이튼 자동차 그룹, 미국 DOE의 농장비 배출량 저감 기술 개발 보조금 받아
이튼은 보조금을 활용해 동작 주기를 다양하게 설계한 농업용 전동 장치의 온실가스(GHG)와 질소산화물(NOx) 배출량을 각각 10%, 90% 줄이는 기술을 개발할 계획이다. 농업 분야에서 애플리케이션의 다양성과 비용 효율성, 내구성을 확보하려면 꼭 필요한 기술이다. 한편 이튼은 DC 급속 충전 시스템의 비용과 크기를 줄여줄 새로운 모듈식 고형·소형 변압기 개발 보조금 490만달러도 획득했다.
이튼 자동차 그룹 기술계획대관업무 총괄인 미하이 도로반투(Mihai Dorobantu) 박사는 “농업 분야를 비롯한 오프하이웨이(off-highway) 분야는 기술 솔루션이 부족해서 배출량 수준이 온로드(on-road) 애플리케이션보다 상당히 뒤쳐져 있다”며 “DOE의 보조금은 GHG와 NOx 배출량을 크게 줄일 기술을 개발해 상당한 이점을 주고, 이튼이 지속 가능성 목표를 달성하는 데 큰 보탬이 될 것”이라고 말했다. 이어 “DOE의 지원금은 탈탄소화가 까다로운 애플리케이션의 배출량을 줄여줄 기술을 개발하려는 이튼의 노력을 든든히 뒷받침한다”며 “아키텍처와 부품을 최적화하기 위한 연구 파트너십도 가능할 것”이라고 덧붙였다.
이튼 자동차 그룹은 보조금 지급 취지에 맞춰 농업 애플리케이션용 새로운 부품을 개발하고, 엔진과 후처리 시스템 등 상용차용으로 개발한 기술을 수정할 계획이다. 농업용 솔루션은 독특하고 다양하게 바뀌는 운전 주기에서 사용되기 때문에 첨단 온로드 기술과는 다르다.
포괄적인 기술 포트폴리오를 활용해 목표 달성
이튼은 주요 엔진 제조 업체들과 손잡고 더 높은 엔진 압축비를 제공하고 마찰을 줄이며 터보 기계의 효율성을 제고하는 한편 기계 손실을 최소화하는 혁신적 기술을 개발해 DOE의 목표를 달성할 계획이다.
이튼은 상용차용으로 개발한 가변 밸브 구동(VVA) 솔루션을 농업용으로 개조할 예정이다. 이튼의 VVA 기술은 두 가지 빌딩 블록, 다시 말해 스위칭형 캡슐 로커와 전체 비활성화용 분할 로커를 기반으로 한다. 이 두 가지 빌딩 블록을 결합하면 단일·이중 오버헤드 캠에서 캠-인-디자인(cam-in-design)에 이르기까지 엔진 배기량 범위가 2.0~15.0리터인 거의 모든 엔진 아키텍처에서 다양한 VVA 전략을 펼칠 수 있다.
실린더 비활성화(CDA)는 엔진이 저부하로 작동할 때 흡기·배기 밸브 개방뿐 아니라 일부 실린더의 연료 분사를 비활성화하는 VVA 기술이다. CDA는 농기구만큼 정차가 잦은 상용차에 이상적인 솔루션이다. CDA를 활용하면 NOx 배출량은 최대 40%, 이산화탄소(CO2) 배출량은 5~8% 줄일 수 있다.
이튼은 배기관 열 관리를 지원하는 활성 촉매 예열 기술에도 초점을 맞출 계획이다. 활성 예열 솔루션은 자동차의 후처리 시스템에 열을 직접 전달해 선택적 촉매 환원(CSR) 촉매제를 섭씨 200~250도로 최대한 빠르게 예열하고, 저부하로 작동하는 동안 해당 온도를 유지하기 때문에 해로운 NOx 배출량을 줄여준다.
또 이튼은 프로그램 목표를 달성할 수 있도록 양변위 TVS 배기가스 재순환(EGR) 펌프를 활용할 계획이다. EGR 펌프는 고효율 터보 과급기를 보완해 엔진의 펌프 손실을 줄이는 방식으로 연비를 줄이고 배출량을 낮춘다. EGR 펌프는 양변위 기기이기 때문에 엔진 제어기는 펌프 속도 신호와 계측 제어기 통신망(CAN) 센서 데이터를 사용해 EGR 질량 유량율을 정확하게 계산한다.
도로반투 박사는 “이 프로그램은 앞으로 오프하이웨이 분야를 대상으로 한 GHG 및 NOx 저감 규제에 대응하고, 최종 사용자에게 경제적 혜택을 제공하는 밑거름이 될 것”이라고 말했다.
DOE의 DC 급속 충전 보조금 프로그램의 목표는 최종 사용자 시설에서 충전 인프라를 설치하는 데 걸리는 시간을 큰 폭으로 줄이는 것이다. 이튼은 첨단 부품과 혁신적 냉각 접근법을 접목해 여러 동력 변환기를 사용할 필요가 없는 새로운 기술을 개발할 계획이다. 목표는 외딴 지역에서도 충전소를 설치할 수 있도록 시설 변경 요구 사항을 최소화해 상용 전기차 배치에 걸림돌로 꼽히는 충전 인프라 문턱을 낮추는 것이다. 이번 보조금은 DOE의 순배출 제로(0) 목표 달성을 위한 노력의 일부다. DOE는 2030년까지 미국 도로 위를 달리는 차량의 절반을 오염 물질 무배출 차량으로 교체하고, 2050년까지 경제 전반의 순배출 제로를 달성하기 위해 매진하고 있다.
DOE의 보조금은 지속 가능한 솔루션을 마련해 차량의 효율성, 안정성, 성능을 높이는 이튼 자동차 그룹과 e모빌리티(eMobility) 사업부의 사명도 뒷받침한다. 이튼의 차량용 제품에는 배출 제어 부품, 엔진 밸브, 밸브트레인 시스템, 고속 충전기, 트랜스미션, 클러치, 회전력 관리 시스템 등이 있다. 또 지능형 파워 일렉트로닉스, 안정적인 배전·보호 솔루션, 효율적인 전기차용 전력 시스템 등을 e모빌리티 포트폴리오로 보유하고 있다.
웹사이트에서 이튼의 자동차 그룹과 e모빌리티 사업에 대한 자세한 정보를 확인할 수 있다. https://www.eaton.com/us/en-us/markets/vehicles.html
이튼의 임무는 전력 관리 기술 및 서비스를 통해 삶의 질과 환경을 향상하는 것이다. 회사는 고객사가 전력, 유압 동력, 기계 전력을 더 안전하고, 더 효율적이며, 더 신뢰성 있게 효과적으로 관리할 수 있게 하는 지속 가능한 솔루션을 제공한다. 이튼은 2020년에 약 179억달러의 매출을 올렸으며, 175개국에서 고객사들에 제품을 판매하고 있다. 직원은 약 8만5000명이다. 자세한 정보는 웹사이트(www.eaton.com) 참조.
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