“ 전기버스를 개조해 70초 만에 배터리를 교체할 수 있는 시스템 개발에 성공했다”
현재 수송부문 탄소배출량은 국내 에너지 배출량의 20%를 차지한다. 따라서 자동차 배기가스 저감 기술이 시급한 상황이다. 탄소배출을 줄이기 위한 대안으로는 전기자동차를 들 수 있다. 전기자동차의 확대 보급을 위해 전기버스를 개조해 빠르고 편리하게 배터리를 교환할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 국내 온실가스 배출량을 줄이는 동시에 에너지를 절약할 수 있는 친환경 녹색기술이 될 것으로 확신한다.
우리나라가 본격적으로 자동차를 생산하기 시작한 지 약 50년이 지난 지금, 올 하반기 자동차 등록 대수 2000만 대를 눈앞에 두고 있다. 전 세계적으로 자동차 크기는 작아지고, 친환경적인 차를 선호하는 추세이지만 우리나라는 그렇지 않다. 오히려 소형차 비중이 줄어들고, 대형차를 모는 사람이 많아졌다. 국내 에너지부문 온실가스 배출량의 약 20%가 바로 수송부문의 탄소배출량이다. 정부에서 국내 온실가스 배출량을 2020년까지 배출전망치 대비 30% 감축을 목표로 세운 점을 감안하면 자동차에서 나오는 온실가스를 줄이는 기술은 필수인 셈이다. 친환경 자동차라고 하면 가장 대표적인 것이 바로 전기자동차이다. 전기자동차는 배기가스가 없을 뿐 아니라 화석연료 사용을 최대로 줄일 수 있다는 장점이 있다. 하지만 배터리 교체에 드는 시간이 많이 걸리고 한 번 충전했을 때 주행할 수 있는 거리가짧아 보급되지 못했다.
이번에 개발한 기술은 자동차 중에서도 많은 사람이 이용하는 버스에 초점을 맞췄다. 우선 배터리를 자동으로 교환할 수 있도록 버스를 개조해 전기버스인 ‘Smart e-bus -BEGINS System’을 개발했다. 차체 바닥이 낮은 저상버스, 고상버스 등 다양한 형태로 최고 속력이 시속 80km인 전기버스를 만들었다. 다음으로는 전기자동차의 최대 단점인 충전 시간을 줄이기 위해 무인으로 배터리가 자동으로 충전되고 교환되는 시스템인 배터리 자동 충전·교환 시설(QCM, Quick Battery Changing Machine)을 개발했다. 방전된 전기버스를 지정된 배터리 자동 충전·교환 시설에 대기만 하면 방전된 배터리가 새 배터리로 교환된다. 이렇게 배터리를 바꾸는 데 걸리는 시간은 단 70초. 배터리 자동 충전·교환 시설을 정류장에 설치해 승객이 타고 내리는 시간에 배터리를 교체해도 충분히 가능한 시간이다.
배터리 자동 충전·교환 시설에는 혹시 모를 상황에 대비해 배터리 급속 충전기도 설치했다. 급속 충전기는 20분이면 배터리 하나를 충전한다. 또한 충전을 지원할 수 있는 차량도 개발해 비상시를 대비했다. 빠른 시간 안에 손쉽게 교환할 수 있는 배터리 팩도 이번 기술의 핵심 중 하나이다. 에너지를 효율적으로 배터리에 전송하고 충전하며, 관리하는 BMS(Battery Management
System)의 성능을 개선했다. 배터리 팩의 방수, 방진, 방습기능도 강화했다.
본 기술은 실용화 검증을 위해 실제 시내에 있는 도로에서 성공적으로 테스트를 마쳤다. 2013년 10월부터 2014년 2월까지 약 5개월 동안 포항시 시내를 지나는 무료 셔틀버스를 운행했다. 전기버스는 포항 중심가인 노인복지회관-터미널-포항역을 지나는 왕복 22km 노선에서 하루에 4차례 시범 운행했다. 그 결과 기존 고정형 배터리 충전방식의 한계를 극복하고 성공적인 친환경 전기자동차 모델 확립에 기여했다는 평가를 받았다.
이번에 개발한 전기버스는 충전형 전기버스 대비 개발 구축비용을 약 34% 절감할 수 있다. 또한 기존 압축천연가스(CNG) 버스 대비 연료비용을 약 70% 줄일 수 있는 기술로 매우 경제적이다.중국은 2008년 베이징 올림픽 때 배터리 교환형 전기버스 50대와 1개의 배터리 교환소를 개발해 운영했다. 베이징 전기버스 시스템은 배터리를 교환하는 데 15분 이상 걸리고, 교환소를 만드는 데 큰 부지가 필요하다는 단점이 있었다. 하지만 현재 베이징 시내에 4개의 배터리 교환소가 설치돼 약 200대의 전기버스가 운행 중이다.
오스트리아는 태양광 충전방식의 배터리 교환형 전기버스인 ‘솔라 버스’를 시내 관광버스로 사용하고 있다. 미국은 한 자동차 업체가 자사의 승용차용 배터리 자동교환 시스템을 개발해 운영 중이다.
이렇게 전 세계적으로 전기버스에 대한 관심이 이어지는 가운데 본 기술을 벤치마킹하기 위해 프랑스, 스위스 등의 유럽 국가에서도 견학을 마쳤다. 국내 최초 배터리 교환 전기버스가 앞으로 우리나라 환경뿐 아니라 경제에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있기를 기대해 본다.
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