주요 시사점
전기 자동차의 히트 펌프는 실내와 배터리를 데우는 데 있어 효율성이 향상되어 추운 계절에 작동 용량을 늘릴 수 있습니다.
히트 펌프 기술의 통합은 필연적으로 이러한 시스템과 관련된 복잡성과 비용 증가에 기여하지만, 히트 펌프가 장착된 전기 자동차는 가솔린 연료 차량에 비해 유지 보수에 있어 경제성이 더 높다는 점은 주목할 만합니다.
전기 자동차 내 히트 펌프의 효율성은 지역 기후 조건에 따라 달라지며, 특히 겨울철 기온이 더 심한 지역에서는 이러한 환경이 이러한 기능의 이점을 가장 크게 얻을 수 있습니다.
히트 펌프는 집을 따뜻하게 하고, 옷을 말리고, 심지어 전기 자동차에 전력을 공급하는 기능으로 점점 인기를 얻고 있습니다. 그러나 경우에 따라서는 전기 자동차 설계의 필수 구성 요소가 아닌 보조 기능으로 간주될 수도 있습니다. 이러한 장치가 어떻게 작동하는지 이해하고 제공하는 가치를 평가하는 것은 이러한 장치에 대한 투자가 정당한지 여부를 결정하는 데 필수적입니다.
히트 펌프란 무엇인가요?
대부분의 가정에는 일반적으로 냉장고 형태의 냉장 장치가 있지만, 모든 가정에 히트 펌프가 설치되어 있는 것은 아닙니다. 이 기기는 응축기라고 하는 상호 연결된 튜브 네트워크 내에 있는 압축 메커니즘 또는 펌프에 냉매 가스를 도입하여 작동합니다. 가스가 압축되면서 기체 상태에서 액체 상태로 전환되는 동시에 주변 환경에 열을 방출합니다. 그 후 냉각된 액체는 증발기를 통과하여 주변 환경의 온기를 흡수하여 다시 기체 상태로 되돌아갑니다. 특히 증발기는 냉장고 내부에서 열 에너지를 추출합니다.
히트 펌프는 유사한 절차를 따르지만 다른 메커니즘을 활용합니다. 콘덴서에서 방출되는 열에서 열 이득을 얻습니다.
전기차에서 히트 펌프의 작동 원리
전기 자동차의 온도 제어 시스템은 컴프레서를 통해 주변 공기를 추출한 다음 응축기를 통과시켜 축적된 열을 방출하는 방식으로 작동합니다. 이렇게 가열된 공기는 실내로 순환하거나 배터리로 보내져 탑승자와 에너지 저장 장치 모두를 위한 최적의 작동 온도를 유지합니다.
기존 전기 자동차(EV)는 히트 펌프 시스템을 사용하지 않고 저항 난방을 실내 온기를 제공하는 주요 수단으로 사용합니다.기본적으로 이 방식은 전자의 흐름에 의해 발생하는 마찰력으로 인해 열을 발생시키는 저항 소자에 전류를 통과시키는 방식입니다. 특히 이 방식은 소비되는 모든 전력 단위가 열 발생으로 이어지기 때문에 매우 효과적입니다. 그러나 히트 펌프는 차가운 곳에서 따뜻한 곳으로 열을 더 효율적으로 전달할 수 있어 작동에 필요한 에너지 투입량에 비해 추가적인 열 출력을 얻을 수 있기 때문에 저항식 난방에 비해 몇 가지 장점이 있습니다.
겨울철 주행 거리를 늘리는 히트 펌프
이미지 출처: Bertel King/All Things N
전기 자동차(EV)는 겨울철에 주행 거리가 자주 감소하기 때문에 추운 날씨로 인한 문제에서 자유롭지 못합니다. 다행히도 이는 가솔린 차량과 전기차 모두 공통적으로 겪는 문제이지만, 후자의 경우 주행 가능 거리 표시기가 제한되어 있기 때문에 더 두드러질 수 있습니다. 기존 연료 게이지에는 일반적으로 E와 F 사이의 측정값이 표시되지만, 추운 날씨에 가솔린 차량이 경험하는 효율성 감소는 일반적으로 주유소가 풍부하기 때문에 눈에 잘 띄지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 반면, 전기차 소유자는 따뜻한 날씨에 차량 주행거리가 250마일 이상 급감하는 현실과 씨름해야 합니다.
히트 펌프는 추운 계절에 전기차의 주행거리 감소를 효과적으로 완화하여 저온 조건에서 리튬 이온 배터리의 성능 한계를 보완해 줍니다. 이 시스템은 차량의 실내와 배터리 팩을 데우는 데 더 적은 전기를 사용함으로써 운행 중 고갈될 수 있는 에너지를 절약합니다. 이 기능이 없는 모델 대신 히트 펌프가 장착된 모델을 선택하면 겨울철에 한 번 충전으로 더 먼 거리를 주행할 수 있어 전체 주행 거리가 늘어납니다.
열 펌프는 추가 비용이 발생합니다
열 펌프 기술이 장착된 차량의 높은 비용은 복잡성이 증가하기 때문입니다. 이러한 복잡성은 이러한 시스템 내에 추가 부품이 존재하기 때문에 발생하며, 이로 인해 더 많은 제조 노력이 필요할 뿐만 아니라 관련된 개별 부품 수가 많아 오작동 또는 고장 가능성이 높아집니다. 그럼에도 불구하고 전기 자동차는 일반적으로 기존 가솔린 자동차에 비해 유지 관리 비용이 저렴합니다.
열 펌프는 단독으로 구현되기보다는 상호 보완적인 시스템으로 통합되는 경우가 많습니다.이 접근 방식은 주변 온도가 히트 펌프의 작동 임계값 아래로 떨어지더라도 차량을 데울 수 있는 대체 수단을 계속 사용할 수 있도록 보장합니다. 기술적 고려 사항 측면에서 볼 때 히트 펌프는 보조 솔루션에 해당합니다.
전기차에 히트 펌프가 필요합니까?
차량 난방을 제공하는 데 있어 히트 펌프의 효과는 지리적 위치에 따라 크게 달라집니다. 눈이 많이 내리는 지역에 거주하는 경우, 극한의 추운 날씨에 저항 히터를 작동해야 하는 경우에도 히트펌프가 장착된 전기차에 투자하는 것이 필수적입니다. 또한 겨울철 기온이 영하를 약간 웃돌지만 가벼운 외투를 입어야 할 정도로 서늘한 기후에서도 히트펌프를 사용하는 것이 유리합니다.
반대로 겨울철 기후가 비교적 온화하여 난방 시스템을 최소한으로 사용해야 하는 경우에는 E85로 전환할 경우 비용 절감 효과가 미미할 수 있습니다. 이러한 상황에서는 이 대체 연료 사용을 포기하고 절약된 자금을 다른 곳에 투자하는 것이 더 현명할 수 있습니다.