지난 4월 산업통상자원부와 국토교통부, 경찰청 등은 국정현안점검조정회의에서 ‘친환경차(수소·전기차) 분야 선제적 규제혁파 로드맵’을 논의·확정하고 발표하였다. 로드맵에서, 친환경차는 지속적으로 성장하여 2030년부터 전 세계 차량 판매 비중의 20~30%를 차지할 전망이며, 이에 따라 향후 친환경차와 관련한 다양한 규제 이슈가 대두될 것으로 예측하였다. 그러면서, 세계적 수준의 경쟁력에 도달한 친환경차 핵심 요소에 대한 주도권을 지속 유지하기 위해서는 향후 예측되는 규제 이슈에 대한 선제적 대응이 필요한 상황이라고 말하고 있다.
로드맵은 크게 수소차와 전기차(퍼스널모빌리티) 두 개의 기술 분야로 나뉘어져 있는데, 그 중 전기차에 대해서는 총 16개의 과제를 ① 차량(5개), ② 충전 및 배터리(7개), ③ 개인형 이동수단*(4개)의 세 영역으로 구분하였다. 세부 내용 중 ② 충전 및 배터리 영역을 살펴보면 다음과 같다.
이와 같은 전기차 충전용량 확대에 대한 논의는 국내뿐만 아니라 글로벌 전기차 업체가 있는 국가에서는 이미 이슈가 되고 있으며 관련된 연구개발도 진행되고 있는 실정이다. 따라서, 본 고에서는 전기차 급속충전에 대한 연구개발을 진행하기에 앞서 국내에 어떠한 특허들이 출원되어 있는지를 살펴보고자 한다.
전기차 급속 충전 특허(국내)
전기차 급속 충전에 대한 국내특허를 검색해 보았다. 급속 충전을 하기 위해서는 충전 케이블에서 발생할 수 있는 열을 관리할 수 있어야 하는 것이 중요하므로 이번 분석에서는 이에 대한 해결 방법에 관련된 특허를 검색하였으며, 검색 결과 세 건의 주요 특허들이 검색되었다.
●분석대상 특허
한국 특허를 대상으로 전기차 급속 충전 케이블 및 발열에 관련된 특허들을 검색 및 추출하였다.
●KR 10-2018-0096259
본 특허는 엘에스전선에서 2017년 2월 21일 출원한 특허로써, 전기차의 충전시 전기차 충전용 케이블에서 발생되는 열을 냉각 유체를 사용하여 효율적으로 냉각시키고, 열에 의한 내부 구성의 손상을 방지하며, 케이블의 직경을 최소화할 수 있는 전기차 충전용 케이블에 관한 특허이다. 발명의 효과로써, 절연층이 구비된 도체를 냉각 유체가 흐르는 냉각튜브 내부에 그 내면과 비접촉 상태로 배치하여 발열하는 도체의 냉각성능을 극대화할 수 있는 효과를 말하고 있다. 또한, 도체를 냉각튜브의 내면과 비접촉 상태로 배치하여, 도체의 절연층의 모든 면을 냉각시킬 수 있으므로, 영역별 냉각 편차에 의하여 도체를 감싸는 절연층의 국소 부위의 멜팅을 방지할 수도 있는 효과를 나타낸다.
특허는 현재 등록을 받은 상태는 아니며, 해당 특허 기술과 관련된 연구개발을 하는 연구자라면, 본 특허의 최종 등록 여부에 대해서 지속적인 모니터링이 필요하다.
●KR 10-2028369
본 특허는 한국전력공사에서 2019년 5월 24일 출원하여 현재 등록된 특허이다.
