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친환경자동차 전자기장 노출에 따른 환경분석방법의 모델 제시에 관한 연구

  • 이용주 (lee yongju, 동신대학교 일반대학원)

초록/요약

최근 친환경 문제에 대한 산업계의 이슈는 화석에너지를 줄이고 태양광 또는 풍력을 이용하여 에너지원을 확보할 수 있느냐에 집중되어 있다. 특히 환경을 보호하고 인간에게 무해하게 할 수 있는 것 중 가장 효과적인 것은 전기 자동차의 보급이다. 전기자동차의 확산으로 자동차에서 발생하는 매연을 감소시키며 화석연료를 사용하는 것에 비해 전기를 배터리에 저장하여 사용하는 것이 비용이 저렴하고 효율적이다. 그러나 전기자동차의 충전 과정과 동력 구동 시 발생하는 전자파의 유해성 또한 대중의 관심은 점점 더 증가하고 있다. 현재 전기 자동차가 친환경 교통수단으로 역할과 지위를 의심하는 사람은 없다. 전기자동차의 보급이 가속화되면서 직업으로 전기자동차를 운전하는 사람이나 교통수단으로 전기자동차를 이용하는 노약자에게 전기자동차는 안전한가? 라는 질문에 우리는 답을 해야 하는 시기에 도래해 있다. 향후 교통수단은 화석연료로 구동하는 자동차에서 전기자동차로 전환이 더욱 빠르게 진행될 것으로 보인다. 전기자동차의 보급 속도에 비해 필연적으로 발생하는 전자파에 관한 연구는 부족한 실정이다. 또한, 전기자동차의 생산 과정에서 개별 부품에 대한 전자파 EMC(Electromagnetic Compatibility) 기준은 있으나 충전된 배터리에서 에너지원을 사용하여 모터가 구동되는 실제 운행 중에 발생하는 전자파 배출에 대한 기준은 없다. 본 연구에서는 이처럼 주행 중 발생하는 전자파를 측정하고 이를 제어하기 위한 방법과 차폐에 관해 연구하고자 한다. 본 연구는 EMC(Electromagnetic Compatibility) 연구에 기초한다. 환경 조건이 유사한 ICE(Internal Combustion Engine) 및 BEV(Battery Electric Vehicle) 대상으로 실제 주행모드에서 전자파를 측정하였다. 동일 조건에서 자동차가 발생하는 전자파를 비교 측정하였다. 단일 제작사의 단일 차종의 데이터가 아닌 여러 제작사의 자동차 모델을 실험 대상으로 선정하여 객관적 데이터를 얻기 위해 실험하였으며 화석연료, 하이브리드 자동차, 전기자동차 등 구동 연료에 따른 차종을 실험 대상으로 하였다. 실험에서 각 동력원에 따른 자동차의 전자파 발생량을 동일 또는 유사하게 통제한 상태에서 측정하고 비교 분석하였다. 이 실험을 통해서 실제 운행 기록이 있는 실물 자동차를 대상으로 각 자동차의 전자파 발생량과 특성을 파악하였다. 실험 결과, 가솔린을 사용하는 내연기관 자동차와 배터리로 구동되는 전기자동차의 전자파 발생량을 측정 비교였을 때, 전기자동차의 리어시트와 구동(전기)모터 부에서 상대적으로 높은 전자파가 발생하였고, 특히 교류발전기와 납산 축전지에서는 가장 높은 전자파가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 수행된 실험을 통해 얻은 결과는 주행 중인 자동차에서 배터리와 모터, 배터리 메인 고전압 전선부에서 가장 높게 검출되었고 전자 제어 및 통신 시스템의 블록 부분에서 상대적으로 높게 검출되었다. 이는 운전자 및 동승자의 전면부 위치와 일치하기에 장시간 운전을 하는 경우 전자파 노출로 인해 건강상 문제를 줄 수 있는 위험성을 안고 있음을 보여주고 있다. 생활의 편리성과 안전성을 위해 거의 모든 에너지원이 전기로 대체되고 있는 현 상황에서 전자파 이슈는 중요한 문제이다. 작은 가전제품에서 발생하는 전자파에도 민감하게 반응하는 소비자 입장에서 상대적으로 많은 양의 전자파를 발생하는 전기자동차를 우려의 시선으로 바라볼 수 있다. 전기자동차의 차폐에 대한 신뢰는 완성된 부품의 제작과정뿐만 아니라 실제로 부품이 작동하는 주행 중인 상황에서 발생하는 전자파가 제대로 제어되고 차폐가 이루어지고 있는지에 대한 연구와 시도는 계속되어야 한다. 또한, 현재의 전자파 발생에 대한 측정 기준 조건인 정지되어 있는 자동차가 아니라 실제 주행 중인 자동차에서 또는 주행 환경에 근접하다고 할 수 있는 자동차 검사 기준 시 적용되는 25%의 부하를 준 상태에서 모든 부품이 정상적으로 작동되는 환경에서 발생하는 전자파를 측정하고 이를 근거로 한 전자파의 허용 기준 범위를 설정하는 것도 중요한 문제라고 할 수 있다.

