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배터리 교환형 전기버스시스템 개발 및 상용화
  • 작성자선광웅
  • 연구기관한국항공대학교 항공교통물류학부
  • 조회수3020
  • 작성일2017-12-28
  • 연구책임자 첨부된 이미지가 없습니다. 김원규
  • 소속기관한국항공대학교 항공교통물류학부
  • 연구기간2010 ~ 2014
  • 이메일/연락처 /

교통부문에서 온실가스 감축으로 대기의 질을 높이기 위한 전기
차의 상용화는 친환경적인 측면에서 매우 중요한 과제이다. 그러
나 전기버스를 확대 보급함에 있어서 배터리 교환 시스템이 갖추
어져야 상용화에 박차를 가할 수가 있다. 배터리 자동교환 전기
버스시스템에 관련한 기술개발에 착수한 것도 이러한 연유다. 이
연구성과로 현재 몇몇 도시에서 정규 시내버스노선에 전기버스
가 상용화 되는 성과를 거두는 등 전기버스 상용화에 결실을 보
고 있다.​


□연구목적


세계 자동차시장에서 전기차는 대세가 되고 있다. 따라서 전기버스를 확대보급하기 위한 기반으로 배터리
의 공용화와 편의성 증진이 필요하다고 판단, 배터리 교환형 전기버스시스템 개발에 초점을 맞추었다. 운
행거리가 짧은 전기버스의 단점을 해소하기 위한 방법으로 노선 정류장이나 종점에서 신속하게 배터리를
교환(70초 이내)하는 방안 등 시스템 개발 및 상용화에 관련한 연구를 시작했다.


□주요성과


배터리 자동교환형 전기버스 개조차량 개발
최고 시속 80km인 저상, 고상버스 모델 등 다양한 형태를 개발했으며 이 버스는 배터리 탈부착 회수가 2
만 번까지 가능하다.


자동배터리 교환시설, 교환형 배터리팩 개발
방전된 배터리를 약 70초 이내에 신속하게 교환할 수 있으며, 자체 배터리 급속 충전기를 개발했다. 정류
장에 최적화 된 배터리 충전시설을 설계했고 또한 배터리 교환위치 조정을 위한 영상처리기술을 개발했
다. 이밖에도 용량이 51kWh에 이르는 배터리팩을 개발하였다.


비상 충전시스템 개발
돌발상황에 대비하기 위하여 50kWh급 충전기를 탑재하여 급속충전을 지원하며 10kWh급 고전압발전을
통해 탑재된 배터리를 자체 충전할 수 있도록 했다.


통합운영 관리시스템 개발
배터리 교환을 위한 QTPE 버스 통신제어를 위한 통합운영관리와 배터리 충전을 위한 제어시스템 연동 및
배터리 상태를 모니터링 할 수 있는 관리시스템을 개발했다.


서귀포시와 포항시에서 실제 운행
제주 서귀포시에서는 2016년부터 정규버스노선에 총 23대를 도입하고 배터리 교환시설과 병행하여 운
행 중이다. 또한 포항시에서는 노인복지회관 셔틀버스로 두 대를 도입, 3년 째 왕복 22km 구간을 운행하
고 있다.


□연구의 차별적 특징


버스에 적용하여 상용화
배터리의 신속한 자동교환으로 배터리의 충전시간이 해결되었다. 또한 배터
리의 공용화를 통해 배터리 리스사업 활성화, 차량가격 하락, 전기버스 확산
에 기여할 수 있게 되었다.


온실가스 감축에 기여
대기의 질을 떨어뜨리는 내연기관 자동차를 대체하기 위하여 전기차 보급을
추진 중이나 배터리 가격 및 주행거리의 한계가 활성화에 걸림돌이었다. 그러
나 이 문제를 해결함으로써 온실가스를 줄이고 친환경적인 대중교통 수단을
추진할 수 있게 되었다.


70초 이내 배터리 자동교환시스템 개발
전기버스 상부에 배터리를 탑재하여 운행하다가 기존 배터리가 방전되기 전
에 버스정류장에서 정차할 동안 미리 충전된 다른 배터리로 자동교환해주는
시스템을 개발, 70초 이내 신속교환이 가능해졌다.


□연구 성과의 파급효과


● 기술부문


다양한 전기자동차의 주유소 역할 기대
배터리 자동교환설비 등에 관한 표준시방 개발로 지자체에서 전기버스 도입
이 활성화 될 것으로 기대된다. 기존에는 충전시간이 30분이었으나 70초로
단축되면서 신속한 배터리 교환이 가능해 향후 배터리 공용화를 통해 버스를
비롯하여 트럭 택시 승용차 등 다양한 전기자동차의 주유소 역할을 할 것으로
보인다. 한번 충전으로 2개의 배터리를 장착하고 160km를 달릴 수 있다. 한
편 2016년에는 국제표준 ISO에서 예비업무항목으로 채택되었다.


● 사회경제사업화부문
온실가스 감축효과로 대기의 질 높인다

배터리 교환 전기버스 적용에 따라 2016년에 7,992kg CO2의 온실가스 감축
효과를 본 것으로 나타났다. 이는 총 운행거리 9천km를 기준으로 한 것인데
앞으로 전기버스가 활성화 되면 대기의 질을 높이는데 상당한 기여를 할 것으
로 보인다.​


 

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