공극대비 효율 확보

Q. OLEV&E는 어떻게 시작됐나.
A. 세계는 지금 기후변화로 상징되는 환경 위기, 고유가로 대표되는 자원 위기에 직면해 있습니다. 이에 따라 각국은 온실가스 저감을 위해 친환경차 개발을 적극 지원하고 있습니다. 전기차 사업은 향후 녹색성장의 중추 산업이 될 것입니다. 그러나 현재 우리의 현실은 선진국에 비해 관련 투자가 부족하고 기술적 수준 또한 낮은 상황입니다. 미래 전기차 시장에서 경쟁력을 확보하고 입지를 구축하기 위해서는 기존 전기차와는 다른 형태의 새로운 비즈니스 모델 또한 필요할 것입니다.
한국과학기술원(KAIST)의 온라인 전기차(`Online` Electric Vehicles, OLEV) 개발은 이러한 관점에서 시작됐습니다. OLEV는 도로에 급전선을 깔아 놓고 운행 중에 전력을 공급받으면서 충전합니다. KAIST는 OLEV와 관련해 학내 여러 학과가 다학제(多學際)적으로 협력해 원천기술을 개발하고 있고 OLEV 사업을 성공적으로 추진하기 위해 시험 및 실용 시제품 개발을 위해 국내외의 많은 산업체, 대학, 연구소 및 관련 부처와 협력하고 있습니다.

Q. 상용화 성공은 어떤 의미인가.
A. KAIST는 지난해 8월 서울특별시와 MOU를 체결하고 우선적으로 서울대공원에 OLEV를  도입키로 했습니다. 서울시의 적극적인 지원 하에 12월에 서울대공원 시범사업장 준공 및 시험 주행을 완료했고, 올해 3월 9일부터 매연 문제를 일으켰던 디젤 엔진의 코끼리 열차를 OLEV로 개조해 세계 최초 상용화에 성공했습니다.
KAIST OLEV의 핵심기술은 급전 시스템과 집전 시스템의 공극대비 효율 확보에 있습니다. 세계 최초로 일반 도로에서 자유로운 운행이 가능한 충분한 지상고와 효율을 끌어냈습니다. 급전 인프라는 전체 2.2 km 중 20% 이내로 구축됐고 주, 정차 시에도 충전이 가능하도록 했습니다. KAIST의 기술은 적은 구간의 인프라 구축으로도 충분한 운행이 가능해 경제성이 뛰어납니다. 또한 세그멘테이션 기법을 활용해 안전성이 높습니다. 긴급 상황 시 세그먼트 OFF 제어를 통해 OLEV 차량이 급전 도로 위에 있을 경우에만 급전 라인에 전원이 공급돼 일반 차량이나 보행자에게 영향하지 않습니다. EMF도 국제 규격을 충분히 만족시켜 자기장이 인체에 미치는 영향을 최소화합니다.
OLEV는 현재 자동차성능 안전기준과 관련해 국토해양부와 자동차 성능연구소가, 급전 인프라의 전기안전 시험 항목과 기준과 관련해 전기안전연구원이 법규 제정을 준비하고 있습니다.

Q. 세계 개발 동향은.
A. OLEV는 주행 중에 무선 자기유도 방식으로 충전하는데, 세계적으로 동일한 아이디어에서 개발된 시스템이 여럿 있습니다.
예를 들어 미국 U.C.버클리 대학의 PATH 프로젝트는 80년대 후반부터 90년대 중반까지 진행됐습니다. 이 프로젝트는 당시 기술적 한계를 극복하지 못하고 이격거리 2~3인치, 최대 효율 60%에서 개발이 중단됐습니다. 캐나다에 본사를 두고 있는 봄바르디어는 주행 중 충전이 가능한 기술을 노면 전차에 적용해 현재 독일에서 시험 운전하고 있습니다.
온라인 충전을 로드맵에 포함하고 있는 닛산은 지난해 7월 2000년대에 판매한 ‘하이퍼 미니’ 전기차에 비접촉 충전 시스템을 적용해 공개하기도 했습니다. 이 시스템은 쇼와비행기공업과 닛산이 전자유도기술을 이용해 공동개발한 것으로 향후 좌우편차에 의한 효율 감소 문제를 해결할 계획에 있습니다. 쇼와비행기공업은 와세다 대학과 함께 이 시스템을 공동 개발해 현재 하네다 공항의 IPT 하이브리드 셔틀버스에 적용해 시험운행 중입니다. 또 KAIST 비슷한 형태의 주행 중 충전 기술도 개발할 계획입니다. 중국의 리튬이온 배터리 제조사인 썬더스카이는 최근 칭화대 연구팀과 공동으로 OLEV에 들어가는 비접촉식 전력 시스템 개발을 진행 중입니다.
그러나 KAIST가 개발한 OLEV는 미국, 캐나다, 독일 등 어느 국가, 어느 연구팀도 창안해내지 못한 기술을 개발해 적용하고 있습니다. 선진국 기술 대비 공극 간격을 2배 이상 높여  17 cm 이상에서 일반 도로를 달리는 차량에 적용했으며 효율 또한 70% 이상을 달성했습니다. 전자기장 기준치 또한 만족시켜 안전성을 확보했습니다.

