일본산업뉴스요약

주행 중 타이어에 무선으로 전기 공급
부품의 소형화로 타이어 휠에 내장

도쿄대학 대학원 신영역창성과학연구과(新領域創成科学硏究科)의 후지모토(藤本) 조교 연구팀은 인휠모터(In-Wheel Motor)에 와이어리스로 전기를 공급하는 신형 시스템을 개발했다. 도로 면으로부터 전력을 효율적으로 공급 받을 수 있는 시스템으로, 전기자동차(EV)의 항속거리를 늘릴 수 있다. 니혼세이코(日本精工)와 브리지스톤 등과 공동으로 개발, 반도체 등 부품들을 소형화해 타이어와 휠에 내장했다.

개발된 것은 EV가 주행 중에 도로 면의 송전 코일을 통해 타이어의 수전 코일로 전력이 공급되는 시스템이다. “항속거리를 늘리기 위해서는 배터리 용량을 늘리면 되지만, 그럴 경우 차량이 무거워지고 비용도 늘어난다. 주행 중에 충전할 수 있게 된다면 EV가 보다 지속 가능하고 편리해 진다”(후지모토 조교).

기존형 시스템은 타이어 외부에 수전 코일과 부품 등이 장착되어 있다. 새롭게 기판을 개발해 부품을 소형화함으로써 수전 및 전동 등에 필요한 인버터와 수전 코일, 모터 등 모든 것을 타이어에 내장할 수 있게 되었다.

타이어 내부에 수전 코일이 탑재됨으로써 빈 캔 등 이물질이 들어가는 것을 방지할 수 있다. 송수전 코일 사이에 금속이 들어갈 경우 전기 공급 효율이 떨어진다는 문제가 있었다.

수전 코일을 타이어에 내장하는 설계를 실현하기 위해 타이어는 브리지스톤의 기술을 활용했다. 골격을 보강하는 부품 재료로 강철을 사용하지 않고 항공기용으로 채택되고 있는 유기섬유를 사용한 타이어를 개발했다.

강철을 사용한 경우에 비해 강도를 50% 높을 수 있을 뿐만 아니라 무게를 5% 이상 경량화했다. “강철 제품과 같이 송수전 시에 발열되지 않고 전기 공급 효율도 높아졌다”(브리지스톤 차세대기술개발제1부 구와야마(桑山) 주임연구원).

송수전의 핵심인 코일도 개선했다. 2017년에 개발된 기존 모델에 비해 송전 코일의 용량을 약 60% 경감, 수전 코일 용량도 거의 절반으로 낮췄다. 급전 능력은 12킬로와트(kW)에서 20kW로 60% 이상 향상되었다.

고속도로의 일부 루트 및 거리 신호등 가까이의 도로 면 등에 송전 코일을 설치하는 것이 상정되고 있다.

인휠모터를 개발한 니혼세이코에 따르면 신호 앞 도로 등에 와이어리스 급전(給電)시스템이 설치된다면 이론 상으로는 충전하지 않아도 배터리 잔량이 유지되며 항속이 가능하다고 한다. EV의 최대 고민이기도 한 충전 부족 불안에서 해방될 수 있다.

환경면에서 주목도가 높아지고 있는 EV이지만, 편리성의 관점에서는 항속 성능 향상이 과제이다. 배터리에 사용되는 코발트 등의 자원 수급 리스크도 있다. 배터리 진화에만 의존하지 않고 주행 중에 전기 공급이 가능하게 된다면 차량은 경량화될 수 있고 편의성도 높아질 것이다. 연구팀은 이번 프로젝트에 관련된 기본 특허를 오픈화하고 설치 및 보급을 위해 연대 및 협력을 추진해 나갈 계획이다.

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