초록 ▼

○ 연구개요
수소연료전지 자동차에는 정격 충전 압력 70Mpa(최대허용압력 87.5Mpa)급 솔레노이드 구동 방식의 수소밸브가 사용되고 있음. 수소연료전지 차량의 상용화 및 보급 확대를 위해서는 주행거리(또는 항속거리)의 증가가 필요 함.
주행거리 증가를 위해서는 수소저장용기내의 충전 압력 증가와 관련 부품의 경량화가 필수적임. 현재 현대자동차를 비롯한 전세계 수소연료전지차 업체에서는 최대허용압력105Mpa인 차세대 수소연료전지차가 개발에 박차를 가하고 있음.
본 연구에서는 최대허용압력 105Mpa급인 수소연료전지

○ 연구개요
수소연료전지 자동차에는 정격 충전 압력 70Mpa(최대허용압력 87.5Mpa)급 솔레노이드 구동 방식의 수소밸브가 사용되고 있음. 수소연료전지 차량의 상용화 및 보급 확대를 위해서는 주행거리(또는 항속거리)의 증가가 필요 함.
주행거리 증가를 위해서는 수소저장용기내의 충전 압력 증가와 관련 부품의 경량화가 필수적임. 현재 현대자동차를 비롯한 전세계 수소연료전지차 업체에서는 최대허용압력105Mpa인 차세대 수소연료전지차가 개발에 박차를 가하고 있음.
본 연구에서는 최대허용압력 105Mpa급인 수소연료전지 자동차 개발을 위한 핵심부품인 수소밸브의 유량제어를 위한 구동 메카니즘과 액추에이터에 대한 최적 설계 및 제어 기술 개발을 연구목표로 함.

○ 연구 목표대비 연구결과
70Mpa급 수소밸브 구동부 최적설계
2중 플런저 형 구동부 최적 설계함. 구동부 동작 메카니즘 해석 및 요구 흡입력을 계산하고 동적 거동을 분석함.
105Mpa급 수소밸브 유량제어용 솔레노이드형 액추에이터 설계
솔레노이드 액추에이터의 코일을 포화온도에 따라 설계함. Maxwell 소프트웨어를 이용한 액추에이터 전자기 해석을 진행함. 해석결과를 통해 요구되는 성능을 만족하는 것을 확인함.
수소밸브 유량 제어용 PZT 액추에이터 구동용 변위확대기구 설계
초고압 수소밸브 유량제어용 압전(PZT) 액추에이터 설계함. PZT 액추에이터의 출력 변위를 확대하기 위한 다단 지렛대형 유연힌지의 설계 및 해석을 진행함.
다단 피봇형 변위확대기구를 설계하고 해석함.

○ 연구개발결과의 중요성
현대자동차는 전 세계 수소연료전지차 시장을 일본 토요타와 함께 선도하고 있으며, 본 연구팀이 국내 용기용밸브 전문기업과 공동 개발한 70Mpa급 수소밸브가 현대자동차 수소연료전지차에 장착되어 판매되고 있음. 최근에는 본 연구팀이 공동 개발한 수소밸브를 독일 벤츠, BMW 등에도 관심을 갖고 자신들의 수소연료전지차 개발에 사용하기 위한 시제품 평가를 진행하고 있음.
본 과제를 통해 얻은 수소밸브 구동부 및 액추에이터 설계에 대한 기초연구 결과를 실제 제품개발로 연결할 수 있는 산학협력 체계를 갖고 있으며, 최적설계를 통해 국내 수소연료전지차의 경쟁력을 강화함.
차세대 수소연료전지차에 적용될 허용압력 기준인 105Mpa급에 동작 가능한 소형화된 솔레노이드 액추에이터 및 PZT 액추에이터 개발을 통해 전세계 수소밸브 시장을 선점할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구 목표 ... 4
• 나. 연구개발의 필요성 ... 5
• 다. 연구가설 및 최종목표 ... 6
• 라. 연구범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 21
• 끝페이지 ... 29