일본산업뉴스요약

달리면서 급전, 항속거리 확대
도로 위의 코일에서 무선으로 급전 / EV의 약점 극복

도로를 주행 중인 전기자동차(EV)에 도로에서 무선으로 전력을 공급하는 무선급전기술 개발이 본격화되기 시작하였다. 정차된 상태에서의 충전만으로는 장거리 주행이라는 EV의 과제를 해결할 수 없기 때문이다. 주행하면서 충전을 할 수 있다면 자동차에 탑재하는 배터리를 소형화할 수 있어 자동차의 가격 하락으로도 이어진다. 11월부터는 실용화를 위한 국가 주도의 프로젝트가 가동되었다.

-- 도쿄대학에서 실험 --
도쿄대학 가시와캠퍼스. 도로에 설치한 코일 위로 소형 EV가 들어서면 자동차의 디스플레이에 ‘급전 중’이라는 문자가 나타났다. 주행 중인 EV에 도로에서 전기를 전송하는 무선급전 실험의 한 장면이다.

도로에는 2줄의 코일이 깔려 있다. 코일에 전류를 보내면 자기장 생겨, 타이어 내측에 장착된 코일에 전류가 흐르게 된다. 이 전류로 앞 바퀴에 내장된 모터를 움직여 주행한다. 전동칫솔 등 가전제품의 충전에 이용되고 있는 전자유도방식을 고효율화한 ‘자기공진방식’이라는 무선급전방식이다.

‘4쌍(8개)의 코일 위를 달리면 자동차에 실은 배터리의 전기를 사용하지 않고도 코일을 통한 충전만으로 100m 정도의 코스를 계속 주행할 수 있다”라고 도쿄대학의 후지모토(藤本) 교수는 설명한다.

시속 40km의 저속주행 시에 타이어 한 개 당 12kW의 전력을 92%의 전송 효율로 전송하는 시스템이 완성되었다. 시판 중인 소형 EV와 거의 같은 주행 성능을 얻을 수 있는 수준이다.

도요하시기술과학대학의 오히라(大平) 교수 연구팀은 2년 전에 도로에 내장된 금속제의 전극에서 타이어에 내장된 금속제 벨트나 휠을 통해 초소형 EV에 탑재한 모터에 전력을 전송하여 주행하는 실험에 성공하였다.

절연체를 사이에 둔 2개의 전극 사이에 발생하는 전기장을 이용하여 급전하는 ‘전기장 결합형’이라는 방식을 채용하였다. 도요하시기술과학대학은 실용화를 위해 덴소와 협력하여 공장 등에서 사용하는 소형 고속 운반 로봇에 응용하였다. 현재, 덴소의 자동차부품공장에서 무선급전 시험 주행 중이다. 오히라 교수는 “앞으로 새로운 테스트코스를 만들어 EV에 대한 무선급전 실험을 가속할 계획이다”라고 말한다.

현재 시판되고 있는 많은 EV는 실질적으로 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리는 200km 정도라고 한다. 출퇴근에는 문제가 없지만 가솔린차와 비교하면 주행거리가 짧은 것이 결점이다.

플러그인하이브리드차를 충전하기 위해서는 가정 등의 전원에서 케이블을 자동차에 연결해야 하기 때문에 품과 시간이 들어 번거롭다. 그래서 무선을 사용하여 EV에 전기를 전송하는 무선급전 시스템 개발이 활발해지고 있다.

우선 가정의 차고 등에 정차 중인 EV에 대한 무선급전은 거의 실용화 단계에 와 있다. DAIHEN은 10일부터 오사카성 공원에서 자사의 급전시스템을 사용하여 정차 중인 EV를 충전하는 실증실험을 시작하였다.

도쿄에서 오사카 등 먼 곳으로 나갈 경우 배터리 소진에 대한 불안이 남는다. 이 문제를 해결하는 것이 주행 중의 EV에 전력을 공급하는 기술이다.

-- 미국, 프랑스, 한국이 리드 --
주행 중인 EV에 대한 무선급전 실험은 프랑스나 한국, 미국 등 해외 업체들이 한발 앞서고 있다. 일본에서는 11월부터 내각부의 ‘전략적 이노베이션 창조프로그램(SIP)’의 일환으로 주행중인 EV에 대한 무선급전 프로젝트가 가동되기 시작하였다.

도쿄대학이나 일본자동차연구소, 대형 자동차업체, 부품업체 등 산∙학∙관이 일체가 된 올재팬 체제로 임한다.

이 프로젝트에서는 ‘자기공진방식’을 채용한다. 주행 중인 EV의 위치를 감지하여 순식간에 코일에 전류를 흐르게 하는 기술 등을 개발한다. “22년까지 시속 60km로 주행하고 있는 EV 1대당 30kW의 전력을, 전송효율 90% 이상으로 보낼 수 있는 기술을 개발하는 것이 목표다”라고 도시바연구개발센터의 쇼키(庄木) 수석전문가는 말한다. 이 연구 성과를 바탕으로 25년에는 각 지에서 실증실험을 시작, 30년에는 실용화할 전망이다.

실용화는 우선 교차점 앞의 도로부터 시작될 것으로 보인다. 후지모토 교수는 “가나가와현 후지자와시에서의 주행 패턴을 분석한 결과, 국도 등 간선도로에 있는 주요 교차점 앞 30m에 코일을 깔면 자택에서 충전할 필요가 없어진다”라고 설명한다.

프로젝트의 목표를 달성할 수 있다면 고속도로 10km 중 1km 구간에 코일을 설치함으로써 자동차에 설치한 배터리 전력을 소비하지 않고도 주행할 수 있는 시대가 도래할 것이다.

 -- 끝 --