미래의 무공해 자동차 - 하이브리드 자동차 & 연료 전지 자동차

소개글

미래의 무공해 자동차 - 하이브리드 자동차 & 연료 전지 자동차에 대한 보고서 자료입니다.

목차

*미래의 무공해 자동차


1.하이브리드 자동차

　1. 개발원인 및 목적

　2. 연구 및 개발 현황
　　(1) 국외
　　　1) 일본의 하이브리드 차 개발 현황
　　　2) 미국의 하이브리드차 개발 현황
　　　3) 유럽의 하이브리드차 개발 현황
　　2)국내

　3. 구조 및 원리
　　a. 직렬 하이브리드 시스템(Series Hybrid System)
　　b. 병렬 하이브리드 시스템(Parallel Hybrid System)

　4. 하이브리드차의 장점과 단점
　　A. 장점
　　B.단점


2. 연료 전지 자동차

　1. 개발원인 및 목적

　2. 연구및 개발 현황
　　1)외국의 개발현황
　　　1) 도요타(Toyota)
　　　2) 혼다(Honda)
　　　3) 지엠(GM)
　2) 국내의 개발현황
　3)연료전지자동차 개발전망

　3. 구조 및 원리
　　1)연료 전지의 개념
　　2)연료전지 자동차의 구조 및 원리

　4. 장점과 단점
　　1)장점
　　　(1) 친환경적인 특성
　　　(2) 높은 효율
　　　(3) 전기자동차의 편안함과 편리함
　　　(4) 화석 연료인 석유의 고갈 문제에 대한 대책
　　　(5) 가솔린 엔진이나 디젤엔진은 연료를
　　2)단점
　　　(1) 높은 가격
　　　(2) 부족한 출력밀도
　　　(3)기술적인 어려움 (Water management)

