최근 자동차 시장은 고전력 기반의 친환경차 및 다양한 무선통신 환경을 장착한 자율주행차와 같은 미래차로의 전환이 가속화되고 있으며, 차량에 적용되고 있는 전장품의 비율은 나날이 증가하고 있다. 또한 자율주행차의 V2X(차량과 외부 간 통신)환경 구현에 따른 5G, Wi-fi등 무선통신 주파수가 6G 수준까지 높아졌다.

자율주행 ADAS 적용 차의 핵심 기능인 차선 이탈 방지 보조(LFA), 차로 유지 보조(LFA), 원격 자동 주차 보조(RSPA), 자동 긴급 제동(AEB) 기능 수행을 위해 차량 내에는 여러 개의 다양한 센서들이 탑재되고 있다. 대표적인 3개의 센서인 카메라, 레이더, 라이다 등 핵심 전장품이 증가하고 있다. 이처럼 차량 내·외부로 복잡 다양한 전파환경에 노출되는 미래차는 전자기 방해로부터 차량의 주행 안전을 확보하기 위해서 기존의 내연기관차 보다 강화된 전자기파 적합성(이하 EMX) 성능을 요구하고 있다. 이를 위해 고전력 및 차량 무선통신이 적용된 차량과 전장품의 EMX 인증을 위한 시험평가 인프라를 필요로 하고 있다.

국내 미래차 시장은 국가 주도의 활발한 국내 산업 육성의 결과로 세계 최상위 성능을 보유하고 있으나 인증 인프라 구축이 활성화 되어있는 북미, 유럽, 중국에 신뢰성 확보 측면에서는 도태되고 있는 현실이다. 인증 인프라 부족에 따른 국내 기업의 해외 시험소 이용등 개발 및 양산 단계에서 애로사항을 갖고 있다.

국가 근간 사업인 자동차산업계의 애로사항을 타개하고자 영광군은 주력사업으로 육성 중인 초소형전기차와 더불어 한국자동차연구원과 함께 산업통상자원부의 ‘미래차 전자기파 적합성(EMX) 인증 시스템 기반구축사업’을 진행하고 있다. 이 사업은 2021년부터 2024년 6월까지 총 200억원의 사업비(국비 100억, 도비 40억, 군비 60억)을 투입하여 대마전기자동차산업단지 내 1,847㎡ 규모에 지상 1층, 지하 1층으로 구축 예정이다.

이번 사업으로 구축된 실차 전자파 챔버는 국내 최대 크기로 전기버스 및 수소트럭, 군수, 산업용 중·장비(최대 50톤)도 평가할 수 있는 전자파 챔버를 구축한다. 또한, 전자파 방출(EMI), 전자파 내성(EMS) 평가시스템등 총 10종의 전자기파 적합성을 검증 가능한 장비를 구축한다. 이를 통해 미래차 핵심기술인 고전력 기반기술과 차량무선기술이 적용된 차량 및 부품의 EMX 인증을 위한 시험평가 시스템을 갖추게 된다. 전자기적합성(EMC), 전자파인체영향(EMF), 무선통신환경평가(V2X), 무선전력전송(WPT) 평가 및 대책설계 지원을 수행할 수 있는 전 주기적인 EMX 솔루션 기술지원 등의 원스탑 전자기파 인증 기업지원이 가능하게 되었다.

한국자동차연구원은 국제 공인시험기관 ISO/IEC17025 인정획득을 수행하였고 이어 현대자동차 전장 부품 EMC지정 시험소 인정을 획득하였으며 현재 현대자동차 EV차량 평가를 진행하고 있다. 국내 완성차 제조사(현대/기아자동차, 르노코리아, KG모빌리티)를 포함한 국내 유관기업 95개사가 본 인프라를 활용한 EMX 인증 및 기술지원 수요의사를 밝힌 바 있다. 국내 미래차 EMX 인증 인프라 부족으로 성능 검증이 제한되거나 해외 인증기관에 의존하였던 국내 기업들은 EMX 설계 지원 및 인증을 빠른 시간 저비용으로 지원받을 전망이다.

