연료전지 개론_Chapter 4. 이온전달에의한 손실_(1) Ohmic loss, ASR
"이 글은 수식을 표현하기 위해 LaTeX 문법을 사용했기 때문에, 모바일 환경에서는 글이 깨질 수 있습니다." Ohmic loss란 수소와 산소 같은 이온들이 전해질을 통해 전달될 때 발생하는 손실을 말한다. 이때, 이온들이 갖고 있는 전하가 전기장에 의해 이동할때의 저항에 의해 발생한다. Charge Transfer and Resistance Flux란 어떠한 물리량의 단위면적, 단위시간 당의 변화를 말하며 다음과 같이 나타내어 진다. $$J_{i}=\sum_k,^\,M_{i,k}F_{k}$$ 이때, \(M\) 는 결합계수, \(F\) 는 구동력(Driving Force)를 뜻한다. 전해질에서 전하 이동을 일으키는 Driving Force는 (1) 전기 포텐셜 구배, (2) 화학 포텐셜 구배, (3)..
연료전지 개론_Chapter 3. 연료전지 반응속도론
"이 글은 수식을 표현하기 위해 LaTeX 문법을 사용했기 때문에, 모바일 환경에서는 글이 깨질 수 있습니다." 연료전지에서의 모든 전기화학반응은 전극과 화학 종 사이에서의 전하(전자) 이동을 수반한다. 때문에, 생성되는 전류는 전기화학반응의 반응속도에 의존하게 된다. 전류와 반응속도 생성되는 전류는 전하의 이동속도이므로 다음과 같다. $$i=\frac{dQ}{dt}=nF \frac{dN}{dt}=nFv$$ 때문에, 빠른 반응속도( \(v\) )는 더 많은 반응을 일어나게 하고, 이는 더 많은 전류를 생성하게 한다. Rate Determining Step. RDS 전류를 생성하는 전기화학반응은 다음과 같은 순서로 이루어진다. 1. 전극으로 수소 기체의 물질 이동 $$H_{2(bulk)}\rightarro..
연료전지 개론_Chapter 2. 연료전지 열역학
"이 글은 수식을 표현하기 위해 LaTeX 문법을 사용했기 때문에, 모바일 환경에서는 글이 깨질 수 있습니다." 열역학은 한 형태에서 또 다른 형태로의 에너지 변환을 논하는 학문으로, 이로부터 연료전지에서의 반응에서 끌어낼 수 있는 최대 전압의 한계치를 알 수 있다. 열역학적 포텐셜 열역학 포텐셜(thermodynamic potential)이란 계의 열역학적 상태를 나타내는 함수로, 검사 체적을 밀폐 시스템으로 생각했을 때 각 과정에서의 에너지 개념이다. (1) 내부에너지 U 내부 에너지는 온도나 부피의 변화가 없는 경우 시스템을 구성하는 데 필요한 에너지로, 열역학 제1법칙과 제2법칙에 의해 다음과 같이 나타난다. $$d(Energy)_{sys}=-d(Energy)_{surroundings}$$ $$d..
연료전지 개론_Chapter 1. 연료전지 서론
"이 글은 수식을 표현하기 위해 LaTeX 문법을 사용했기 때문에, 모바일 환경에서는 글이 깨질 수 있습니다." 연료전지란? 연료전지(Fuel Cell): 연료( \(H^{2}\) )가 가진 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환하는 장치. 연료전지는 외부에서 연료가 공급되는 한 전기를 계속해서 생산하는 하나의 '화학적 공장'과 같다. 연료전지의 원리 $$H_{2}\rightleftharpoons 2H^{+}+2e^{-}$$ $$\frac{1}{2}O^{2}+2H^{+}+2e^{-}\rightleftharpoons H_{2}O$$ 연료전지는 연료극(Anode)과 산소극(Cathode), 그리고 그 사이에 전해질(Electrolyte)로 이루어져 있다. 연료극으로 공급된 수소가 이온 형태로 분리되며 전..
현대자동차 H-모빌리티클래스 후기
9월부터 11월까지 진행되었던 H-모빌리티 클래스 1기가 종료되었다. 4학년 2학기.. 졸업 직전 막 학기에 전공과목으로 연료전지 수업을 신청했었는데, 때마침 현대자동차에서 대학(원) 생들을 상대로 한 H-모빌리티 클래스라는 전동화 부문 교육을 진행한다길래 바로 달려가 신청했었다. 공대생들의 꿈의 기업인 현대자동차에서 진행하는 만큼 요구하는 조건도 많을 것 같았고, 내가 가진 스펙으로는 과연 붙을 수 있을지 조마조마하면서 지원서 작성 페이지를 들어갔는데... 스펙과 같은 사항을 적는 란이 없어서 놀랐다. 지원서에는 기본적인 인적 사항 및 학력 사항을 기재하는 공간과 수강한 전공과목 5개를 적는 공간, 그리고 지원 동기와 포부에 대한 짤막한 자기소개서 100글자!! 가 끝이었다. 생각보다 너무 요구하는 조..
