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델파이, 프랑크푸르트쇼에서 다양한 미래 신기술 공개

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2009-09-16 12:20:44

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프랑크푸르트에서 개최되는 2009년 국제 모터쇼에 앞서, 세계적인 자동차 부품 공급업체인 델파이 (PINKSHEETS: DPHIQ)는 미래의 차를 만들어갈 ‘녹색’ 기술을 조명한다. 자동차 제조기업들은 세계적인 연료 보전 노력과 지구온난화에 대해 점차 증가하고 있는 관심사에 대하여 주의를 기울이도록 연료 소비를 줄이고, 모든 오염물질 방출량을 절감시키는 기술의 도입을 가속화하고 있다. 델파이는 풍요로운 유산과 광범위한 기술 지식을 활용하여 복잡한 문제에 대한 확실한 해결책을 제시함으로써 자동차 제조회사들이 한층 발전된 성능과 줄어든 배출량을 제공하는 자동차를 개발하는데 도움을 주고 있다.

■ Power Electronics – 델파이는 90년대 초 최초로 현대적인 전자자동차의 주요 전기 및 전자 구성부품들을 설계, 개발 및 양산하였다. 델파이는 연비 향상 및 공해 배출량을 절감을 통해 소비자들에게 매력적인 선택 대상이 될 혁신적인 하이브리드 전기자동차를 개발하기 위하여 노력해왔다. 델파이의 인버터와 DC/DC 컨버터, 제어장치와 에너지저장시스템 및 Stop-Start 시스템은 최고의 성능과 더불어 차량 장착시의 패키징 문제를 해결하고 비용을 절감을 통해 하이브리드 전기자동차의 고객 선호도를 높이는데 기여하고 있다. 조만간 Power Electronics 제품들과 리튬 이온 에너지 저장 시스템이 완성 차 업체들에게 제공될 델파이의 혁신 기술에 포함될 예정이다. 델파이의 Power Electronics 제품들은 현재 Ford Fusion, GM Tahoe 및 Cadillac Escalade 모델 등에 장착되어 있다. 하이브리드 자동차의 시장 수요가 증가되면, 델파이의 Power Electronics 제품들이 전 세계 시장에서 더욱 많은 차량에 장착될 것이다.

■ Integrated Power Electronics (통합 인버터, DC/DC 컨버터, 제어장치) – 현재의 하이브리드 및 전기 자동차에서는 차량의 구동을 위해 동력을 제어하는 인버터, 지능적인 다기능들을 제어하는 컨트롤러 시스템과 에너지 저장시스템과 차량 측 시스템 (Accessory Systems)간 전압을 관리하는 DC/DC 컨버터가 장착된다. 인버터, DC/DC 컨버터 및 컨트롤러 시스템이 일체화된 제품은 델파이가 특허를 보유하고 있는 파워 실리콘 IC와 결합되어 개별적인 컴포넌트들과 동일하게 높은 성능과 신뢰성을 제공할 뿐만 아니라 비용 절감 및 경량화를 실현시킬 것이다.
델파이의 Integrated Power Electronics 제품은 2010년 시판될 예정이다.

■ 리튬 이온 에너지 저장 장치 – 델파이의 하이브리드 에너지 저장장치는 에너지와 성능에 대한 고객의 특별한 요구사항에 부합하도록 설계되었다. 이 시스템은 차량의 에너지 시스템 제어 장치에 필요한 동력과 배터리의 충전 상태를 적절하게 계산할 뿐만 아니라 탑승자 안전을 유지시키기 위해서 BEC(bussed electrical center)내에서 고전압을 사용하는 장치들을 모니터링하고 제어한다. 또한, 동 시스템은 성능과 수명을 향상시키면서 전압, 전류 및 온도에 대한 모니터링 및 제어를 통해서 배터리 셀을 최상의 상태로 유지한다. 현재, NiMH(Nickel-Metal Hydride) 에너지저장 시스템이 시장을 주도하고 있으나 리튬 이온 배터리의 가격이 NiMH 수준으로 조정되면 NiMH 에너지 저장 시스템을 대체하게 될 것이다. 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 높으며, 가볍고, 성능 저하 없는 재충전으로 인해서 빈도 높은 충전/방전이 가능하다. 또한, 자체 방전률이 낮아 충전상태가 보다 길게 유지된다.
델파이의 NiMH 에너지 저장장치가 현재 Ford Fusion 에 장착되어 있고 리튬 이온 에너지 저장 장치는 2010년 시장에 선보일 예정이다.

