[비즈월드] #1. 모터의 회생 제동 토크를 제어하여 유압 제동의 오차를 보상함으로써, 제동 및 감속 시 충격을 저감시키고, 제동력 크로스 상황에서 제동력 불일치로 인한 운전성 저하의 문제가 발생하는 것을 방지. (현대자동차-기아자동차, 2018년 2월 20일 출원(출원번호 제1020180019815호), ‘친환경자동차의 제동 제어 장치 및 방법’)

#2. 구동 모터를 구비한 친환경 자동차 및 그를 위한 제동 제어 방법에 관한 것으로, 회생 제동량을 극대화시킬 수 있도록 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜과 구동 모터 사이에 구동력 분배기가 배치된 사륜 구동 친환경 자동차의 제동 제어 방법. (현대자동차-기아자동차, 2019년 10월 29일 출원(출원번호 제1020190135385호), '친환경 자동차 및 그를 위한 제동 제어 보정 방법')

#3. 배터리관리시스템 고장 시 전기적으로 배터리의 과충전을 방지할 수 있는 2차 보호 기술로서, 에너지 밀도, 출력 밀도 증대에 따른 과충전 위험성을 근본적으로 개선. (현대자동차-기아자동차, 2016년 7월 5일 출원(출원번호 제1020160084848호), 2차례 보정에도 불구하고 2018년 8월 8일 거절결정, ‘환경차량용 배터리 과충전 방지 장치’)

#4. 회생 제동을 위한 주행 모드의 제어가 지연되는 것을 방지할 수 있으며, 회생 제동량의 조절을 위한 제어와 회생 제동을 위한 주행 모드 제어를 독립적으로 수행. (현대자동차-기아자동차, 2019년 10월 18일 출원(출원번호 제1020190130199호), ‘회생 제동 제어 장치’)

위 4건의 출원 특허는 각각 회생제동 시스템 관련으로 #1은 모터 제어 기술, #2는 제동력 분배 제어 기술, #3은 배터리 제어 기술, #4는 스마트 회생제동 시스템 관련이다.

이미 많은 업체가 전기차와 수소차 등 친환경 차량을 양산·판매하고 있다. 이런 가운데 전기차 등 친환경 자동차에 적용되는 회생제동 기술 관련 특허의 출원은 오히려 감소한 나타났다.

회생제동 기술이란 현재까지 내연기관 차량에 사용되는 제동장치는 브레이크 패드가 바퀴에 직접 마찰을 가해 그 힘으로 속도 등을 통제하는 방식이었다. 

그러나 최근 전기차 제품의 경우 마찰열로 소모되는 에너지를 배터리에 저장해 재활용하는 회생제동 방식이 도입되고 있다. 

다만 최근의 전기차에서도 회생제동 시스템과 함께 차량의 급제동이나 정지 때는 기존의 마찰제동방식을 제한적으로 동시 사용하고 있다.

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

13일 특허청에 따르면 회생제동 시스템에 관한 국내 특허출원이 지난 11년간 총 338건이었으며, 2010년 이후 관심 대상이 되면서 관련 특허도 붓물을 이뤘다.
 
실제로 2010년 18건이던 회생제동 관련 특허의 출원은 20111년 27건으로 늘었고 2012년에는 2013년에는 13건에 불과했다. 그러던 것이 2014년에는 54건으로 급증했고 2018년과 2019년 각각 44건 등으로 매년 40건가량의 특허 기술이 나왔다. 

이런 추세는 지난해 들어 다소 추춤해 2020년 2월 말까지 단 9건이 출원되는데 그쳤다. 물론 집계된 출원 건수는 기간이 짧아 변동될 가능성은 크다. 

해당 기간 관련 출원을 가장 많이 내놓은 곳은 전체 출원 건수의 절반 수준(45.9%)인 155건을 선보인 현대자동자동차였다. 이어 만도(20건, 5.9%), 현대모비스(18건, 5.3%) 등 국내 대기업이 해당 분야의 출원을 주도했다.

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 출원됐다.  

이런 가운데 최근에는 회생제동 시스템이 적용된 차량의 승차감 문제가 주요한 해결해야 할 과제로 대두되고 있다고 특허청 측은 설명했다.

회생제동 시스템은 연비개선 등의 장점은 있지만 저속에서 빈번한 제동과 급제동 때 승차감 저하 등의 단점도 가지고 있다.

이 때문에 최근에는 센서를 활용해 도로면 경사, 전방 차량의 속도나 거리 차이에 대한 정보를 얻고, 이를 통해 회생 제동량을 스스로 결정하는 스마트 회생제동 시스템에 대한 기술이 많이 개발되고 있다고 한다.

스마트 회생제동 시스템은 불필요한 브레이크 조작을 줄여 운전자의 피로도를 낮추고 가속 페달만을 사용해 가속과 회생제동을 오가며 주행할 수 있는 편의성도 제공할 수 있을 것으로 예상되고 있다.

김병찬 특허청 심사관은 “회생제동 시스템은 연비개선 등의 여러 장점이 있지만 운전자의 승차감 향상 문제는 개선해야 할 주요과제이다”면서 “이런 문제를 해결하기 위해 연구개발 및 지식재산권의 확보가 앞으로의 기업 경쟁력 강화의 핵심적 요소가 될 것이다”라고 내다봤다.