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목차

목 차


표 목차 ⅳ
그림 목차 ⅴ
초록 x

Ⅰ. 서론 1
1. 연구의 배경 및 필요성 1
2. 연구의 과제 6

Ⅱ. 연구의 이론적 배경 10
1. 전자파 분류와 특성 10
2. 친환경 자동차 전자파 환경 영향에 대한 고찰 15
3. 자동차 전자파(EMC) 시험기준 18
4. 환경과 인체에 대한 전자파 기준 표준화 필요성 19
5. 친환경 자동차의 전자파 방사 노이즈 특성 20
6. 전기자동차 전자파(EMC) 품질에 관한 연구 방향 22

Ⅲ. 실험장비 및 방법 27
1. 실험장비 27
2. 전자파 실험조건 30
1) 전자파 실험 방법(전기자동차 BEV) 32
2) 전자파 실험 방법(가솔린 하이브리드 자동차 HEV) 34

3. 실험 방법 35
1) 공회전(Idle Mode) 시 35
2) 무부하(No load Mode) 정속(40km/h) 모드 시 35
3) 최대 부하(축 중의 25% 부하, 40km/h) 모드 시 36

Ⅳ. 실험 결과 및 고찰 39
1. 공회전 검사 모드 결과(Low Speed Idle Mode Test) 39
1) 전기자동차 PE(Power Electric) Room 구동(전기)모터 39
2) 전기자동차 실내 룸 41
3) 전기자동차 고전압 배터리 44
4) 전기자동차 무부하 공회전 측정 부위 연계 45
5) 가솔린 하이브리드 자동차 Engine Room 구동(전기)모터 46
6) 가솔린 하이브리드 자동차 실내 룸 47
7) 가솔린 하이브리드 자동차 고전압 배터리 50
8) 가솔린 하이브리드 자동차 무부하 공회전 측정 부위 연계 51

2. 무부하 정속주행모드 실험 결과(No load 40Km/h 측정) 52
1) 전기자동차 PE(Power Electric) Room 구동(전기)모터 52
2) 전기자동차 실내 룸 54
3) 전기자동차 고전압 배터리 57
4) 전기자동차 무부하 정속주행 측정 부위 연계 58
5) 가솔린 하이브리드 자동차 Engine Room 구동(전기)모터 59
6) 가솔린 하이브리드 자동차 실내 룸 60
7) 가솔린 하이브리드 자동차 고전압 배터리 63
8) 가솔린 하이브리드 자동차 무부하 공회전 측정 부위 연계 64

3. 최대 부하 주행모드 결과(축 중의 25% 부하, 40Km/h 측정) 65
1) 전기자동차 PE(Power Electric) Room 구동(전기)모터 66
2) 전기자동차 실내 룸 66
3) 전기자동차 고전압 배터리 70
4) 전기자동차 부하 주행 측정 부위 연계 71
5) 가솔린 하이브리드 자동차 Engine Room 구동(전기)모터 72
6) 가솔린 하이브리드 자동차 실내 룸 73
7) 가솔린 하이브리드 자동차 고전압 배터리 76
8) 가솔린 하이브리드 자동차 무부하 정속주행 측정 부위 연계 77

Ⅴ. 결론 78

부록 82
참고문헌 86
ABSTRACT 89

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