어야 할 부분이다.

리튬이온 커패시터 또는 슈퍼 커패시터와 같은 기술을 사용하면 회수된 에너지를 일시적으로 저장 후 배터리에 전송하거나 다음 가속 시 소비할 수 있다. 그러나 이 방법은 구현하는 데 비용이 많이들 수 있다. 아울러 브레이크 비율이 낮으면 투자 수익 대비 비용이 과도할 수 있다.

회생제동은 포뮬러E와 일반 전기차 사이의 결정적인 차별화 요인이다. 하지만 회생된 전기 에너지를 보존하고 재사용할 최선의 방법에 대한 지속적인 연구를 통해 얻은 기술력은 향후 일반 전기차를 위한 더욱 효율적이고 비용 최적화된 시스템에 적용될 것이다.

요약하자면, 레이싱 환경은 계속해서 일반 소비자를 위한 전기 자동차를 개발하는 시험장이 될 것이다. 그 과정에서 축적되는 이점과 지식은 자동차 제조사와 부품 제조사 양측에 도움이 될 것이다. 

어떠한 연구실 환경에서도 현실의 환경보다 디바이스와 시스템이 작동하는 방식을 이해하기 좋을 순 없다. 게다가 그 환경이 포뮬러E와 같은 까다롭고 극단적인 환경이라면, 더욱 빠르게 기술을 향상할 수 있을 것이다.

글: 데이브 프리스칵(Dave Priscak) / 솔루션엔지니어링 부사장 / 온세미컨덕터