■ 혁신적인 직접 구동 디젤 연료 분사장치 – 델파이의 직접 구동 커먼레일(CR) 장치는 분사기 바늘이 세계 최초로 피에조 스택에 의해 활성화되면서 디젤 분사 기술의 혁신적인 기술을 대표하게 되었으며, 유압 회로와 관련 지연 및 에너지 소비량을 줄인다. 이러한 변화 덕분에 자동차 제조사들은 더욱 강한 파워와 우수한 연비를 제공하면서도 향후 배출량 제한법에도 부합할 수 있게 되었다.
이 기술은 현재 이용이 가능하며, 세계 최초로 2008년 메르세데스 C 클래스에서 첫 선을 보였다.

■ Multec 20 분사기가 장착된 액상 가솔린 직접 분사 시스템 – 델파이가 개발한 신형 액상 가솔린 직접 분사(GDi) 시스템은 기존의 시스템에 비하여 현저히 낮은 비용으로 이산화탄소 배출량을 감소시킨다. 뛰어난 분무 성능을 제공하는 솔레노이드 기술을 사용한 델파이의 액상 GDi 시스템은 엔진의 소음과 유해 배출물을 줄이면서도 연비는 향상시킨다. 린번 GDi라고도 알려져 있는 액상 GDi는 연소실에서 혼합 플럼 밖으로 새는 연료는 없으면서 점화 플러그 주변에만 이론 공연비로 층상 급기를 만들어 연료 사용량을 줄인다. Multec 20 분사기는 기존의 피에조 기술보다 매우 낮은 비용으로 고급 엔진에 필요한 성능을 발휘한다. 이 기술은 제조기업들이 엔진의 효율을 개선하여 향후 더욱 엄격해지는 이산화탄소 배출 규제에 부합하는데 도움을 주고 있으며, 엔진의 소음을 줄이는데 도움을 주면서도 에탄올과도 잘 어울린다.
시판 예정: 2012년 양산을 위해 개발 중임.

■ 다구 분무 발생장치가 장착된 Multec 동종 GDi 연료분사장치는 좀더 효율적인 연소를 위하여 최적의 전하분포를 활용한다. 이 시스템은 “깨끗한” 엔진을 위해 정밀하게 연료를 분사시킨다. 또한 연료 소비를 줄이고, OEM 기업들이 향후 규제에 부합하는데 도움을 줄 수 있는 주요 전략인 활성화 및 다운사이즈의 촉진자 역할을 한다.
시판 예정: 동종 GDi는 2010년 생산을 위해 개발 중임.

■ 고 효율 연료 펌프는 이산화탄소 배출량을 절감할 수 있도록 전기 부하를 낮추게 설계되었다. 델파이의 신 기술인 브러쉬리스 연료 펌프 기술은 이산화탄소 배출량을 낮추는데 도움을 줄 수 있도록 내부 저항이 낮은 독특한 펌프 모터 아키텍처를 채용한 것을 특징이다.
델파이의 고효율 연료 펌프는 현재 생산 중이며, 브러쉬리스 기술은 2012년 양산을 위해 개발 중임.

■ 자동차 암모니아 센서– 이 신기술은 SCR(선택적 촉매 환원)의 폐쇄 순환 제어를 허용하며, 질소산화물을 절감하고, 디젤 자동차 운전자들이 금전적으로 절약할 수 있도록 도움을 준다. 델파이는 세계 최초로 자동차 암모니아 센서를 개발하였다. 이 센서는 파이프 끝부분에서 암모니아를 직접 측정하여 요소(SCR 시스템에 필요로 하는 고 암모니아 화합물) 분사가 최적화되며, 암모니아 배출량이 감소된다.
소형 및 중형 디젤 시장에서 새로운 배출량 기준에 부합하도록 SCR 수준이 높아지면서 요소 분사 제어가 우선시 될 것으로 예상된다.

