국내외 구동축전지 연소시험기준의 열에너지 동등성 확인을 위한 연구

Abstract

세계적으로 환경오염에 대한 규제가 강화되고 온실가스에 의한 기후변화 및 석유 에너지 대체 자원의 필요성 등으로 전기동력자동차(xEV)의 시장 점유율은 점차 증가하고 있다. 전기동력자동차는 내연기관 자동차처럼 기계적 안전성은 물론 전기에너지 저장장치와 고전원 전기장치에 대한 높은 안전성이 요구된다. 우리나라는 세계최초로 2009년부터 구동축전지 관련 안전기준을 제정해서 시행하고 있으며 국제연합(UN)은 2012년부터 EVS(Electric Vehicle Safety) IWG(Informal Working Group)을 결성하여 세계기술규정(GTR) 제정을 위한 논의를 최근 마무리하고 2017년 말 EVS GTR이 제정될 예정이다. 구동축전지 연소안전시험은 전기동력자동차의 화재 시 탑승자의 대피시간 확보여부를 평가하는 시험으로 GTR에는 UN R.100의 휘발유 연소시험과 더불어 국내 자동차 안전기준(KMVSS : Korea Motor Vehicle Safety Standard)의 LPG 연소시험이 선택적용 할 수 있도록 작성되었다. KMVSS 연소시험은 LPG burner를, UN R.100은 Gasoline pool fire를 적용하고 있으며 화염노출조건과 연소시간은 KMVSS는 직접노출 및 800℃ 도달 후 2분, UN R.100은 직접노출 70초 및 간접노출 60초로 되어있다. 본 연구는 양 시험조건 간의 동등성 증명을 위해 수행되었으며, 연소조건 및 열 유속을 해석하였다. 연소조건 및 열 유속 해석을 위해 휘발유 연소시험은 FDS software를 LPG 연소시험은 ANSYS FLUENT software를 사용하여 CFD 시뮬레이션으로 해석된 연소온도와 실측결과를 비교하여 해석결과의 유효성을 검증하고 각 시험조건에서의 단위면적당 총 열에너지(kJ/㎡)를 산출하였다. 단위면적당 총 열에너지(kJ/㎡)는 시험품의 크기에 따라 차이가 있으나 UN R.100의 휘발유 연소시험이 KMVSS의 LPG 연소시험보다 다소 높은 것으로 해석되었다.

※ 본 연구는 국토교통부 “자동차 및 자동차부품의 성능 및 기준 등 국제화 연구”의 일환으로 수행됨