본 발명의 초전도 케이블을 이용한 전기차 충전 장치는 내부에 액체질소를 순환시켜 초전도 상태로 유지되는 초전도 케이블; 초전도 케이블에 액체질소를 순환시키는 액체질소 순환부; 고속 충전기를 통해 전기차 충전 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 액체질소 순환부를 제어하여 초전도 케이블 내부에 액체질소를 순환시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
발명의 효과로써, 전기차 충전 여부에 따라 초전도 케이블 내부에 액체질소를 간헐적으로 순환시켜 초전도 케이블을 초전도 상태로 유지함으로써 충전 효율을 향상시키는 효과를 말하고 있다. 또한, 초전도 케이블에 주입한 액체 질소를 회수하는 과정에서 상대적으로 온도가 높은 전기차 배터리의 열 회수효과를 얻을 수 있고 이를 통해 에너지 손실을 더욱 감소시킬 수 있는 효과를 나타낸다.
●KR 10-1952159
본 특허는 국외 기업인 테슬라에서 2015년 1월 23일 국제 출원한 이후 우리나라에서 등록을 받은 특허로써, 충전 도체를 냉각하는 유체를 운반하는 냉각관을 구비하는 전기차량용 충전시스템에 대한 특허이다.
2014년 2월 5일 미국에 최초 출원을 한 이후 국제출원 및 각국에 국내 진입을 하여 미국, 한국, 일본, 유럽, 중국 등에서 등록을 받은 상태이다. 해당 특허 역시 급속 충전시 열이 발생하는 것을 해결하기 위해 개발된 충전 케이블을 냉각하는 시스템 및 기술에 관한 특허이다. 해외 기업이 보유하고 있는 특허기술이고, 특히 한국에 등록되어 있으므로, 향후 급속 충전 케이블에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 연구개발을 진행할 때, 본 특허 내용을 침해하지 않도록 우선적으로 면밀히 살펴볼 필요가 있다.
전기차 급속 충전에 따라 충전 케이블에서 발생하는 열을 해결하기 위한 특허 기술들을 살펴보았다. 이미 국내에서도 해당 기술과 관련된 연구개발을 진행하여 특허를 출원하고 있으며, 테슬라 같은 해외 기업이 우리나라에 특허를 등록시켜 놓은 상황임을 알 수 있다. 앞으로 규제혁파 로드맵에 따라 전기차 급속 충전에 대한 기술을 개발함에 있어, 위에서 소개한 특허들 이외에도 해외에 이미 선점되어 있을 다양한 케이블 냉각 기술들을 살펴볼 필요가 있을 것이다. 국가표준 및 국제표준을 제정함에 있어서도 우수한 국내 기술이 있다면 해당 기술을 국제표준으로 제정하기 위한 노력을 기울이면서 표준특허를 확보하여, 대한민국이 국제적으로 표준 및 표준특허에 대한 강국으로 거듭나기를 기대해 본다.
글 / 김병년 (한국특허전략개발원 )
출처 / 오토저널 2020년 6월호 ( http://www.ksae.org )
<저작권자(c) 글로벌오토뉴스(www.global-autonews.com). 무단전재-재배포금지>
이와 같은 전기차 충전용량 확대에 대한 논의는 국내뿐만 아니라 글로벌 전기차 업체가 있는 국가에서는 이미 이슈가 되고 있으며 관련된 연구개발도 진행되고 있는 실정이다. 따라서, 본 고에서는 전기차 급속충전에 대한 연구개발을 진행하기에 앞서 국내에 어떠한 특허들이 출원되어 있는지를 살펴보고자 한다.
전기차 급속 충전 특허(국내)
전기차 급속 충전에 대한 국내특허를 검색해 보았다. 급속 충전을 하기 위해서는 충전 케이블에서 발생할 수 있는 열을 관리할 수 있어야 하는 것이 중요하므로 이번 분석에서는 이에 대한 해결 방법에 관련된 특허를 검색하였으며, 검색 결과 세 건의 주요 특허들이 검색되었다.
●분석대상 특허
한국 특허를 대상으로 전기차 급속 충전 케이블 및 발열에 관련된 특허들을 검색 및 추출하였다.