■ 고체 산화물 연료 전지(SCFC) 보조 동력 장치는 이동 및 고정용 등 광범위하게 활용될 수 있도록 신뢰성 있고 환경친화적인 전기에너지를 최대 5 kW 제공하는 효율성이 높은 전기화학발전장치이다. 배출량이 거의 없는 이러한 고 청정 전력 발생 전원은 주 엔진과는 독립적으로 운용이 된다. 이 장치는 고 연비와 더불어 높은 연료 수용폭과 저소음기능을 제공한다.
시판 예정: 이 SOFC 동력장치는 2012년 양산을 위하여 개발 중이다.

■ 첨단 전기/전자 통합시스템 – 델파이는 현재 와이어링 하네스의 사이즈 및 무게를 줄일 수 있고 초 박막 케이블 적용을 위한 자동화 공정을 만들기 위해 전기/전자 통합 시스템 기술에 박차를 가하고 있다. 알루미늄 케이블과 할로겐 미 적용 초 박막 케이블, 높은 전도율을 가진 합금, 웨이퍼형 커넥터와 같은 소형 부품으로 자동차제조사들에게 별도의 추가적인 공간 없이 더욱 많은 기능을 적용할 수 있도록 도움을 주고 있다. 이러한 첨단기술 제품들은 자동차의 무게를 줄임으로써 이산화탄소 배출량을 줄이고 연비를 향상시키며 향후 더욱 더 발전 해나갈 것이다.
시판 예정: 현재 많은 기술이 이용 가능하다. 최첨단 전기/전자 통합 시스템은 향후 수년간 미래 자동차에 사용될 것으로 예상된다. 알루미늄 케이블은 2010년 초에 도입이 될 것으로 기대된다. 할로겐 미 적용 초 박막 케이블은 이미 시판 중이다.

■ 하이브리드 자동차용 전기/전자 통합시스템 – 도전적인 환경에서 하이브리드 자동차는 엄격한 전원관리를 요구하며 강한 부품 내구성을 필요로 한다. 이러한 시스템의 요구와 필요성을 이해함으로써 델파이는 각각의 하이브리드 차량에 맞게 표준형 부품과 맞춤형 시스템을 적절히 결합한 솔루션을 제공하게 되었다. 고전압 환경에서 운전자를 보호하고 신뢰성을 확보하기 위해 전기 시스템의 여러 가지 복잡한 요소들을 고려하고 설계되어야 한다.
미래의 자동차가 하이브리드 방식에 많이 의존하게 될 때 델파이는 이러한 기술을 배양하여 많은 자동차 OEM들을 지원할 준비가 되어 있다

■ 할로겐 미 적용 초 박막 케이블 – 기존 일반 자동차 케이블과 비교하여 훨씬 얇고 가벼우며 내구성이 뛰어난 할로겐 미적용 케이블은 환경 친화적이며 재활용이 가능한 제품이다. 할로겐 미적용 케이블은 유해한 할로겐을 포함하고 있지 않고 기존 케이블대비 두 배에 가까운 핀치 저항성을 가지며 뛰어난 내마모성을 가지고 있다. 이러한 우수한 전선을 사용함으로 사이즈 및 무게를 줄일 수 있고 더 나아가 연비 절감과 이산화탄소 배출량을 줄이는 효과가 있다.
시판 예정: 2007년 Toyota Tundra 차량에 적용한 이래 델파이 할로겐 미적용 초 박막 케이블은 세계 3대 주요 자동차 OEM의 여러 차종에 적용 중이다. 할로겐 미적용 초 박막 케이블은 PVC, XLPE 타입과 같은 기존 일반 전선에 대한 환경 친화적인 대체 제품이다.

■ 배터리 모니터링 장치 – 자동차OEM들과 운전자들이 연비와 환경 문제에 중점을 두면서 델파이는 배터리 전지상태(SOH)와 충전상태(SOC)를 산정하고, 배터리 교체 또는 충전 시기를 운전자에게 미리 알려주는 혁신적인 전기 장치인 배터리 모니터링 장치에 대한 수요가 큰 폭으로 증가할 것으로 기대하고 있다. 이 장치는 최적의 배터리 성능을 보장하고, 시동을 걸기에 충분한 전력을 보장하면서도 더욱 많은 전자 기능을 활용할 수 있도록 도와준다. 또한, 능동형 에너지 관리 시스템의 일부 부품으로 자동차 시스템과 통합을 하면 델파이 배터리 모니터링 장치는 연비를 향상시키고, 배터리 수명을 늘리는데 도움을 줄 수 있다.
시판 예정: 2011

