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충전건
충전건은 전기자동차, 수소자동차의 전력을 넣는 건(gun) 형태의 충전기 머리 부분이다. 충전총이라고도 부른다. 2014년에 LPG 자동차에 가스를 충전하는 충전건이 개발되었으며, 보통 내연기관 자동차에는 기름을 넣는 주유건이 있다. 전기자동차의 전력을 넣는 입구와 그 위의 덮개 부분은 충전구이다.
종류[편집]
수소충전건[편집]
수소충전건은 수소자동차의 수소충전 주입을 위해 사용하는 충전건이다. 수소가스 충전 시에 평균‑37℃에서 ‑40℃순간냉각되며서 디스펜서의 충전건을 통하여 수소자동차에 충전된다. 수소충전건은 일반 주유하는 건과 비슷하지만, 연결되는 부위가 차량에 있는 연결부를 잡는 방식으로 되어 있어 충전 시에 건 안쪽이 차량 쪽과 함께 얼어서 쉽게 빠지지 않는 경우가 발생할 수도 있다. 건이 어는 이유는 줄-톰슨 효과 때문이며, 압축된 기체가 가느다란 구멍을 통해서 내뿜어질 경우에 갑작스럽게 팽창되어 온도가 오르거나 내리는 현상이 발생하고 건 주변에 있는 수증기가 달라붙어 얼게 되는 것이다. 겨울에는 공기 중에 수증기가 거의 없어 오히려 얼어붙지 않으며, 여름에는 핫팩을 사용할 수도 있다. 충전건을 녹이는 대부분의 방법은 안전하게 녹인 다음 빼내는 방법이 있다. 이에 충전이 완료되었더라도 건이 녹을 때까지 기다려야 하는 경우가 생기기 마련이며, 자신의 앞차가 얼었다면 한참을 기다려야 할 수도 있다는 단점이 있다. 충전건 결빙문제 해결책으로 해빙용 스프레이, 에어건 퍼지, 전기 드라이어 등이 쓰이고 있다. 하지만, 스프레이는 환경오염을 유발하고 에어건 퍼지는 에어컴프레서를 고동해야 하며 전기 드라이어는 감전 등의 문제로 작업에 어려움이 있다. 이에 충전건은 대기 상태로 노출되어 결빙되면서 충전 후 결빙에 의한 얼음 때문에 고착되어 충전건이 탈착 안 되는 문제점을 해결하고자 수소가스충전건 결빙방지 장치가 개발되었다. 디스펜서를 통과한 수소가스는 충전건을 통하여 수소자동차 가스 주입부에 연결 후 바로 충전 시작되며, 약 3분에서 6분 정도 충전 시에 충전건은 대기 중에 노출된 상태로 충전한다. 이는 대기 중 수분과 충전건 내부의 수소 온도에 의하여 충전건 주변에 성에가 발생하고, 증가된 성에는 결국 충전건과 가스 주입구 연결 부분에 얼음결정체로 결속된 것을 무동력으로 해동하여 충전건을 즉시 장착 및 탈착 가능한 시스템으로 전환되도록 ㈜삼정이엔씨(SamJung enc)가 고안한 무동력방식의 특허기술이다.[1] 2019년 기준 수소충전건 대부분이 독일 브랜드이며, 수입 시 1,500만 원 이상 고가의 제품이다. 한국에서는 2018년도부터 만들어진 충전소의 충전건 노즐의 고장이 빈번하게 일어나고 있다. 이는 입찰가가 저렴한 단종된 제품을 주로 사용했기 때문이다. 하지만, 독일산 충전건은 겉이 아닌 내부가 어는 원리만 잘 알고 있다면 얼음이 얼어도 1분 내외에서 탈착이 가능하다는 장점이 있다.[2]
- 순환계통
- 수소자동차 운행 중에 발생하는 폐열인 냉각수를 이용한 구성으로서 기존냉각수 라인 이외 수소 연료 주입구 방향으로 입구 측은 엔진룸에서 나오는 것을 연결하고 출구 측 배관 2개는 기존냉각수라인에 병렬 연결한다.
- 수소충전 연료주입구 테두리 주변에 약8파이정도 히팅코일을감고 그주변은 단열처리한다.
