전기차에 사용하는 최신 기술 '회생제동'

내연기관 차량에 사용하는 제동장치는 마찰방식이다. 하지만,  최근 전기차에서는 마찰열로 소모되는 에너지를 배터리에 저장해 재활용하는 회생제동 방식을 도입하고 있다. 다만, 전기차에서도 회생제동 시스템과 함께 차량의 급제동이나 정지 시 마찰제동방식은 제한적으로 사용하고 있다.

회생제동 시스템은 1960년대 미국 자동차 제조사인 ‘아메리칸 모터스(AMC)’에서 처음 고안돼 철도차량에 먼저 적용됐으나, 배터리를 사용하는 전기차가 확대 보급되면서 연비개선을 목적으로 다양하게 활용하고 있다.

14일 특허청에 따르면, 회생제동 시스템에 관한 국내 특허출원이 지난 11년간 총 338건이었으며, 2010년 18건에서 2019년 44건으로 증가했다.

현대자동차(155건, 45.9%), 만도(20건, 5.9%), 현대모비스(18건, 5.3%) 등 국내 대기업이 출원을 주도하고 있는 것으로 나타났다. 기술별로는 마찰제동과 회생제동의 원활한 전환을 위해 모터를 제어하는 기술(118건, 34.9%), 각 바퀴에 적절한 제동력을 분배하기 위한 제어 기술(98건, 29.0%), 배터리가 과충전 되는 것을 방지하기 위한 배터리 제어 기술(81건, 24.0%) 등이 많이 출원되고 있다.

회생제동 시스템이 적용된 차량의 승차감 문제가 주요한 해결해야 할 과제로 대두되고 있다. 회생제동 시스템은 연비개선 등의 장점은 있으나, 저속에서 빈번한 제동과 급제동 시 승차감 저하 등의 단점도 가지고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 최근 센서를 활용해 도로면 경사, 전방 차량의 속도나 거리 차이에 대한 정보를 얻고, 이를 통해 회생 제동량을 스스로 결정하는 스마트 회생제동 시스템에 대한 기술이 많이 개발되고 있다.

스마트 회생제동 시스템은 불필요한 브레이크 조작을 줄여 운전자의 피로도를 낮추는 한편, 가속 페달만을 사용해 가속과 회생제동을 오가며 주행할 수 있는 편의성도 제공할 수 있을 것으로 보인다.

특허청 김병찬 심사관은 “회생제동 시스템은 연비개선 등의 여러 장점을 가지나, 운전자의 승차감 향상 문제는 지속적으로 개선해야 할 주요과제”라면서, “이러한 문제를 해결하기 위해 향후 지속적 연구개발 및 지식재산권 확보가 앞으로의 기업 경쟁력 강화의 핵심적 요소가 될 것”이라고 밝혔다.