■ 상 변화재료(PCM)를 적용한 하이브리드 자동차용 공조 시스템 – 상 변화재료(PCM: phase change material)를 이용한 공조시스템을 하이브리드 자동차나 Start-stop기능이 있는 자동차에서 적용하는 것이 이상적인데, 델파이는 현 열 교환기 size를 유지한 채 PCM을 적용한 공조제품을 개발하였다. PCM을 적용한 이 “열 저장시스템(Thermal Storage System)”은 하이브리드 자동차의 경우, 엔진 작동 중에 발생하는 잉여의 열에너지를 저장한 다음 엔진 정지(idle stop) 시에는 저장된 에너지를 방출하여 적정 실내 온도를 유지할 수 있고, 결국 연비 개선에 도움을 준다. 일반 창고 공조 시스템의 경우에도 전력비용이 낮은 밤에는 PCM 재료를 충전하고, 전력비가 높은 낮에는 건물 내부를 시원하게 만드는 데 사용되기도 한다. PCM을 적용한 열 저장 시스템은 하이브리드 자동차의 효율증대 및 실내 적정 온도 유지에 활용되는 기술이다.
양산 시기 : 2012년 예정.

■ 내부 열 교환장치(IHX – Internal Heat Exchanger) – 델파이의 counter-flow, 이중관 열 교환기는 기화기에서 나오는 냉매와 기화기로 들어가는 냉매를 열 교환시키고 열 교환된 냉매를 컴프레서로 유입 시키는 기술이다. 기화기에 과랭된 냉매를 공급시킴으로써 시스템 효율은 증대되고, 동시에 과열된 냉매를 컴프레서로 공급, 그리고 기화기에는 포화냉매 상태에 가깝게 유지함으로써 컴프레서의 효율이 증대되게 된다. 이 기술은 신 냉매, R-1234yf를 적용하는 차량 공조 시스템 용량 및 에너지 효율을 증대시키는 기술이다.
양산 시기 : 2011년 예정

■ 수랭식 차지 에어쿨러 / 수랭식 인터쿨러(LCCAC-Liquid Cooled Charge Air Cooler) – 델파이는 업계를 선도하는 공랭식에 이어 수랭식 차지 에어쿨러(인터쿨러)를 개발 중에 있다. 터보 또는 수퍼차지엔진에서 발생하는 공기 압축 과정 이후, 수랭식 열 교환기로 냉각된 공기를 엔진에 유입함으로써 일반 공냉색보다 더 많은 장점이 있는데, 일반적 공랭식 차지 에어쿨러의 경우 연결구조인 큰 직경의 고무 튜브를 사용하는데 이는 품질 문제를 야기시킬 수 있는 반면, 수랭식의 경우, 엔진에 연결되는 강제 유도장치의 덕트와 차지 에어쿨러를 일체 시킬 수 있고, Intake manifold 일체화가 가능하므로, 엔진룸 패키지 최소화 및 차지 에어쿨러를 통화하는 공기압력 손실을 감소시킬 수 있다. 수랭식 시스템의 순간 열 용량 반응으로 인해, 공기 유도 장치와 엔진 사이의 감소된 공기 유입을 구현하여 엔진 가속 시에 반응속도가 개선되게 된다. 수랭식의 경우, 열 용량 증대로 인해 차지 에어쿨러 유입공기 온도를 유지함으로써 순간 운전조건이 변경되는 상태에 발생하는 불완전 연소로 인한 NOx 수치를 낮추는 데 도움을 주게 된다. 냉간 시동 시에도, 냉각수 흐름을 차단시켜, 엔진 Warm-up 시간을 단축시키며, 촉매장치가 적정온도로 도달되는 시간을 감소시키게 된다. 엔진 부분 과부하시에도, 공기 밀도가 적어져 Throttle valve가 크게 열리게 하는 현상을 줄여, 엔진 Pumping 손실을 감소시키게 된다. 델파이의 다양한 차지 에어쿨러는 여러 가지 크기의 엔진 및 특수한 차량 패키지 환경에도 적용할 수 있는 다양한 차지 에어쿨러를 개발 완료하였다.
양산 시기 : 2011년 예정.
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