[논문자료] 전기자동차 배터리 하우징용 열전도성 고분자 복합재료

출처: 픽사베이

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지구 환경 보전을 위해 자동차 관련 산업은 주요 선진국을 중심으로 탄소 배출량, 연비 등 자동차에 대한 국제 환경규제가 본격화되고 있다. 규제 극복을 위하여 완성차 업체를 중심으로 진행되고 있다. 친환경 자동차는 동력원을 기반으로 하이브리드, 전기자동차, 연료 전지 자동차 등으로 구분할 수 있다. 다양한 동력원 중 주행 과정에 이산화탄소 배출이 없는 순수전기자동차와 연료전지 자동차의 시장성이 확대되고 있다. 그러나 친환경 자동차의 시장 확대를 위해서는 많은 부분의 기술 개발이 필요하다.

 

특히 전기자동차는 1회 충전시 주행 거리 증가를 위해 경량화 기술들이 지속해서 개발되고 있다. 특히 배터리 구성부품 중 중량 비중이 큰 하우징에 대한 경량화 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 경량화를 위해 알루미늄 소재에서 고분자 복합소재로의 전환이 활발하게 진행 되고 있다.

논문 출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO202213042757037

 

매트릭스 수지로 폴리아미드 6(Polyamid 6, PA6)와 열전도성 우수한 BN을 사용하여 열전도도 복합재료를 제조하였다. Filler의 입자사이즈와 알루미나로 표면 처리된 Filler들로 제조된 복합재료의 방열 특성을 관찰하였다. BN 함량이 증가 할수록 BN의 입자 크기가 증가 할수록 열전도도가 증가함을 확인하였다. 입자크기가 60∼70㎛인 BN의 함량이 50%인 복합 재료의 경우 1.4W/mK 이상 열전도도를 나타내었다. 입자가 10㎛ 이하인 BN-10의 경우 50% 함량에서도 1W/mK 이하의 열전도도 값을 나타내었다.

 

동일한 BN 필러의 경우 입자사이즈가 클수록 열전도도가 증가함을 확인하였으며 이는 Thermal path가 입자가 클수록 잘 이루어짐을 알 수 있었다. 제조된 복합재료를 이용하여 제작된 배터리 하우징에 대한 온도변화는 배터리 충전 및 방전 초/중기까지는 온도변화가 거의 없다가 시험 종료시에 온도변화가 보였으나, 최대온도는 30℃이하로 온도 변화가 낮아 금속 대체 소재로 가능성이 있음을 확인하였다.

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복합재성형 오토클레이브 (CMAS/CMAM/CMAP)

 

오토클레이브 복합재성형이란?

Prepreg를 여러 겹으로 원하는 형상의 몰드에 적층한 후 진공을 유지하기 위해 진공백으로 제품 전체를 포장하여 기체 자압부와 차단하는 공정을 진행합니다. 내부 진공을 유지하게 되면 내부에 있는 수지로부터 발생되는 휘발성분을 제거할 수 있으며 여러 겹의 Prepreg를 접합할 때에도 기포가 발생되지 않아 치밀하게 접합된 제품을 얻을 수 있습니다. 오토클레이브 복합재성형은 등방향 압력을 가하고 가벼운 소재를 통해 금형 제작이 가능해 복잡한 형상의 제품을 제작하는데도 용이합니다.

이러한 장점으로 인해 항공기 복합재 부품이나 고품질이 요구되는 우주항공용 복합재료에 주로 사용되며 교통산업, 선박, 해양산업, 토목, 건축 등 다양한 산업에서도 활용이 가능합니다. 당사에서 제작되는 복합재성형 오토클레이브는 다양하고 복잡한 모양의 복합재 성형을 수행할 수 있는 설비로 제작되었습니다. 제픔의 성형 효율을 높히기 위해 소재의 냉각과 가열처리, 진공처리가 가능하게 구성하였으며 내부 온도 유지와 압력 제어로 정밀 공정 수행이 가능합니다.

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또한 미국 기계기술자협회 압력용기 인증인 ASME 규격에 적합한 설계와 제작, 한국가스안전공사와 산업안전관리공단의 인증을 통해 안전하게 제작되어 사용자의 편의는 물론 안전까지 고려하였습니다.

 

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