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차세대 에너지 저장장치를 위한 첨단 커넥터 솔루션

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글/데이빗 파이크(David Pike)

제공/마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)

인류와 에너지의 관계가 변화하고 있다. 새롭고 흥미로운 에너지 저장 기술 덕분에 소비자들은 처음으로 자신들이 필요로 하는 에너지 수요를 제어할 수 있게 되었다. 가정이나 기업에서는 태양열, 풍력 발전 등의 재생 가능한 솔루션을 활용함으로써 환경에 미치는 영향도 줄일 수 있다(그림 1).

신재생 에너지원은 소비자가 기존 에너지 그리드에 대한 의존도를 줄일 수 있는 방법을 제시하지만, 이를 활용하기 위해서는 몇 가지 과제들을 해결해야 한다. 재생 가능 에너지원의 효율은 구성 요소에 따라 달라지며 에너지 공급량은 변동될 수 있다. 기존의 에너지 그리드는 화석 연료를 사용하여 이 같은 공급 변동성에 대처해왔지만, 오늘날에는 우리 사회가 탈탄소 경제로의 전환을 모색함에 따라 이제는 화석 연료 사용에 대한 대안을 마련할 필요가 생겼다.

에너지 소비자들은 공급 변동과 최대 수요량 사이의 격차를 해소하기 위해 첨단 에너지 저장 솔루션(ESS)으로 눈을 돌리고 있다. 에너지 저장은 미래의 글로벌 에너지 경제에서 핵심 역할을 할 것이며, 장기 및 단기 저장 솔루션 모두 각각의 역할을 수행할 것이다.

오늘날 배터리 기술의 발전은 주로 전기 자동차(EV)의 성장에 의해 주도되고 있으며, 소비자가 수요 변화에 유연하게 대처할 수 있는 단기 저장 솔루션에 새롭고 흥미로운 가능성을 제시한다. 가정용 및 산업용 애플리케이션에서 고정형 배터리는 일상에 필요한 전력을 공급하는 그리드에 안정성을 제공할 것이다.

이를 보다 전략적으로 활용하기 위해 에너지 공급회사들은 발전량이 적은 시기에 즉각적인 에너지원을 제공할 수 있도록 다양한 기술을 활용하는 장기 에너지 저장 시스템으로 전환하려 하고 있다. 여기에는 수력 발전이나 새롭게 부상 중인 P2X(Power-to-X, 풍력 태양광 등 재생 에너지로 생산된 친환경 전기로 물을 분해해 그린수소와 암모니아, 메탄올 같은 합성연료를 생산하는 것) 분야 등의 기계적 요소가 포함될 수 있으며, 이로써 신재생 에너지를 통해 수소를 생산한 다음, 차후 사용할 수 있도록 비축할 수 있게 될 것이다.

가장 중요한 변화 중 하나는 이 같은 에너지 저장 솔루션의 분산 특성이다. 기존 그리드에서는 에너지를 가장 효율적으로 공급하려면 중앙에서 에너지를 생성한 후 이를 전선, 인버터, 변압기 등 방대한 인프라를 통해 분배해야 했다. 하지만 이제 기업들은 이 새로운 에너지원과 저장시스템을 에너지 수요처 가까운 곳에 설치하여 에너지를 공급할 수 있다. 이렇게 되면 머지않아 우리는 다양한 분야에서 이 같은 장치들을 볼 수 있을 것이다.

앞서 언급한 장치들은 가정 환경에서부터 쉽게 찾아볼 수 있을 것이다. 대형 사이즈의 고정형 배터리 솔루션은 전 세계 가정집에서 흔히 볼 수 있을 만큼 보편화할 것이며, 이는 다양한 위험 요인들로부터 보호될 것이다(그림 2). 그러나 이는 가정용 이외의 훨씬 더 광범위한 분야에서 사용될 것이며, ESS 장치는 다양한 환경과 산업을 위한 표준이 될 것이다. 이러한 산업용 환경은 안전하고 안정적인 전원 연결을 위해 해결해야 할 과제를 안겨준다. 언젠가는 ESS 장치에서 1,000V의 전압과 300A 이상의 전류가 취급되는 날이 올 것이다. 그러기 위해서는 전원 연결뿐 아니라 그 이상의 문제가 해결되어야 할 것이다. 가정용이든 산업용 설계이든 오늘날의 ESS 장치는 고속 통신을 요구하며, 이는 사용자가 성능을 모니터링하고 제어할 수 있도록 만들어줄 것이다.