영광군은 미래차 EMX 인증 시스템 구축으로 미래차 EMX 인증 기술의 선점 및 국제 표준 선도로 글로벌 인증시장 내 우위를 확보해 국내 수요기업의 경쟁력 확보 및 저변 확대를 통해 국내 미래차 EMX 인증의 메카로 발돋움하고자 한다. 신규 일자리 창출, 유동인구 증가로 인한 지역경제 활성화를 기대하고 있다.

수소 연료전지 연구를 위한 국내 인프라 구축

미래 모빌리티 산업과 연계해 시너지 효과 높여

국내에서 수소 연료전지로 구동되는 자동차는 전혀 낯설지 않은 운송 수단이다. 수소 연료전지 자동차 산업은 우리나라가 세계 시장을 선도하는 산업 분야이며, 국내 전역에서 수소 관련 전후방 산업인 수소 생산, 수소 운송, 수소 저장 및 수소 활용 산업이 싹트고 있다. 전라남도와 영광군은 2020년부터 국내 수소 관련 기업체의 제품 개발 및 연구를 돕기 위해 수소 활용 산업 분야 중에서 수소 모빌리티를 연구할 수 있는 인프라를 구축하기 시작하였으며, 2023년 12월에 완공하여 현재 본격적인 가동에 들어갔다.

수소 연료전지로 구동되는 대표적인 운송 수단으로는 수소 SUV와 수소 상용차가 있고, 드론과 지게차, 자전거 등도 상용화되어 있다. 우리나라는 수소 SUV와 수소 상용차 분야는 세계 시장을 선도하고 있으나 수소 드론, 지게차 및 자전거 등 소형 운송 수단은 시장 경쟁력이 상대적으로 열세이다. 미래 탄소 제로 사회에서 수소 연료전지는 상당한 역할이 예상되기 때문에, 산업 전 분야에서 균형 잡힌 성장이 요구된다. 이번 수소 연구 인프라는 영광군이 추진하는 다양한 형태의 수소 연구 인프라와 연계하고, 우리나라 곳곳에서 싹트고 있는 수소 산업과 함께 글로벌 수소 산업을 이끌어갈 원동력의 역할이 기대된다.

수소 연료전지 시험동은 수소 연료전지 시험 장비와 수소 모빌리티에 수소를 공급하는 충전소로 구성되어 있다. 시험 분야로는 성능 및 내구성, 신뢰성 시험 등이 가능하다.

특히, 주변 환경의 영향을 많이 받는 수소 연료전지의 특성을 고려하여, 다양한 온습도 조건을 구현하는 설비가 갖추어져 있다. 향후 영광군과 전라남도가 계획하는 미래 모빌리티 산업과 연계하여 시너지 효과를 창출할 것으로 기대된다.

