초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ 고출력 수소 연료전지 시스템 (200kW 이상) 성능 평가 장비 및 전자부하기 (200kW이상 )국산화 개발
○ 수소 연료전지 동적 성능 평가 시스템 개발
○ 수소 연료전지 동적 성능 통합 평가 장비 테스트 배드 검증

◎ 전체 내용
1) 연료전지 신뢰성 평가 설비 개발을 위한 가스 제어 기술 확보 및 적용
2) 연료전지 신뢰성 평가 설비 개발을 위한 고정밀 및 고응답성 가습 시스템 성능 확보 및 적용
3) 연료전지 신뢰성 평가 설비 개발을

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ 고출력 수소 연료전지 시스템 (200kW 이상) 성능 평가 장비 및 전자부하기 (200kW이상 )국산화 개발
○ 수소 연료전지 동적 성능 평가 시스템 개발
○ 수소 연료전지 동적 성능 통합 평가 장비 테스트 배드 검증

◎ 전체 내용
1) 연료전지 신뢰성 평가 설비 개발을 위한 가스 제어 기술 확보 및 적용
2) 연료전지 신뢰성 평가 설비 개발을 위한 고정밀 및 고응답성 가습 시스템 성능 확보 및 적용
3) 연료전지 신뢰성 평가 설비 개발을 위한 고효율 열관리 시스템 확보 및 적용
4) 연료전지 신뢰성 평가 설비 개발을 위한 고정밀 압력 제어 기술 확보 및 적용
5) 연료전지 신뢰성 평가 설비 개발을 위한 고정도 Cell 전압 측정 기술 확보 및 적용
6) 전자부하기 및 배터리시뮬레이터 고정밀 전압 전류 제어 기술 확보 및 적용
7) 전자부하기 및 배터리 시뮬레이터 고성능 회생 전력 제어 기술 확보 및 적용
8) 연료전지의 동적 성능 평가를 위한 실제 차량 데이터 및 제어 로직 확보
8) 연료전지의 동적 성능 평가를 위한 차량 시뮬레이션 프로그램 연동 및 표준화

◎ 1단계
● 목표
○ 연료전지 시스템 평가를 위한 주요 평가장치 기술 검토
○ 전자부하기 및 배터리 시뮬레이터 원천 기술 검토
○ 수소전기차 제어전략 파악
● 내용
○ 연료전지 시스템 평가를 위한 주요 평가장치 기술 검토
- 가습 설비 시스템에 필요한 주요 장치에 대한 데이터 확보 및 신뢰성 확인
- 200kW 연료 전지 시스템을 위한 가습기 설계 및 제작
○ 전자부하기 및 배터리 시뮬레이터 원천 기술 검토
- 전자부하기 및 배터리 시뮬레이터 성능 검토 및 설계
- 요구 사양에 부합하는 전자부하기 및 배터리 시뮬레이터에 적합한 주요 장치 데이터 확보 및 신뢰성 확인
- 200kW 연료 전지 시스템을 위한 전자부하기 제작
○ 수소전기차 차량모델 개발에 필요한 환경조건과 주행 부하에 따른 연료전지 시스템의 제어전략 파악

◎ 2단계
● 목표
○ 연료전지 시스템 평가 시스템 제작 및 검증
○ 전자부하기 및 배터리 시뮬레이터 제작 및 검증
○ 수소 연료전지 동적 성능 평가 시스템 개발 및 검증
● 내용
○ 통합 시스템 설비 제작, 설치 후 검증 시험
○ 전자부하기 및 배터리 시뮬레이터 검증
○ 통합 시스템 설비 성능 시험 및 HILS 시험
○ HILS와 연료전지 성능 평가 장비 연동 및 검증 시험

□ 연구개발성과
○ 실물 기반 차량 시뮬레이터
현재 국내 및 해외에서의 점유율이 높은 연료 전지 평가 장비를 살펴보면, 대부분 수소 연료전지 자체에 대한 평가 기능만 보유하고 있다. 수소 전기차의 통합적인 성능 파악과는 거리가 있으며, 소비자가 자체 검토하여 적용하는 방법이 대부분이다.
본 과제를 통해 수소전기차의 연료전지 시스템 부분에 있어서 차량 제어로직을 시뮬레이터로 재현 함으로써 자체 결함 조사가 가능한 시스템 파악 및 기반 구축이 가능하다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 평가장치 표준화
국내에는 수소 연료전지 평가 장비와 관련하여 표준이 될만한 사례가 적다. 지금까지는 외산장비에 의존하는 사례가 대다수이며, 국내 기준에 적합하지 않다.
따라서, 본 과제를 통해 국내 수소 연료전지에 적합한 평가 표준 확보를 할 수 있다.

○ 신뢰성 확보
연료전지 평가 장비를 개발하는 기업은 대부분 실제 수소 및 연료전지를 활용하여 평가가 불가능한 상황이다. 따라서 평가 장비에 대한 신뢰성 확보가 어렵다.
본 과제의 테스트 베드 및 실제 수소 연료전지를 활용 정확한 데이터 확보가 가능하다.

○ 기술 보안
수소 연료전지 기술은 현재 대한민국이 선도하고 있으나, 평가 장비는 대부분 외산 장비로 평가를 진행하고 있다. 수소 연료전지 성능 평가를 위해서는 해외와의 정보 공유가 필요한 상황이므로 기술 유출 및 보안에 우려가 있다.
따라서, 장비 국산화를 통해 사전에 기술 유출 및 보안을 막을 수 있다.

○ 유연성
현재 자동차, 드론, 발전 등 여러 분야에서 관련 기술 개발이 이루어지고 있다. 따라서 본 과제를 시작으로 관련 기술을 축적하여 다양한 분야에 연료전지 평가 관련 기술을 접목시킬 수 있다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• I. 배경 및 필요성 ... 9
• 1) 배경 ... 9
• 2) 필요성 ... 9
• II. 구성 ... 9
• 1) 구성요소 ... 9
• 2) 구성도 ... 10
• III. 최종 목표 ... 12
• 1) 최종/단계별 목표 및 검증 방법 ... 12
• 2) 설정 근거 ... 13
• 3) 사업화 계획 ... 13
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 14
• I. 단계별 수행 내용 ... 14
• II. 수소 연료전지 성능 평가장비 ... 14
• 1) 설계 ... 14
• 2) 제작 ... 19
• 3) 성능 ... 24
• III. 전자부하기 ... 28
• 1) 설계 ... 28
• 2) 제작 ... 32
• 3) 성능 ... 34
• IV. 배터리 시뮬레이터 ... 36
• 1) 설계 ... 36
• 2) 제작 ... 40
• 3) 성능 ... 40
• V. HILS 시스템 ... 43
• 1) 차량 연료전지 시스템 특성 ... 43
• 2) 데이터 수집 ... 43
• 3) 모델링 ... 46
• VI. 수소 연료전지 동적 성능 통합 평가장비 ... 53
• 2) 통합 성능 검증 ... 64
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 69
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 82
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 82
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 83
• 끝페이지 ... 88