▲ 회생제동 시스템 / 자동차가 주행 시에 가지고 있는 운동 에너지를 감속 시에 전기 에너지 형태로 배터리에 일시 축적하였다가 발진, 가속 시 재사용하는 시스템* 출처 : 전동식 제동 시스템 기술동향 및 시장분석(2017, 한국과학기술정보연구원)  © 특허뉴스

특허청은 회생제동 시스템에 관한 국내 특허출원이 지난 11년간 총 338건이었으며, 2010년 18건에서 2019년 44건으로 증가했다고 13일 밝혔다.

회생제동 시스템은 1960년대 미국 자동차 제조사인 ‘아메리칸 모터스’에서 처음 고안되어 철도차량에 먼저 적용되었으나, 최근에는 배터리가 사용되는 전기차가 확대 보급되면서 연비개선을 목적으로 폭넓게 이용되고 있다.

내연기관 차량에 사용되는 제동장치는 마찰방식이나, 최근 전기차의 경우 마찰열로 소모되는 에너지를 배터리에 저장하여 재활용하는 회생제동 방식이 도입되고 있다. 다만, 최근의 전기차에서도 회생제동 시스템과 함께 차량의 급제동이나 정지 시 마찰제동방식은 제한적으로 사용되고 있다.

특허청에 따르면, 현대자동차(155건, 45.9%), 만도(20건, 5.9%), 현대모비스 (18건, 5.3%) 등 국내 대기업이 출원을 주도하고 있는 것으로 나타났다.

기술별로는 마찰제동과 회생제동의 원활한 전환을 위해 모터를 제어하는 기술(118건, 34.9%), 각 바퀴에 적절한 제동력을 분배하기 위한 제어 기술(98건, 29.0%), 배터리가 과충전 되는 것을 방지하기 위한 배터리 제어 기술(81건, 24.0%) 등이 많이 출원되고 있다.

최근에는 회생제동 시스템이 적용된 차량의 승차감 문제가 주요한 해결해야 할 과제로 대두되고 있다.

회생제동 시스템은 연비개선 등의 장점은 있으나, 저속에서 빈번한 제동과 급제동 시 승차감 저하 등의 단점도 가지고 있다.

▲ 회생제동 시스템 기술 예시(자료제공=특허청)  © 특허뉴스

▲ 회생제동 시스템 기술 예시(자료제공=특허청)  © 특허뉴스

이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근 센서를 활용하여 도로면 경사, 전방 차량의 속도나 거리 차이에 대한 정보를 얻고, 이를 통해 회생 제동량을 스스로 결정하는 스마트 회생제동 시스템에 대한 기술이 많이 개발되고 있다.

스마트 회생제동 시스템은 불필요한 브레이크 조작을 줄여 운전자의 피로도를 낮추는 한편, 가속 페달만을 사용하여 가속과 회생제동을 오가며 주행할 수 있는 편의성도 제공할 수 있을 것으로 보인다.

특허청 김병찬 심사관은 “회생제동 시스템은 연비개선 등의 여러 장점을 가지나, 운전자의 승차감 향상 문제는 지속적으로 개선해야 할 주요과제” 라며, “이러한 문제를 해결하기 위해 향후 지속적 연구개발 및 지식재산권 확보가 앞으로의 기업 경쟁력 강화의 핵심적 요소가 될 것”이라고 밝혔다.