- 히팅코일 입구 측은 12V 전자밸브를 장착하여 수소연료주입을 위하여 주입구도어 오픈 시 자동으로 12V 전자밸브는 열림으로써 히팅된 냉각수가 통수되면서 서서히 따뜻한 정도로 주변은 승온된다.
- 수소가스충전 중에는 시동 정지되므로 엔진룸에 있는 고온의 냉각수는 입구 측 전자밸브 열림으로 기압 차 때문에 히팅코일순환되고 순환된 냉각수는 라지에타(응축수측)로 자연 회수되어 연속 기압 순환이 이뤄짐으로써 충전건 주입구 부분은 무동력으로 결빙방지가 가능하다.[3]
TK17H2[편집]
TK17H2 제품은 세계적인 특수가스용기용 밸브제조회사인 일본의 하마이(Hamy)가 출품한 수소디스펜서의 로리호스 끝단에 연결하는 충전건이다. 70㎫의 압력으로 충전할 수 있는 이 제품은 일본고압가스보안협회(KHK)로부터 승인받았다. 온도범위는 영하 40℃에서 영상 80℃까지이며, TK17H2의 충전노즐은 오장착방지구조로 설계했다. 높은 밀착성을 구현하는 등 안전성이 뛰어나고 조작이 편리하여 유럽과 일본의 수소충전업계에서 품질을 인정받고 있다. 기존의 가솔린주유소 노즐과 비슷하게 이용할 수 있는 충전노즐은 사용하는 가스 종류나 압력범위로 고정되는 접속 상황에 의해 충전작업이 잘못되지 않도록 안전하게 설계되었으며, 한손으로 잡는 그립핸들로 구성 되어 있어 보다 나은 조작성을 제공한다. 또한, 호스와의 접속부분이 250°회전할 수 있어 충전작업을 원활하게 할 수 있다. 충전구에 고정한 적외선통신기에 의해 안전하면서도 빠른 충전이 가능하다는 특징도 있다. TK17H2 충전건은 용기와 확실하게 접속한 경우에만 수소가 차에 충전되도록 했으며, 어떤 사람이든 수소를 안심하고 충전할 수 있다. 유럽압력기기지침(PED) 2014/68/EU 인증도 받은 바 있다.[4]
LPG 충전건[편집]
LPG 충전건은 2014년에 메가테코에서 개발한 LPG 자동차 충전소용 충전건이다. 한국가스안전공사로부터 LPG 자동차 충전소용 충전건에 대한 제품 검사를 통과했으며, LPG 자동차 충전소에서 가스를 충전하는 과정에서 기존에 사용해오던 제품인 퀵카플러의 탈부착을 원활하게 하도록 하기 위해 바르는 그리스가 차량 연료기 계통으로 유입되는 것을 차단한다. 기존의 퀵카플러형 충전기는 양손을 사용하여 충전원의 숙련도가 떨어져 손가락 부상을 당하기 쉬었으며, 부정확하게 체결하거나 탈거하면 누출 양이 많아져 가스폭발의 위험성 및 충전요금으로 운전자의 갈등 요인이 되어 왔다. 특히, 체결과정에서 오링이탈로 발생한 누출 가스에 스파크나 정전기가 일어날 경우에는 가스폭발과 화재의 위험성이 동반되었다. 이에 메가테코의 LPG 충전건은 충전소에서 일반적으로 사용되고 있는 퀵카플러에서 문제점으로 지적되고 있는 과다한 가스누출과 볼밸브의 핸들을 제거했다. 충전하는 관행인 퀵카플러 탈부착 과정에서 오링이 이탈되거나 스파크 발생 등을 근본적으로 차단하여 가스 사고에 선제적으로 대응할 수 있도록 설계된 세계 최초의 특허 신제품이다. LPG 충전건은 KGS AA212 코드에서 요구하는 안전기준 외에도 이중밀봉 장치를 도입하여 가스누출에 대한 안전성도 더욱 강화했다. 또한, 충전소에서 충전 편의를 위해 관행적으로 볼밸브의 핸들을 제거해 사용하던 것을 원천차단하기 위해 퀵 커플러와 볼밸브 일체형으로 개발하고 한 손으로 충전할 수 있는 경량구조로 변경해 사용이 간편하다. 