　5. 해결해야할 문제점



*참고문헌

본문내용

현재 개발되고 있는 연료전지 자동차들은 이미 내연기관의 약 2배 정도되는 높은 효율을 보이고 있다. 또한 수소를 기존연료에서부터 개질하여 얻었을 때를 가정하여 내연기관과 위의 표를 비교해 보았을 때도 같은 HV 여부 일 때 연료전지 자동차의 효율이 더 높음을 알수있다.
연료전지자동차 기술은 현재 발전 중이라는 것을 감안하여 목표치를 살펴보면 FCHV 의 효율은 약 42%로 현재 가장 효율이 높은 Diesel HV에 비해 15%이상 높다. 이는 기존 화석연료를 사용하는데 있어서도 연료전지가 매우 효과적일 수 있는 가능성을 잘 보여준다.
(3) 전기자동차의 편안함과 편리함
: 연료전지 자동차의 전기적 동력시스템은 속도1에서부터 일반주행속도까지 최고 토크를 낼 수 있게 해준다. 이는 하나의 속도를 갖는 기어박스의 사용을 가능하게 해주고 비슷한 출력의 내연기관보다 더 좋은 가속으로 이어질 수 있다. 연료전지 자동차의 운전자는 내연기관에서와 같이 낮은 속도에서의 약한 가속력이나 기어 변환 없이 시원스러운 가속감을 느끼게 해준다.
(4) 화석 연료인 석유의 고갈 문제에 대한 대책
: 유한 자원인 석유는 언젠가는 바닥이 난다는 사실을 각오해야 한다. 장래에 일어날 문제라고는 하나 경제 사회에 대혼란이 발생할 수도 있으므로 이것을 회피하기 위해서는 석유를 대체하는 에너지원을 확보해야 할 필요가 있는데, 그것이 바로 수소이고, 수소를 활용하는 방법이 연료 전지인 것이다.
(5) 가솔린 엔진이나 디젤엔진은 연료를 한 번 태워버리면 원상태로 되돌릴 수 없지만 수소를 원료로 하는 연료 전지는 배출물이 물이고, 이 물을 다시 사용할 수 있다.
2)단점
(1) 높은 가격
PEM의 높은 가격은 주로 전극에 쓰이는 귀금속 촉매와 스택을 구성하는데 쓰이는 분리판 때문이다. 가격문제의 경우 연료전지에서도 실제 양산체제로 가게 될 경우 급속도로 떨어질 가능성이 있으나 내연기관에서는 100만원이 안되는 가격으로 우수한 성능을 나타 낼수 있으나 연료전지는 연료 전지스택 부분만 고려해도 전체 자동차의 가격보다 비싼 가격으로 겨우 공급이 가능한 실정이다.
(2) 부족한 출력밀도
가정용 자동차의 경우 가솔린 엔진과 이의 출력에 상응하는 연료전지를 비교하면 단위부피당 출력, 무게당 출력을 비교해 보면 연료전지는 1kW/1 L, 1kW/1 kg 정도의 출력을 보이고 있으나 내연기관은 이러한 비교에서 적어도 20퍼센트 이상의 앞선 출력을 보이고 있다.
(3)기술적인 어려움 (Water management)
PEMFC의 기술적인 면에서의 난제중 대표적인 것이 Water management 의 어려움이다. PEM은 높은 양성자 전도성을 위하여 항상 습기를 유지하여야 하는 반면 물이 너무 많으면 다공성 전극을 막아 전극 반응을 막기 때문에 공기극에서 생성된 물은 적절히 배출되어야 한다. 물은 연료극에서 공기극으로 이동하여 고전류에서 anode쪽의 수분이 없어질 수 있다. 반면 확산에 이해 공기극에서 물의 농도가 상대적으로 작은 anode로 통과, 이동하기도 한다. 물은 보통 공기극에서 흐르는 공기에 의해 제거되는데, 65도 이상에서는 제거되는 물의 양이 생성되는 물의 양보다 항상 많기 때문에 공기 혹은 연료를 가습하여 공급하여야 한다. 이때 공기의 흐름에 의한 습기의 변화를 잘 조절하여 전체 전해질 막에서 균일한 습기를 유지하여 높은 연료전지의 성능 저하를 막는 것은 매우 어려운 문제이다.
5. 해결해야할 문제점
연료 전지는 수소를 연료로 사용해서 전기를 만드는데, 단순히 발전하는 것만이 목적이라면 기술적으로 그다지 문제는 없다. 다만 자동차에 탑재할 연료전지 시스템은 쉽지 않다. 도요타와 혼다가 2002년 12월에 리스 판매를 개시했다고는 해도, 자동차 연료 전지 시스템은 아직도 미완성 부분이 고 해결을 기다리고 있는 문제가 산재해 있다.
연료 전지 시스템에서 가장 큰 문제는 가격이다. 아직 양상 체제에 들어서 있지 않기 때문에 전체적으로 비싼 점은 어쩔 수 없다고 해도, 그 점을 제외하고도 제작비 면에서 문제가 되는 부분이 있다. 특히 문제가 되는 것이 연료 전지 스택 내부전극에 사용되는 백금, 이온 교환막 등이다. 막 양쪽에서 각 셀을 구성하는 세퍼레이터도 가격이 비싸다.
백금은 수소 원자가 전자를 방출하기 쉽도록 하는 촉매 작용을 한다. 잘 알고 있듯이 값비싼 귀금속이며, 연료 전지가 본격적으로 양산 된다면 전 세계의 백금이 품귀 현상을 빚을 것이다.
또한 교환막은 두 전극 사이에 있어서 , 수소이온이 이 막을 통해서 이동하는 PEM형 연료 전지의 핵심 부품이다. 교환막은 어느 정도의 습기가 필요하기 때문에 가습을 해주어야 한다. 그래서 겨울철에 물이 얼면 연료 전지가 작동하지 않는다는 결점이 있다. 가솔린 엔진처럼 부동액을 사용하면 해결되는 단순한 문제가 아니다.
연료 탱크에도 문제가 있다. 이미 연료 전지차는 실용 주행 단계에 접어들었지만 연료 탱크 용량은 아직도 작다. 방식에 따른 차이는 있지만 연료 탱크가 너무 커지거나 무게가 무거워지거나, 또는 구조가 복잡해지는 등의 문제가 있다. 바로위의 단점에서 봤듯이 현재 연료전지 자동차의 개발 및 보급에 많은 장벽이 있는 것이 사실이다. 그 중에서 가장 주요 문제점을 꼽자면 가격 문제 다음으로 수소저장용기문제와 수소 공급을 위한 사회기반시설의 부재 문제를 들 수 있다. 또한 연료 전지 자동차를 위한 부수장치(Balance of Plant. BOP)들의 개발 역시 동시에 이루어져야 한다.
*참고문헌
하이브리드카-GP기획센터/유춘외 3인 공저 (골든-벨)
http://blog.naver.com/john7608/100016019643 (연료전지의 개발현황)
http://blog.naver.com/angelsky14/memo/150097634579 (연료전지자동차의 장단점)
http://kari.hyundai.com 한국 자동차 산업 연구소 (하이브리드차의 개발현황)
http://blog.naver.com/nohssy/50000626763 (개발현황 표)
국회 도서관 -논문
자동차 전장기술의 동향과 전망 / 송영준 (한국기술 교육대 산업대학원) (하이브리드 원리)

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