e-Compressor

 

 

 

 

 

 

기존의 Compressor

 

 

기존의 컴프레서는 내연기관 엔진의 피스톤 운동, 왕복 운동을 이용해 작동하는 방식이었다.

 

내연기관 엔진은 연소 과정에서 피스톤을 상하로 움직이게 하는데, 이 운동을 컴프레서가 사용 가능한 회전 운동으로 변환해 압축 작업을 수행한다.

 

 

어떻게 수직 운동을 회전 운동으로 바꾸는가?

 

1. 엔진의 피스톤 운동: 내연기관에서 연료가 폭발할 때, 피스톤은 실린더 내부에서 상하로 왕복 운동을 한다. 이 운동은 직선적이고 수직적인 움직임이다.
2. 크랭크축(Crankshaft): 피스톤의 수직 운동을 회전 운동으로 바꾸는 장치가 바로 크랭크축이다. 피스톤은 연결봉(콘로드, connecting rod)으로 크랭크축에 연결되어 있는데, 피스톤이 아래로 내려갈 때 크랭크축이 회전 운동을 시작한다. 이 과정에서 왕복 운동이 회전 운동으로 변환된다.
3. 벨트 드라이브 시스템: 크랭크축이 회전하면서 벨트 드라이브 시스템을 통해 컴프레서를 구동한다. 크랭크축에 연결된 풀리(pulley)가 회전 운동을 벨트를 통해 컴프레서의 풀리로 전달하고, 컴프레서는 이 회전력을 이용해 내부의 압축 작업을 수행하게 된다.

 

출처: https://www.doowonhi.com

 

 

 

 

 

 

 

하지만 내연기관 엔진의 기계적 힘으로 동작하면 몇 가지 한계가 있다.

 

1. 에너지 낭비: 차량이 정차하거나 엔진이 꺼지면, 컴프레서도 함께 멈추게 되어 에어컨을 사용할 수 없다. 또한, 엔진에서 직접 동력을 얻다 보니 연료 소비가 더 커지는 문제가 발생한다.
2. 제어의 한계: 컴프레서는 엔진 속도에 따라 움직이기 때문에, 필요에 따라 압축 성능을 정밀하게 조절하는 것이 어렵다. 이는 냉각이나 에어컨 성능을 세밀하게 맞추기 힘들게 만든다.
3. 전기차와의 비호환성: 내연기관 엔진에 의존하는 컴프레서는 전기차나 하이브리드 차량에서 잘 작동하지 않는다. 전기차는 엔진이 없고, 하이브리드 차량은 전기 모드로 운행될 때 엔진이 꺼지기 때문에 기존의 컴프레서는 제대로 기능하지 못한다.

 

 

 

 

 

 

 

e-Compressor

 

 

 

 

출처: http://www.sc-autotech.com

 

 

 

 

 

e-Compressor는 자동차 공조 시스템에서 에어컨(Air Conditioner, A/C)의 동작을 위해 사용되는 핵심 장치이다. 

기존 내연기관 차량에서는 e-Compressor가 주로 탑승자의 쾌적한 실내 환경을 유지하는 역할을 담당했으며, 이로 인해 공조 시스템의 고장은 차량의 운행이나 안전에 큰 영향을 미치지 않았다. 

 

하지만 하이브리드 및 전기자동차에서는 e-Compressor가 훨씬 더 중요한 역할을 수행한다.

하이브리드 및 전기차의 e-Compressor는 단순히 실내 공기를 냉각시키는 것 이상의 기능을 한다. 

전기차에서는 배터리 냉각이 매우 중요한데, 배터리는 차량의 동력을 공급하는 핵심 요소이기 때문이다. 배터리는 운전 중 열을 발생시키며, 이를 적절히 냉각하지 않으면 배터리 성능이 저하되거나 심각한 경우 안전 문제로 이어질 수 있다. e-Compressor는 이러한 배터리를 냉각하는 역할을 담당하며, 이는 전기차의 성능, 안전성, 그리고 주행거리에 직접적인 영향을 미친다.

내연기관 차량에서 에어컨 고장이 단순히 실내 쾌적성에만 영향을 미쳤던 것과 달리, 전기차에서는 e-Compressor의 고장이 차량의 운행과 안전에 직접적으로 관련되어 있다. e-Compressor가 정상적으로 작동하지 않으면 배터리 냉각이 제대로 이루어지지 않아 배터리가 과열될 수 있고, 이는 차량의 전반적인 성능 저하나 심지어 운행 불가 상태로 이어질 수 있다.

 

 

 

출처: https://www.keccorp.com

e-Compressor의 동작은 전력 반도체에 의해 제어되며, 이 전력 반도체는 e-Compressor의 신뢰성, 효율성, 그리고 내구성을 결정짓는 중요한 요소이다. 전기차에서 e-Compressor는 매우 높은 효율성을 요구하는데, 이는 배터리의 전력 소비를 최소화하면서도 최대 성능을 발휘하기 위함이다. 따라서 전력 반도체는 매우 높은 신뢰도와 강건성을 가져야 하며, 고온, 고압 등의 극한 조건에서도 안정적으로 작동할 수 있어야 한다.

내연기관 차량에도 e-Compressor가 도입되는 이유는 에너지 효율성과 성능을 개선하기 위함이다. 기존 내연기관 차량에서는 엔진의 회전력으로 구동되는 기계식 컴프레서가 사용되었으나, 이는 연료 소모와 효율성에서 한계가 있었다. 특히 차량이 정차 중이거나 엔진이 저속으로 작동할 때는 공조 시스템이 제대로 작동하지 않는 문제가 있었다. e-Compressor는 전기 모터로 구동되기 때문에 엔진과 독립적으로 작동할 수 있어 이러한 문제를 해결한다. 엔진 상태와 상관없이 공조 시스템을 사용할 수 있으며, 필요할 때만 전력을 소모해 연료 절감 효과도 기대할 수 있다. 또한 정밀한 제어가 가능해 냉방 성능을 효율적으로 조절하고, 엔진 부하를 줄여 전반적인 차량 성능을 개선할 수 있다.

결론적으로, e-Compressor는 전기차에서 탑승자에게 쾌적한 실내 환경을 제공하는 것뿐만 아니라, 차량 운행의 핵심 요소인 배터리를 냉각하는 중요한 역할을 한다. 이로 인해 전력 반도체의 효율성과 신뢰성은 전기차의 성능과 안전성을 유지하는 데 필수적인 요소이며, e-Compressor는 내연기관 차량에서도 성능과 효율성을 개선하는 데 중요한 기술로 자리잡고 있다.