2050년에는 지구상에 약 100억 명의 인구가 함께 살아갈 것이라고 합니다.
가까운 미래에 이렇게 많은 사람들이 함께 생활하기 위해, 지금 전 세계는 다양한 부분에서 환경에 미치는 부하를 줄이고 지속가능한 사회를 실현하기 위해 노력하고 있습니다.
현재 이미 많은 국가에서 CO2를 저감하는 활동을 추진하고 있으며 일상에서 이동을 위해 사용된 엔진자동차※1 를 EV(전기자동차)로 전환하려는 움직임이 가속되고있습니다.

하지만 정작 우리 일상에서 더 주목되는 것은 현재 EV의 항속거리 ※2가 엔진차보다 짧다는 사실입니다. 항속거리라는 과제를 해결하고, 환경에 부담 없이 쾌적하게 이동할 수 있는 EV를 실현하기 위한 단서는 바로 이 기술에 있습니다.

※1 엔진자동차: 가솔린차량이나 디젤차량과 같이 엔진을 탑재한 차
※2 항속거리: 연료나 전력 등 에너지를 최대한으로 쌓은 상태에서 주행하는 거리

엔진자동차는 엔진에서 연료를 태우며 주행 에너지를 생산합니다. 그리고 그때 만들어진 열을 난방에 이용합니다. 한편, 엔진이 없는 EV는 주행 에너지와 난방 에너지를 각각 생성해야 하기 때문에 엔진자동차보다 많은 에너지를 만들어야 합니다.

예를 들면 겨울철 난방(전기히터식)을 킨 EV는 엔진자동차보다 많은 에너지를 소비하기 때문에 항속거리가 약 40%정도 줄어들게 됩니다. 게다가 추운 곳에서는 배터리 성능이 떨어지기 때문에 전력 소모 역시 극심해집니다. 결국, 기온이 낮은 곳을 주행하면 EV 항속거리가 더욱 짧아지는 것입니다.

날씨가 추운 곳에서 겨울철 항속거리를 늘리기 위해 차량 히터를 사용하지 않고 운전하는 운전자도 있습니다. 하지만 추운 곳일수록 자전거나 지하철이 아닌 자동차로 따뜻하고 쾌적하게 이동하고 싶은 법이죠.

'계절에 상관 없이 먼 거리까지 친환경적인 EV로 마음 편하게 드라이브 하고 싶다.' 라는 바람을 이루기 위해서는 주행 에너지를 유지하면서 난방에 필요한 에너지를 얼마나 만들어낼 것인가, 한정된 전지 에너지를 얼마나 효율적으로 사용할 것 인지가 핵심이 됩니다.

이 과제를 해결할 수 있는 것이 '히트펌프시스템(이하 히트펌프)'의 기술을 사용한 자동차 에어컨입니다.

히트펌프 기술을 사용한 차량 에어컨은 공기의 열을 이용하기 때문에 전기히터를 사용한 차량 에어컨과 비교하여 약 3배 정도 높은 에너지 효율로 실내 온도를 높일 수 있다는 특징이 있습니다. 그렇기 때문에 히트펌프를 탑재한 EV는 전기히터를 탑재한 EV보다도 긴 항속거리를 실현합니다.

또한 기온차가 크거나 습도가 높을 때는 안전을 위해 창문의 서리 방지를 막는 용으로 난방을 하는 등 다양한 상황에서 난방이 필요하지만 실외 기온변화가 큰 환경에서는 히트펌프 성능이 떨어지기 때문에 서리 방지가 잘 되지 않는 것이 단점이었습니다.

덴소는 이러한 과제를 해결하기 위해 기온이나 습도 등 각각의 조건에서도 난방 전력 소모를 줄이며 쾌적한 실내 환경을 만들 수 있는 히트펌프 개발을 지속했습니다. 목표는 추운 기후에서도 항속거리에 구애 받지 않고 쾌적하게 주행하는 것.

이 목표를 달성하기 위해 덴소는 냉매의 밀도를 높이는 제품을 개발했고, 이로써 영하 10도의 환경에서도 히트펌프를 통한 난방이 가능하게 되었습니다. 현재는 영하 20도 지역에서도 히트펌프를 탑재한 EV로 주행하기 위한 개발을 진행하고 있습니다.

또 하나의 과제였던 효율 높은 제습과 난방을 구현하는 것 역시 열에너지를 외부 기후의 상황에 맞추어 컨트롤하는 기술을 개발함으로써 해결했습니다. 습도가 높고 온도차가 큰 기후에서도 서리 없는 깨끗한 유리, 편안한 차량 실내 환경을 유지함으로써 안전한 주행을 즐길 수 있습니다.

외기의 온습도나 일조량의 영향을 받는 자동차 에어컨은 드라이브 중에도 시시각각 변하는 상황에 항상 적응할 수 있어야 합니다.
반면에 일반적으로 실내에서 사용하는 에어컨보다 사람과의 거리가 가깝고, 들이마시는 바람이 직접적이기 때문에 급격한 공조 변화를 피해야 합니다.
히트펌프 에어컨은 외기의 상황을 확인하면서 상황에 맞추어 섬세하게 열에너지를 컨트롤 해 실내의 온습도를 조정하기 때문에 항상 실내를 편안하게 유지할 수 있습니다.

히트펌프기술 개발을 담당하는 덴소 열매니지먼트개발부의 사이토 미츠요시씨는 쾌적함의 중요성에 대해 이렇게 이야기합니다.
"쾌적함은 양보할 수 없는 전제조건입니다. 친환경적이라고 해서 불편을 감수한다면 결국 환경을 위한 활동 역시 제대로 되지 않을 것입니다. 쾌적함을 잃지 않으면서 어떻게 해야 환경에 미치는 부하를 줄일 수 있을지 생각하며 노력하고 있습니다."

항속거리는 전기에너지를 보관하는 배터리 성능에도 관련이 있습니다.
배터리는 저온이나 고온에서 성능이 떨어지고, 전력소모 역시 심해집니다. 전력소모가 늘어나면 그만큼 항속거리가 줄어들기 때문에 배터리 성능을 유지하기 위해서는 적정한 배터리 온도를 유지하는 것이 중요합니다. 덴소는 히트펌프 시스템을 확장해 배터리를 적정 온도로 유지할 수 있도록 배터리 온도를 감시하고 조정하는 기능을 보완했습니다.
더불어 히트펌프 에어컨은 전기히터 에어컨보다 약 3배 높은 에너지 효율로 따뜻한 공기를 사용할 수 있기 때문에 보다 적은 전력으로 배터리 성능 저하를 막을 수 있습니다.
덴소의 히트펌프는 각각 외부 기온에서도 배터리의 기온을 섬세하게 조절하면서 성능을 유지하고, 전력 소모를 막아 EV의 항속거리를 연장했습니다.
혹독한 기후환경에서도 평소와 같은 에너지로 보다 먼 곳까지 달릴 수 있도록 덴소는 모빌리티 기술을 종합적으로 활용하며 개발을 추진하고 있습니다.