정책책임자 기고 연료전지 자동차용 공기조화기술 전망[손재만 공조기계심사과장]

2009-08-13 오전 10:39

자동차 산업이 직면한 환경 및 에너지 문제를 효과적으로 대응하기 위해 자동차 업계는 최근 연료전지 자동차(Fuel cell vehicle)의 개발에 박차를 가하고 있다. 연료전지 자동차는 수소를 산소와 반응시켜 전기를 생성하는 연료전지를 동력원으로 하며, 엔진이 없기 때문에 기존의 내연기관 자동차와는 전혀 다른 방식의 공조시스템을 채용한다.

연료전지 자동차용 공조시스템은 연료전지로부터 전원을 공급받는 전동식 공조시스템을 채용하고 있으며, 전동식 공조시스템에는 전동식 압축기를 이용한 냉방시스템과 PTC 히터를 이용한 난방시스템이 필수적 구성요소이다. 또한, 연료전지 자동차는 전동식 공조시스템과 더불어 연료전지의 성능향상을 위한 연료전지의 고성능 냉각모듈, 가습시스템 등을 핵심기술로 요구한다.

※ PTC히터(Positive Temperature Coefficient Heater) : 전기에 의해 발열하고 외부 열조건에 따라 스스로 전류량이 조절되어 항상 일정온도로 발열하는 히터

따라서 연료전지 자동차의 주요 기술개발은 위에서 열거한 바와 같이, 전동식 냉난방시스템 설계 기술, 연료전지의 냉각시스템 및 가습시스템 설계기술, 그리고 이들을 통합한 기술에 집중될 것으로 예상할 수 있다. 특히 연료전지 자동차용 공기조화장치의 핵심기술로서 개발이 시급한 것으로는 전동식 냉방, 난방시스템 설계기술, 저소음/고효율 공조시스템 제어/설계기술, 연료전지용 냉각/가습 시스템에 대한 제어/설계기술, 연료전지 자동차용 공조시스템과 냉각시스템의 통합 열관리(Thermal Management System)기술 등을 들 수 있다.

관련기술의 국내외 시장 및 개발 동향을 살피면, 미국에너지성(DOE)은 2012~2015년에 연료전지 자동차가 본격적으로 시장을 형성하기 시작하여, 2020년경에는 약 15만대에서 75만대 규모로 성장할 것으로 예상하고 있다. 이에 따라 미국은 2010년 이후 연료전지 자동차를 위한 공기조화장치도 상용화할 것으로 예상된다. 국내에서는 2010년 연료전지 자동차를 시범 생산을 할 예정이며, 2015년부터 미국 ZEV(Zero Emission Vehicle) 규정을 만족한 수천 대의 연료전지 자동차를 수출할 예정이다. 따라서, 2015년에는 연료전지 자동차의 필수기술인 전동 공조장치의 시장도 급성장할 것으로 예상된다.

연료전지 자동차는 녹생성장을 위한 주요 기술로 인식되고 있어, 선진국의 주요 자동차 업체는 이미 연료전지 자동차의 개발에 적극적으로 나서고 있다. 이에 따라 앞으로 연료전지 자동차의 핵심기술인 냉난방 공기조화시스템과 연료전지의 냉각 및 가습을 위한 기술분야에서 특허를 선점하기 위한 경쟁이 치열한 것으로 예상된다. 따라서 우리 기업도 이러한 연료전지 자동차의 기술개발에 적극적으로 참여하여 선도적 특허권을 보유라 필요가 있다.