현대자동차그룹 미래 모빌리티 스마트팩토리, E-FOREST
현대자동차 그룹이 4차 산업 혁명의 주요 키워드인 빅데이터(Bigdata), 인공지능(AI), IOT, 로봇 기술 등을 적용한 스마트팩토리의 브랜드 명을 'E-FOREST'로 정하고, 미래 모빌리티 생산에 대한 비전을 선보였다. E-FOREST 'E'는 Efficinet, Economical, Environment, Excellence, Everyone 과 같은 키워드를 나타내는 글자로, 효율적이고 경제적이며 친환경적인 행보를 나타낸다. 그리고, 고객과 협력사 모두에게 최고의 만족을 선사한다는 의미 또한 담고 있다. 여기에 더해진 'FOREST'는 이러한 요소들이 숲과 같이 어우러진 생태계를 은유하는 단어이다. 이러한 의미를 가진 E-FOREST가 중요시하는 핵심 가치들은 다음과 같다. (1) 오토 플렉..
현대자동차 전기차 전용 플랫폼, E-GMP
현대자동차의 전기차 전용 플랫폼인 E-GMP가 현대자동차그룹 Youtube 채널에서 드디어 공개되었다. E-GMP (Electric-Global Modular Platform)는 현대자동차가 새롭게 개발한 전기차 전용 플랫폼으로 현대차 전기차 라인업에 적용된다. 이번 이벤트에서 E-GMP는 구조적 측면의 Platform 파트와 기능적 측면의 PE System 파트로 나누어 설명되었다. 1. Platform Platform 파트에서는 E-GMP의 구조적 측면에서 다음과 같은 4가지를 강조했다. Module - Performance - Reliability - Usability (1) Module E-GMP의 가장 중요한 특징은 모듈화를 통해 간결해진 플랫폼 구조를 가지고 있다는 것이다. 또한, 배터리 시스..
삼성SDI, 차세대 배터리에 신소재 적용, '車화재' 원천차단
2020.11.30 삼성SDI가 헝가리 괴드 전기차(EV) 배터리 공장서 만들 차세대 배터리, '젠 5(Gen5)'에 고성능 분리막을 도입한다. 이 배터리는 신형 리튬이온 배터리 분리막(LiBS)을 도입하여 내열 성능을 200℃까지 확보할 수 있다. 이는 기존 배터리의 내열 한계인 150℃보다 30%이상 증가된 성능이다. 신형 배터리는 분리막 표면을 알루미나와 같은 세라믹 소재로 코팅함과 동시에 바인더(접착제)를 도포한다. 이 기술은 MCS(Multi-layer Coated Separator)라 불리는데, 분리막의 내구성을 강화하여 높은 온도에서도 손상이 일어나지 않게 하는 원리이다. 분리막의 내열성이 좋아지면 배터리가 버틸 수 있는 온도가 상승하여 화재 위험이 감소하므로, 최근 잇따라 발생하고 있는 전..
LG화학, 모듈리스 배터리 팩 제작한다
2020.11.27 테슬라가 배터리 데이에서 발표한 유니바디(일체형) 배터리 팩은 배터리 셀과 팩을 일체형으로 하는 새로운 플랫폼의 배터리 팩이다. 자동차 섀시에 비교하면 셀을 적층하고 패키징 하던 기존의 배터리 팩을 프레임 바디라고 한다면 일체형 배터리 팩은 모노코크 바디로 비교할 수 있다. 이 방식은 '모듈리스(Module-less)'라고 불리우며, 모듈의 크기를 최소화하거나 아예 없애 배터리의 팩의 에너지 밀도를 높이고 원가를 낮출 수 있다. LG화학도 이와 비슷한 방식인 'MPI(Module Pack Integrated' 플랫폼을 개발했다. 이 플랫폼을 통해 전통적인 방식의 배터리 구조인 '셀→모듈→팩' 구조를 탈피할 것으로 보인다. 전통적인 플랫폼과 비교하면 MPI 플랫폼은 배터리 셀을 두 배 ..
LG화학, 폴란드 공장 수율 90% 목전
2020.11.09 폴란드에 위치하고 있는 LG화학의 전기차(EV) 배터리 공장이 자동화 설비의 도입으로 일부 생산 라인의 개조, 개선에 성공했다. 이로 인해 생산 라인 최적화를 이루어 수율을 90%까지 끌어올렸다. 현재 폴란드 공장은 완성차 업체별로 대응할 수 있도록 7개 생산 라인이 가동되고 있고, 캐파(capacity)는 40GWh 수준이 될 전망이다. LG화학 전체 배터리 생산 캐파(CAPA) 목표는 100~110GWh다 이전의 설비 관리는 24시간 상주하는 생산직 직원의 인력을 활용했지만, 스마트팩토리를 통한 자동화 설비의 도입으로 생산성을 확보한 것으로 보인다. 사람의 개입을 최소화하는 스마트팩토리를 도입하면 최적화된 공정 관리를 통해 생산성 향상은 물론 품질 안정성을 확보할 수 있고, 작업자..