경전철, 트램을 대체

Q. 장래 시장성은.
A. KAIST의 OLEV는 단순히 자동차 산업만이 아닌 IT, 전기/전자, 배터리, 토목, 환경 등 다양한 산업이 복합적으로 결합된 융복합 기술입니다. OLEV가 상용화되면 각 분야의 투자가 활성화돼 고용시장이 창출되는 등 국가 경제 활성화에도 크게 기여할 것입니다.
온라인 전기버스는 경전철/트램과 비교해 인프라 구축 비용이 매우 저렴하고 접근성과 편의성이 높아 대부분의 대도시에서 채택될 가능성이 매우 높습니다. 또 OLEV를 비롯한 전기차는 에너지 비용에 있어서 휘발유나 경유에 비해 1/5 정도의 비용밖에 들지 않아 경제성이 높습니다. OLEV는 현재 기술 초기개발 단계로 제품 가격에 R&D와 설비 투자비가 높게 반영되고 있고, 주문 제작에 의한 소량생산 체계에 따라 비용이 비교적 높지만 향후 기술이 더욱 발전되고 시장이 커짐에 따라 단가는 상당히 줄어들 것입니다.
Q. 사업 계획은.
A. 지금까지는 수전을 통한 급/집전, 차량이라는 각각의 시스템을 이해했다면, 향후엔 인력을 보강해 전체 시스템을 하나로 묶어 이해하고 컨트롤해 사업과 관련된 IPR의 관리 및 운영, 급/집전 시스템을 바탕으로 한 패키징 기술 개발 등 비즈니스 모델을 구상해 본격적인 사업화에 매진할 계획입니다. 우선은 도시에서 일정한 노선을 운행하는 버스를 타깃 마켓으로 해 연구개발과 사업화를 진행하고 있으며 코끼리 열차와 같은 시범운행을 통한 최종적인 검증을 거쳐 2013년 이후 온라인 전기버스의 최종 상용화를 목표하고 있습니다. 또 주행 중 급/집전 시스템을 지하철 및 철도 시스템과 접목하는 방안에 대한 기획과제가 진행 중에 있으며, 버스 및 철도사업을 통해 검증된 기술과 노하우를 통해 최종적으로 승용차 시장에도 진입할 생각입니다.

Q. 어떤 기업들이 어떤 분야에서 협력하고 있나.
A. KAIST OLEV 사업은 정부의 전폭적인 지원 아래 지자체, 산업체, 대학, 연구소 등 관련 기관들과 긴밀하게 협력하고 있습니다. 온라인 전기버스 관련 부품 등의 개발을 위해 여러 업체들과 사업 초기부터 공동연구를 추진하고 있습니다. 대우버스, 현대중공업, ATT R&D, GCC, 신기엔지니어링이 차량 시스템 관련 부분에 협력하고 있으며, 배터리 시스템에서는 SK에너지, 코캄이, 집전 시스템 협력 업체로는 그린파워, LS전선, 베스텍 등이 참여하고 있습니다. 이외에도 한국전력, 맥쿼리신한금융 등과 MOU를 체결해 사업 협력에 나서고 있습니다.

다가온 전기버스 상용화

Q. 현재 진행되고 있는 프로젝트들은.
A. 서울시는 지난해 서울대공원에 OLEV를 도입한 이후 상암동 월드컵공원, 국립중앙박물관, G20정상회의 시연사업, 용인 에버랜드, 남산 순환도로 등에서도 도입을 계획하고 있습니다. 제주도는 중문단지에 온라인 전기버스를 도입하기 위해 제주시에서 2010년도 예산에 반영하고 있습니다. 세종시는 도로 구축 초기 단계에서부터 온라인 전기버스를 도입하기 위해 KAIST와 MOU를 체결하고 실무 검토에 착수한 상태이며, 대전시도 지난해 저희와 MOU를 체결하고 일부 구간에 온라인 전기버스 도입을 계획 중입니다. 이 외에 대구시, 여수시, 부산시와 OLEV 사업 관련 협의를 진행 중입니다. 해외는 말레이시아, 대만, 싱가폴에서 온라인 전기버스 도입에 관심을 보이고 있어 MOU 체결을 위한 의견을 조율 중입니다.

AEM_Automotive Electronics Magazine