원격지에 설치된 ESS 장치의 경우, 커넥터는 우수한 전기적 안전성과 신뢰성을 갖추어야 할 뿐만 아니라 물이나 기타 오염물의 침투로부터 보호할 수 있어야 한다. 또한 잦은 온도 변화를 견뎌야 하며 햇빛으로 인한 손상도 견뎌야 한다. 따라서 재생 에너지나 에너지 저장 산업에 사용하기 위한 커넥터는 이 같은 조건 속에서도 안정적으로 작동할 수 있어야 한다.

엔지니어들은 솔루션을 선택할 때 IP 등급을 참고하여 혹독한 환경에 적합한 커넥터 등 다양한 부품을 식별한다. IP 등급은 보호 수준을 나타내기 위해 두 자리 코드를 사용한다. 방진 시스템을 갖춘 장소에서 작동하는 장치들은 IP65 등급이나 가벼운 분무, 소나기 정도 수준에 대한 내성이면 충분할 것이다. 그러나 장시간 물에 잠기는 장비들은 IP68 등급의 방수 방진 기능을 갖춰야 하며, 어떤 장비들은 높은 수압도 견딜 수 있어야 할 것이다. 이 같은 조건에 요구되는 등급은 IP69K이며, 여기서 K는 동적 압력에 대한 노출을 의미한다.

암페놀의 에너지 저장 솔루션

암페놀(Amphenol)은 에너지 시장에 우수한 성능을 제공하는 보호 커넥터 제조와 관련하여 수십 년의 경험을 보유하고 있다. 전력 및 데이터 애플리케이션용 커넥터를 보유한 암페놀은 첨단 에너지 저장 솔루션을 위한 다양한 커넥터 솔루션을 제공한다.

배터리는 에너지 저장 솔루션에 있어 중추적인 역할을 담당할 것이다. 암페놀의 FlexLock® 제품군은 FPC (flexible printed circuit)-대-보드 애플리케이션을 위한 커넥터 제품을 제공한다. FlexLock은 2.54mm의 피치와 접점당 3A 정격 전류를 자랑하며, 자동차 시장에서 요구하는 엄격한 요건들을 충족한다. FlexLock은 높은 수준의 신뢰성과 많은 회로수, 우수한 전류 용량을 갖추고 있어 에너지 저장 애플리케이션에 이상적이다.

암페놀의 또 다른 전원 커넥터 솔루션인 Minitek MicroSpaceXS™ 제품군은 회로당 전류 용량이 4A이며, 결합 주기가 100회인 크림프-대-와이어이다. FlexLock 제품군과 마찬가지로, MicroSpaceXS 제품군은 USCAR-T2V2 인증을 준수하며, 혹독한 자동차 환경에도 적합하다. 이 제품들은 열악한 환경에서 사용할 수 있도록 IP68 등급의 방수 버전 제품으로도 제공된다.

Minitek® MicroSpeed 1.00mm 보드-대-보드 커넥터 제품군은 최신 커넥티드 에너지 시스템의 높은 데이터 요구 사항을 충족하기 위해 초당 최대 25Gbps의 통신 속도를 지원한다. MicroSpeed의 로우 프로파일 및 1.00mm 피치는 차폐 설계를 비롯해 우수한 전자파 적합성(EMC) 성능을 제공하며, 미래 에너지 네트워크의 주축으로 활약할 커넥티드 인프라에 이상적이다.

[그림 3] 암페놀의 FlexLock® FPC-대-보드 커넥터는 높은 수준의 신뢰성과 많은 회로수, 우수한 전류 용량을 갖추고 있어 에너지 저장 애플리케이션에 이상적이다. (출처: 마우저)

맺음말

탄소중립 경제로의 전환을 추구함에 따라, 많은 사람들이 기존의 화석 연료 에너지원 대신 재생 가능한 에너지원을 찾는 추세이다. 최신 에너지 저장 솔루션은 이 같은 변화에 있어 핵심적인 역할을 할 것이며, 커넥터는 이러한 시스템을 구성하는 필수 요소가 될 것이다. 암페놀은 마우저와 협력하여 새로운 에너지 경제에 이상적인 우수한 기능을 갖춘 광범위한 커넥터 제품을 제공한다. 암페놀이 제공하는 Plugged In 비디오 시리즈를 통해 보다 다양한 배터리 관리 및 에너지 저장 솔루션을 확인할 수 있으며, 이를 통해 암페놀의 커넥터 제품과 기술에 대한 유용한 통찰력을 얻을 수 있을 것이다. 

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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