충전소에서 사용 중인 퀵카플러의 탈부착을 매끄럽게 하기 위해 사용되는 그리스가 LPi 연료분사방식 LPG 자동차에 유입되면 연료라인을 막는 문제를 해결하기 위해 윤활성과 절연성이 뛰어난 플라스틱 소재를 사용해 그리스가 유입되는 일이 없다. 메가테코의 LPG 충전건은 LPG 자동차 충전소에서 사용 중인 퀵카플러에서 오링 이탈에 따른 LPG 누출과 이로 인한 가스폭발 또는 화재 발생 우려와 가스누출 등에 따른 충전작업의 비효율성 문제를 해결한 제품이다.[5]
전기충전건[편집]
전기자동차용 충전건은 전기자동차의 전기 충전 주입을 위해 사용하는 충전건이다. 이 충전건은 우천 시에도 충전구 내부로 들어오는 액체류가 드레인 홀인 배수 구멍으로 배출되는 구조를 통하여 감전을 예방한다. 또한, 충전기에 흐르는 전기가 사용자와 직접 닿을 수 있는 구조가 아니며, 비가 오는 날 관련 시설을 이용한다고 해서 감전이 될 일은 없다. 하지만, 낙뢰가 발생할 경우에는 충전을 피해야 한다. 번개가 전력선으로부터 유입되어 번개에 의한 짧은 고전압이 전선을 타고 흐를 수 있기 때문이다. 그럼에도 급속충전기에 탑재된 내부 변압기와 피뢰기가 고전압을 막아 큰 문제는 없다. 단, 전기자동차 운전자의 사소한 습관 하나가 사고로 이어지는 경우가 있다. 기름 주유 시에 주유건에 해당하는 전기자동차 충전건을 보관함에 놓지 않는 경우이다. 바닥에 방치하여 물이 들어가게 되면 누전이 되기도 하며, 충전건에 물이 들어간 상태로 충전을 하면 폭발 위험이 있다. 충전건 안쪽 핀 부분에 물기가 없는지 확인하고 털어주면 아무런 문제도 발생하지 않는다. 전기자동차를 두고 공포심을 가질 필요는 없으며, 결국 모든 사고는 사용자의 부주의로 인한 것이다.[6]
각주[편집]
- ↑ 최인영 기자, 〈(주)삼정이엔씨 수소충전건 결빙 막는 무동력장치 개발〉, 《가스신문》, 2021-02-04
- ↑ 대한민국응새, 〈수소충전소 충전기 충전건 노즐〉, 《네이버 블로그》, 2019-07-13
- ↑ 삼정이엔씨, 〈수소가스 충전건 결빙 방지장치 특허획득〉, 《네이버 블로그》, 2021-01-15
- ↑ 한상열 기자, 〈日 하마이, 수소충전건 ‘TK17H2’ 출품〉, 《가스신문》, 2017-03-13
- ↑ 조대인 기자, 〈메가테코, LPG車 충전소용 충전건 출시·판매〉, 《투데이에너지》, 2014-06-10
- ↑ 김혜란, 〈폭우에 전기차 감전?…"과장된 공포지만 기본수칙 지켜야"〉, 《UPI뉴스》, 2020-08-04
참고자료[편집]
- 최인영 기자, 〈(주)삼정이엔씨 수소충전건 결빙 막는 무동력장치 개발〉, 《가스신문》, 2021-02-04
- 삼정이엔씨, 〈수소가스 충전건 결빙 방지장치 특허획득〉, 《네이버 블로그》, 2021-01-15
- 한상열 기자, 〈日 하마이, 수소충전건 ‘TK17H2’ 출품〉, 《가스신문》, 2017-03-13
- 조대인 기자, 〈메가테코, LPG車 충전소용 충전건 출시·판매〉, 《투데이에너지》, 2014-06-10
- 김혜란, 〈폭우에 전기차 감전?…"과장된 공포지만 기본수칙 지켜야"〉, 《UPI뉴스》, 2020-08-04
- 대한민국응새, 〈수소충전소 충전기 충전건 노즐〉, 《네이버 블로그》, 2019-07-13
같이 보기[편집]