플라잉카연구센터 배터리 안전성 시험평가 가동

논란의 열 폭주 현상 원인 분석과 예측도 가능해

한국자동차연구원 플라잉카연구센터는 산업부와 전라남도, 영광군의 지원으로 배터리 시스템뿐만 아니라, 전력 변환장치까지 시험평가를 할 수 있는 ‘전원시스템 고안전성 평가기반구축 사업’을 성공적으로 수행하였고, 본격적으로 시험장비를 가동하기 시작하였다. 시험평가 대상은 주로 드론 및 이륜차, 전기차 등의 배터리시스템이며, 국내규격(KMVSS)뿐만 아니라, 미국(UL) 및 유럽(UN)의 시험규격도 시험이 가능하다. 배터리 고안전성 시험평가동은 중소·중견기업의 국토부 인증 지원과 전·후방 산업육성의 토대를 마련하기 위해 190억원(국비 95, 전남도 27, 영광군 63 민간 5)을 투자했다. 배터리 고안전성 평가동(약 1,183㎡ 규모) 및 11종의 다양한 평가 장비(진동, 열충격, 연소, 단락, 과충전, 과방전, 과열, 과전류, 침수, 기계적 시험, 낙하시험)가 구축되었다. 지난해(‘23) 완공되어 올해(‘24.01)부터 배터리 시험평가 지원을 수행 중이며, 국토부 인증시험 규격만 가능할 뿐 아니라, 유럽의 UN ECE R100, R136 등 글로벌 규격으로 시험을 진행하고 있다. 평가동은 6개 시험실, 3개 제어실로 구성되어 있다. 그중 시험실 6개는 배터리 화재 폭발에 대비한 방폭구조로 설계되었고, 시험 진행자의 안전을 위해 배터리 시험 과정을 모니터링 하며 제어실에서 시험을 진행할 수 있도록 구성되었다. 카메라 및 다양한 계측장비를 활용하여 측정된 데이터(전류, 전압, 온도 등)들은 실시간 저장되어 메인 서버에 전송되며 데이터베이스 구축과 분석에 활용된다. 각 안전성 시험 항목별 배터리에 영향을 미치는 요인(기계적, 전기적, 환경적 요인)들을 분석하여 열 폭주 현상에 대한 원인 분석과 예측이 가능하다. 또한, 기구축된 한국자동차연구원의 영광 주행시험장(PG:Proving Ground)을 가상현실화 하여 디지털 트윈 기술과 연계된 배터리 시험이 가능하도록 장비들이 구축되었으며 이 기술은 실제 차량이 주행할 때 도로면에서 전달되는 부하(Load)를 직접 주입하여 실제 주행을 모사하는 동시에 배터리의 화재 위험성을 평가할 수 있다는 장점을 갖고 있다.

특히, 최근 이슈화되고 있는 전기차의 배터리 화재사고(화성 아리셀 리튬 배터리 공장 화재사고, 인천 청라 아파트 지하주차장 전기차 화재사고 등)로 인하여 배터리의 화재 안전성 확보에 많은 관심과 우려가 급증하고 있다.

전기차에 장착되는 리튬이온 배터리의 경우, 화재 발생 후 수 초 안에 1,000℃ 이상으로 치솟는 ‘열 폭주’ 현상이 대형참사의 원인으로 주목받고 있는데, 이를 해결하기 위해 열 폭주 현상을 사전에 방지하거나 감지하여 열 폭주 과정을 차단하는 기술 등이 개발되고 있다.

이러한 기술은 영광에 구축된 배터리 시험 장비를 활용하여 화재 위험성을 평가할 수 있도록 구축되어 있다. 또한, 각 장비들은 중앙 서버와 네트워크로 연결되어 시험 중인 배터리 상태를 실시간적으로 모니터링이 가능하며. 시험데이터들은 중앙 서버에 전송되어 저장되기 때문에 시험 중 배터리 화재가 발생할 경우 데이터 분석을 통해 열 폭주 원인을 규명할 수 있도록 시스템이 갖춰져 있다.

이러한 기반 조성을 통해 현재 전남지역 중소·중견기업의 시험·평가 15건(드론, 초소형 전기차용 배터리), 전문인력양성을 위한 시험장비 기반 기술교육 2건(목포대, 순천대), 실도로 부하 모사 환경에서의 HILS 검증 환경 기반 초소형 전기차, 전동킥보드용 배터리의 안전성 평가 시험법 개발 3건과 이를 토대로 한국스마트이모빌리티협회(KEMA) 이사회의 심의를 통해 단체표준안 2건을 제정하는 성과를 이루었다.

이외에도 국내·외 인증기관(TS, TUV-SUD) 상호 인정 체계 구축을 통해 해외시장 진출을 지원할 예정이다. 이모빌리티협동조합, 한국스마트이모빌리티협회(KEMA)와의 협력을 통해 지역 내 중소·중견기업의 연구개발, 성능, 안전성 평가 등 One-stop 기술지원을 통해 지역 내 e-모빌리티 산업 발전 및 일자리 창출 등에 기여할 것으로 기대한다.