COLUMN

하이퍼카도 전기차 시대

현실로 한 발짝 다가온 람보르기니의 전기 하이퍼카

2020.02.11

람보르기니 테르조 밀레니오 콘셉트카

 

2017년 11월에 선보인 람보르기니 테르조 밀레니오 콘셉트카를 기억하시는지? 이 디자인 습작은 람보르기니가 미래 전기 하이퍼카의 모습을 어떻게 구상하고 있는지 보여줬다. 이 디자인은 람보르기니가 매사추세츠 공과대학(MIT) 화학 및 기계공학부와 연구 협력관계를 맺은 것과 함께 발표됐다.

 

고성능 람보르기니보다 훨씬 무거운 수백 kg짜리 배터리가 부담스럽다면 아무리 전기 하이퍼카라도 진정한 람보르기니가 될 수 없다. 람보르기니가 해결책으로 고안한 아이디어는 전통적인 화학 배터리 대신 ‘슈퍼커패시터’라고 불리는 슈퍼 축전지를 쓰는 것이다.

 

슈퍼커패시터는 많은 에너지를 빠르게 저장하는 데 대단히 효율적이지만, 오랜 시간 에너지를 저장하는 데에는 별로다. 고성능 전기차의 회생제동 기능이 얼마나 강력하게 작동하느냐 또는 얼마나 빠르게 충전한 전력을 활용하느냐와 관계없이, 적절한 크기의 슈퍼커패시터는 화학 배터리처럼 과열되지 않고 전력을 받아들이고 내보낼 수 있다. 게다가 성능 저하 현상이 일어나지 않으면서 빠른 충전과 방전 과정을 수백만 번 반복할 수 있다.

 

람보르기니 테르조 밀레니오 콘셉트카

 

람보르기니와 MIT는 슈퍼커패시터의 에너지 저장 용량을 4년 내에 세 배로 키우는 것을 연구 목표로 정했다. 불과 2년 뒤 개발팀은 용량을 두 배로 늘릴 수 있는 소재를 고안했다. 그리고 여전히 용량을 늘리기 위해 힘쓰고 있다. 지금까지 연구는 람보르기니와 MIT 엔지니어가 특허를 출원할 만큼 중요한 것으로 여겨진다. 이 특허는 슈퍼커패시터에 담기는 분말 소재의 화학과 기하학의 특성에 관련된 것이다.

 

이번 특허 발표는 기술 연구 단계의 중요한 이정표를 나타내지만, 개발 단계는 아직 시작되지 않았다. 여기에는 분말을 금속 전극 띠에 붙일 접착제 또는 결합제를 결정하는 일, 소재를 말거나 접어 원통형이나 파우치 형태로 생산하는 기법, 기계적 시험과 수명 주기 시험에 관한 것이 포함된다.

 

시안에 들어간 슈퍼커패시터는 다공성 활성탄소를 사용한다. 여기에는 전기 이온이 달라붙을 수 있는 나노 크기의 주머니 수십억 개가 들어 있다. 새로운 분말은 니켈, 구리, 분자 탄소로 이뤄진 금속 유기 골격구조(MOF) 화합물로 구성된다. 과거의 MOF들은 전기를 전도할 수 없었지만, 지금은 전기 전도가 가능하고, 같은 부피와 무게의 분말 안에 대략 두 배 표면적으로 원소와 분자들을 배열할 수 있는 새로운 방법 덕분에 에너지 밀도가 두 배로 늘어난다. 표면적이 ‘1g당 수십만 m2’에 이른다. 주목할 점은 논의가 되는 원소들이 모두 풍부하고 제조 기법이 시안의 슈퍼커패시터와 비슷해야 하기 때문에 비용이 비싸서는 안 된다는 것이다.

 

슈퍼커패시터의 생김새는 영화 <백 투 더 퓨쳐> 속 드로리안의 시간이동장치(타임머신)와는 전혀 다르고, 전기 하드웨어가 이렇게 멋질 수도 있다는 점에서 MIT의 수준을 나타낸다.

 

에너지 밀도가 지금의 두 배가 되더라도 하이퍼 전기차는 슈퍼커패시터만으로 달리지 못할 수 있다. 화학 배터리 저장장치는 여전히 필요할 것으로 예상된다. 람보르기니는 MIT 기계공학부와 협력을 통해 반도체 배터리 저장장치를 차체에서 충돌 취약성이 가장 낮은 부분의 중앙에 있는 탄소섬유 구조에 결합하는 방법을 연구하는 중이다. 결합하는 대신 일체형으로 만드는 방식은 안전성을 높이고 크기와 무게를 줄일 수 있는 확실한 방법이다. 개발팀은 아직 특허를 얻을 수 있는 단계에 이르지 못했고, 진행 상황에 관한 정보도 공개하지 않았다.

 

하지만 두 개의 구조적 탄소섬유 층과 연결된 탄소 나노튜브와 관련 있다는 것만큼은 확실하다. 서로 교차하는 나노튜브들은 양극과 음극 역할을 하는데, 이들은 반도체 전해질로 분리되기 때문에 누출되는 정보가 전혀 없다(MIT는 이 공간에 여러 프로그램을 진행하고 있으며, 출력을 최적화한 슈퍼커패시터를 넣으면 전해액을 에너지 저장용으로 최적화할 수 있다고 한다). 람보르기니 CEO 스테파노 도메니칼리는 미래의 연구 프로젝트를 ‘소리의 영역에 있다’며 숨겨왔는데, 우리의 호기심을 자극하려는 수수께끼 같은 암시였던 셈이다.

 

 

 

 

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CREDIT

EDITOR : Frank MarkusPHOTO : 람보르기니

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