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[김훈의 차량 화재 이야기] 전기차의 종류 - 차량 화재 감식 II

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김훈 리스크랩 연구소장(공학박사/기술사) | 기사입력 2023/11/24 [15:16]

[김훈의 차량 화재 이야기] 전기차의 종류 - 차량 화재 감식 II

김훈 리스크랩 연구소장(공학박사/기술사) | 입력 : 2023/11/24 [15:16]

▲ 김훈 리스크랩 연구소장(공학박사/기술사)

현재 도로를 주행하는 전기차는 배터리 전기차, 하이브리드 전기차와 플러그인하이브리드 전기차, 연료전지 전기차 등 크게 네 종류로 분류할 수 있다.

 

배터리 전기차(BEV, Battery Electric Vehicle)는 에너지를 저장하는 배터리 팩과 차량을 구동하는 전기모터, 배터리 팩에 저장된 직류전기를 교류로 변환해 주는 인버터, 차량 속도를 조정하고 신호를 컨트롤 하는 제어 모듈, 전력을 관리하고 동력을 전달하는 드라이브 트레인 등으로 구성된다.

 

동력원이 배터리로 내연기관(ICE, Internal Combustion Engine)은 없다. 전력망에 의해 배터리가 충전되고 배터리 팩이 전기모터에 전원을 공급하는 방식이다.

 

하이브리드 전기차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)의 경우 한 가지 동력원만 갖는 내연기관차와 배터리 전기차와 달리 내연기관과 전기모터를 동시에 갖춘 차량이다.

 

전기모터는 일정 속도 미만으로 달릴 때 구동하며 일정 속도를 넘어서면 내연기관이 작동하는 구조다. 내연기관차보다 연비가 좋고 오염배출량이 적다는 게 특징이다. 주행 중 자체 발전기와 회생 제동 등을 통해 끊임없이 충전되므로 배터리 충전을 위한 별도의 충전소가 필요 없다. 양산화에 성공한 최초의 하이브리드 전기차는 1997년에 일본 도요타 사의 프리우스다.

 

플러그인하이브리드 전기차(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle)는 하이브리드 전기차에 대용량의 배터리를 탑재한 차량이다. 배터리 용량이 일반 하이브리드 전기차보다 크기 때문에 별도의 충전소를 이용해야 한다. 충전된 배터리로 전기모터를 구동해 달리다 전기가 모두 소진되면 내연기관 엔진으로 전환된다.

 

PHEV 배터리는 외부 전원에 연결하는 것 외에도 내연기관이나 회생 제동으로 충전할 수 있다. 제동 중엔 전기모터가 발전기 역할을 해 배터리를 충전한다. 우리나라의 대표적인 플러그인하이브리드 전기차는 2016년에 출시된 K5 PHEV다.

 

K5 PHEV는 9.8㎾h 대용량 배터리와 50㎾ 모터를 적용해 전기와 하이브리드 두 가지 모드로 주행할 수 있도록 제작됐다. 플러그인하이브리드는 전기차로 가기 위한 중간 단계로 정부 보조금이 중단되면서 단종됐다.

 

연료전지 전기차(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)는 차량을 운행하는 데 필요한 전기를 자체적으로 생산한다. 엔진 역할을 연료전지스택(Fuel Cell stack)이 대신해 화학에너지를 전기에너지로 전환하는 방식이다.

 

연료전지에 수소가 공급되면 촉매 때문에 수소 양이온과 전자로 분리된다. 전자는 도선을 통해 양극으로 이동해 전기를 생산하고 수소 양이온은 전해질을 통과해 양극의 산소와 결합한 뒤 물을 생성한다.

 

연료전지 전기차는 연료전지스택과 배터리, 모터, 수소탱크, 전력변환장치 등으로 구성된다. 연료전지스택은 수백 개의 셀을 직렬로 쌓아 올린 것으로 전기를 생산하는 역할을 한다. 수소탱크는 1575bar의 고압에도 견딜 수 있도록 설계돼 있으며 1천bar 미만의 압력으로 충전된다.

 

김훈 리스크랩 연구소장(공학박사/기술사)

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