에보닉, 유리섬유 SMC 적용한 경량·비용 효율적 고전압 배터리 하우징 개념 제시

2월 1일, 에보닉 인더스트리(Evonik Industries, 독일 에센)와 컨소시엄 파트너들이 전기차 솔루션을 위한 더 가볍고 비용 효율적인 고전압 배터리 하우징 개념을 유리섬유 강화 에폭시 시트 몰딩 컴파운드(SMC)로 개발했다고 보고했다. 회사에 따르면, 이 통합 배터리 시스템 개념은 금속이나 더 고가의 탄소섬유 강화 플라스틱 대비 더 안전하고 에너지 효율적인 대안을 자동차 산업에 제공한다.

전기차 배터리 하우징 표준화 노력

전 세계적으로 수백만 대의 전기차와 플러그인 하이브리드가 이미 도로를 달리고 있지만, 에보닉에 따르면 개별 구성품에 대한 일반적으로 적용 가능한 표준은 아직 없다. 그러나 개별 차량 어셈블리 표준화와 교차 시장 구성품 표준 수립을 위한 상당한 노력이 현재 진행 중이다.

배터리 저장 용량 개선과 효율적 에너지 회수를 통한 주행 거리 증대는 현재 주요 초점 분야 중 하나다. 또한 개별 차량 구성품의 무게 감소도 구동 저항(타이어 회전, 경사, 가속 등) 극복에 필요한 에너지 양을 줄이는 데 도움이 된다.

모듈형 멀티 소재 접근법으로 3가지 배터리 크기 대응

이를 위해 에보닉, 포워드 엔지니어링(Forward Engineering), 라이온 스마트(LION Smart), 로렌츠 쿤스트슈토프테크닉(Lorenz Kunststofftechnik), 베스타로(Vestaro, 에보닉과 포워드 엔지니어링의 합작사)는 2019년 말부터 모듈형 멀티 소재 접근법으로 협력을 시작했다. 이 파트너십 하에 개발된 복합 배터리 하우징 개념은 65kWh, 85kWh, 120kWh 세 가지 배터리 크기에 사용할 수 있어 다양한 차량 크기와 클래스에 적용 가능하다. 새로운 배터리 개념의 핵심 요소 중 하나는 유리섬유 SMC 커버다. 에보닉의 고성능 에폭시 경화제 베스타라이트(VESTALITE) S 기반의 이 SMC는 기존 금속 기반 배터리 인클로저의 성능 수준을 제공하면서 현재 더 고가의 SMC 소재보다 훨씬 가볍다고 보고된다. 또한 인클로저는 일반적으로 사용되는 다른 소재 조합 대비 배터리 하우징 무게를 약 10% 줄이면서 기계적 특성 손실이 없다고 한다.

"배터리 모듈과 하우징은 현대 전기차의 성능, 효율성, 경제성 개선의 핵심 영역이 되었다"며, "복합 기술은 강도와 다재다능함을 제공하며, 차세대 지속 가능한 전기차 개념을 앞당기는 데 매우 유망한 솔루션을 제공한다. 우리의 새로운 유리섬유 강화 SMC가 자동차 산업이 요구하는 성능과 경제적 이점을 제공한다"고 에보닉 오퍼레이션즈 GmbH 복합재 및 접착제 마케팅 매니저이자 베스타로 GmbH 매니징 디렉터인 라이프 이커트(Dr. Leif Ickert) 박사는 말했다.

우수한 기계적 특성 및 재활용 가능성

에보닉에 따르면, 유리섬유 강화 에폭시 SMC는 굴곡 및 충격 강도 등 우수한 기계적 특성을 가지며, 일반적인 폴리에스터 수지 대신 에폭시 수지를 사용함으로써 유리섬유 강화 SMC 소재의 후공정에서 흔히 발생하는 문제들이 해결되었다. 또한 내화 규격 등 모든 사양을 충족하며 복잡한 형상이 요구되어도 가공이 용이하다. 전체 개념은 극한 조건에서도 양산 적합성과 안전성이 성공적으로 테스트되었다.

에보닉은 컨소시엄 파트너인 로렌츠 쿤스트슈토프테크닉이 이 유리섬유 강화 SMC 소재를 성공적으로 재활용하는 공정도 개발했다고 언급하며, 자동차 산업의 증가하는 지속 가능성 요구 사항을 고려할 때 중요한 요소라고 강조했다.