●KR 10-2018-0096259
본 특허는 엘에스전선에서 2017년 2월 21일 출원한 특허로써, 전기차의 충전시 전기차 충전용 케이블에서 발생되는 열을 냉각 유체를 사용하여 효율적으로 냉각시키고, 열에 의한 내부 구성의 손상을 방지하며, 케이블의 직경을 최소화할 수 있는 전기차 충전용 케이블에 관한 특허이다. 발명의 효과로써, 절연층이 구비된 도체를 냉각 유체가 흐르는 냉각튜브 내부에 그 내면과 비접촉 상태로 배치하여 발열하는 도체의 냉각성능을 극대화할 수 있는 효과를 말하고 있다. 또한, 도체를 냉각튜브의 내면과 비접촉 상태로 배치하여, 도체의 절연층의 모든 면을 냉각시킬 수 있으므로, 영역별 냉각 편차에 의하여 도체를 감싸는 절연층의 국소 부위의 멜팅을 방지할 수도 있는 효과를 나타낸다.
특허는 현재 등록을 받은 상태는 아니며, 해당 특허 기술과 관련된 연구개발을 하는 연구자라면, 본 특허의 최종 등록 여부에 대해서 지속적인 모니터링이 필요하다.
●KR 10-2028369
본 특허는 한국전력공사에서 2019년 5월 24일 출원하여 현재 등록된 특허이다.
본 발명의 초전도 케이블을 이용한 전기차 충전 장치는 내부에 액체질소를 순환시켜 초전도 상태로 유지되는 초전도 케이블; 초전도 케이블에 액체질소를 순환시키는 액체질소 순환부; 고속 충전기를 통해 전기차 충전 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 액체질소 순환부를 제어하여 초전도 케이블 내부에 액체질소를 순환시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
발명의 효과로써, 전기차 충전 여부에 따라 초전도 케이블 내부에 액체질소를 간헐적으로 순환시켜 초전도 케이블을 초전도 상태로 유지함으로써 충전 효율을 향상시키는 효과를 말하고 있다. 또한, 초전도 케이블에 주입한 액체 질소를 회수하는 과정에서 상대적으로 온도가 높은 전기차 배터리의 열 회수효과를 얻을 수 있고 이를 통해 에너지 손실을 더욱 감소시킬 수 있는 효과를 나타낸다.
●KR 10-1952159
본 특허는 국외 기업인 테슬라에서 2015년 1월 23일 국제 출원한 이후 우리나라에서 등록을 받은 특허로써, 충전 도체를 냉각하는 유체를 운반하는 냉각관을 구비하는 전기차량용 충전시스템에 대한 특허이다.
2014년 2월 5일 미국에 최초 출원을 한 이후 국제출원 및 각국에 국내 진입을 하여 미국, 한국, 일본, 유럽, 중국 등에서 등록을 받은 상태이다. 해당 특허 역시 급속 충전시 열이 발생하는 것을 해결하기 위해 개발된 충전 케이블을 냉각하는 시스템 및 기술에 관한 특허이다. 해외 기업이 보유하고 있는 특허기술이고, 특히 한국에 등록되어 있으므로, 향후 급속 충전 케이블에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 연구개발을 진행할 때, 본 특허 내용을 침해하지 않도록 우선적으로 면밀히 살펴볼 필요가 있다.
전기차 급속 충전에 따라 충전 케이블에서 발생하는 열을 해결하기 위한 특허 기술들을 살펴보았다. 이미 국내에서도 해당 기술과 관련된 연구개발을 진행하여 특허를 출원하고 있으며, 테슬라 같은 해외 기업이 우리나라에 특허를 등록시켜 놓은 상황임을 알 수 있다. 앞으로 규제혁파 로드맵에 따라 전기차 급속 충전에 대한 기술을 개발함에 있어, 위에서 소개한 특허들 이외에도 해외에 이미 선점되어 있을 다양한 케이블 냉각 기술들을 살펴볼 필요가 있을 것이다. 국가표준 및 국제표준을 제정함에 있어서도 우수한 국내 기술이 있다면 해당 기술을 국제표준으로 제정하기 위한 노력을 기울이면서 표준특허를 확보하여, 대한민국이 국제적으로 표준 및 표준특허에 대한 강국으로 거듭나기를 기대해 본다.
글 / 김병년 (한국특허전략개발원 )
출처 / 오토저널 2020년 6월호 ( http://www.ksae.org )
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