|
 Volvo사의 플라이휠 KERS(운동에너지 회복시스템, Kinetic Energy Recovery System) 모듈이 카본/스틸 플라이휠이 진공 챔버에서 60,000rpm까지 회전하는 것을 보여주고 있다. 이 모듈은 기존의 자동차 후부 축에 장착될 예정이다.
많은 자동차 제작회사들이 최근에 연비 향상과 배출가스 저감을 위해 터보차징 디젤과 하이브리드-전기 추진방식으로 방향을 바꾸었지만, Porsche사를 포함한 일부 회사들은 다른 방식을 모색하고 있다. 포뮬라 원 자동차 경주대회에 참여하면서, 그들은 전자기계적 운동에너지 회복시스템(KERS, Kinetic Energy Recovery System)을 시험하고 있으며, 이것은 경주용 자동차가 가속 중인 동안에 나중에 사용할 것을 대비하여 회전하는 플라이휠에 제동에너지를 저장하도록 개발되었다. 이제, Volvo 자동차가 그 대열에 결합했다.
“우리는 일반 대중을 대상으로 한 자동차에 플라이휠 KERS 기술 적용가능성을 모색하는 중이다. 우리는 운동에너지 회복을 위해 플라이휠과 변속장치를 포함한 완벽한 시스템을 개발할 계획이다.”라고 Volvo사의 파워트레인 엔지니어링분야 부회장인 Derek Crabb씨는 밝혔다.
Volvo사의 엔지니어들은, 플라이휠 KERS 기술을 6기통 실린더 유닛처럼 4기통 실린더 엔진의 가속력을 제공하기 위해 엔진 부스트를 제공하면서도 연비를 20%까지 향상시키는 경량이며 값이 저렴할 가능성이 있는 기술로 보고 있다고 그는 밝혔다. 볼보 자동차에서 개발된 프로토타입 시스템의 일반 도로 시험은 올해 가을에 진행될 예정이다.
유럽기준(NEDC) 상의 이익
이 시스템은 진공 챔버에서 60,000rpm까지 회전하는 탄소섬유 플라이휠에 기반을 두고 있다고 Crabb씨는 설명했다. 그 회전율에서, 플라이휠의 림은 마하2(1,522mph)의 속도로 이동하므로, 차륜은 마찰을 최소화하기 위해 진공상태로 유지되어야 한다. 무게가 6kg이며 지름이 거의 8인치(20cm)인 플라이휠 유닛은, 컴팩트한 무단변속장치(CVT, Continuously Variable Transmission)를 통해 차동장치(differential)에 연결될 예정이다.
자동차가 제동이 체결될 때, 정상적으로는 폐열은 플라이휠을 회전시키는 데 사용된다. 운전자가 액셀러레이터를 밟으면, 회전하는 플라이휠은 더욱 신속한 파워 부스트를 위해 자동차 후부 축에 연결될 수 있을 것이다. Volvo사의 KERS 콘셉트 내에서, 선두 차륜을 구동시키는 내부연소 엔진은 제동이 시작되자마자 스위치-오프된다. 플라이휠의 회전에너지가 완전 정지상태에서 자동차를 구동시키거나 일단 운행 적정속도(cruising speed)에 도달하면 파워를 추가로 공급하는 데 사용될 수 있다.
전자화학적 축전지 같은 대부분의 다른 자동차 에너지 저장시스템과 비교하여, 플라이휠은 작은 에너지 밀도를 제공하지만 파워밀도는 더욱 높다. 그리고 저장된 에너지가 운동에너지 상태로 유지되기 때문에 에너지 변환작업이 불필요하므로, 에너지를 매우 신속하게 이동시킬 수 있다. 이것은 이 기술을 매우 신속반응적으로 만든다.
“저장된 에너지는 단지 짧은 기간에 자동차에 파워를 공급하기 에 충분하다.”라고 Crabb씨는 말했다. 그러나 그 이용가능성은 연료 소비량에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. “우리가 계산한 바로는, 유럽연합의 NEDC(New European Driving Cycle)에 따르면 운전 중인 시간의 절반을 스위치-오프된 상태로 유지할 수 있다.”
비용상의 장점과 플러그-인 하이브리드 전기자동차(PHEVs)
스웨덴 베어링 공급회사인 SKF사를 포함한 비용을 분담하는 조인트 프로그램이, 스웨덴에너지위원회(Swedish Energy Agency)로부터 1백만 달러의 자금지원을 부분적으로 받고 있다. SKF사는 고체 윤활에 기반을 둔 베어링과 매우 중요한 진공 챔버용 시일을 제공하고 있다. 두 개의 영국에 기반을 둔 회사가 핵심적인 기술을 공급하고 있는데, Flybrid Systems사가 플라이휠 기술을 공급할 것이며 Torotrak사가 특별하게 설계된 무단변속장치(CVT) 기술을 공급할 예정이다.
“우리는 실제적인 운행조건에서 시험을 진행할 수 있도록 완벽한 시스템을 만들고자 모든 부품을 조립하는 중이다.”라고 Crabb씨는 언급했다. 플라이휠에 기반을 둔 하이브리드 지원기술은 Volvo사에 새로운 것은 아니다. 1980년대에, 이 회사의 엔지니어들은 Volvo 240 모델에 스틸 플라이휠 시스템을 시험한 적이 있다. Crabb씨에 의하면, Volvo사는 플라이휠 기술을 시험하는 최초의 자동차 OEM사는 아니지만, 아직 누구도 그것을 전륜을 구동시키는 연소 엔진과 함께 장착함과 동시에 자동차의 후부 축에 적용시킨 적은 없다.”
이 기술은 플러그-인 하이브리드 시스템과 비교해 볼 때 상대적으로 저렴하기 때문에 매력적이며, 더욱 다양한 범위의 자동차 크기에 적용 가능하다고 그는 설명했다. Crabb씨는, 플라이휠 기술의 장점이 여전히 이론적이고 높은 위험이 존재하지만, “만약 시험과 기술적인 개발이 우리가 계획한 대로 진행된다면, 플라이휠 기술을 장착한 자동차는 몇 년 이내에 출시될 것이다.”라고 말했다.
출처 : http://www.sae.org/mags/sve/9925 |
