신에너지 차량에 세라믹 부품 적용

자동차 산업이 지속적으로 발전하고 자동차의 환경 보호, 에너지 절약, 안전 및 편안함에 대한 사람들의 요구가 높아짐에 따라 자동차 소재도 끊임없이 변화하고 있습니다. 특히 전동화의 물결 속에서 자동차의 시스템 설계는 큰 변화를 겪었으며, 첨단 세라믹 소재가 신에너지 자동차 부품에 서서히 적용되기 시작하고 있습니다.

신에너지 자동차의 세라믹 소재 세라믹 기판
전기차에서 고출력 패키징 소자는 차량 속도 조절과 교류 및 직류의 저장·변환에 결정적인 역할을 합니다. 고주파 열 사이클은 전자 패키징의 방열 성능에 엄격한 요구 사항을 제시합니다. 동시에 작동 환경의 복잡성과 다양성으로 인해 패키징 소재는 지지 역할을 수행할 수 있도록 우수한 열충격 저항성과 높은 강도를 갖춰야 합니다.

가장 널리 사용되는 세라믹 기판은 Al2O3, BeO, SiC, Si3N4, AlN 등입니다. 이 가운데 질화규소는 높은 열전도율과 높은 신뢰성 등 종합적인 특성이 우수한 최고의 세라믹 기판 소재로 국내외에서 인정받고 있습니다. 그러나 전반적으로 열전도율, 내마모성, 기계적 특성 등의 측면에서 볼 때 Si3N4와 AlN 세라믹 기판은 앞으로 주목할 만한 기판 소재가 되었습니다.

세라믹 릴레이
전기 제어 기술은 신에너지 자동차와 에너지 절약형 전기차의 발전 수준을 나타내는 중요한 지표입니다. 고전압 직류 세라믹 릴레이는 전자 제어 시스템의 핵심 부품입니다. 고전압 직류 진공 릴레이에서는 금속과 세라믹으로 밀봉된 진공 챔버 안에서 세라믹 절연체가 가동 접점 어셈블리와 푸시로드 사이에 미끄럼 방식으로 연결됩니다. 이를 통해 릴레이의 자기 요크 철판, 철심 및 기타 부품으로 구성된 자기 회로 시스템과 가동 접점 및 고정 접점이 통전 또는 차단 상태와 관계없이 양호한 전기적 절연을 유지하도록 하여, 직류 고전압 부하를 스위칭할 때 릴레이의 아크 소호 성능을 보장합니다. 아크는 자동차 자연 발화의 주요 원인입니다. "무아크" 접속 및 차단 방식을 사용하는 릴레이 제품만이 "자연 발화" 문제를 근본적으로 해결할 수 있습니다.

세라믹 퓨즈
자동차용 퓨즈는 저전압 부품과 고전압 부품으로 나뉩니다. 고전압 보호는 주로 신에너지 자동차에 적용됩니다. 사용 전압은 일반적으로 60VDC-1500VDC입니다. 주로 전력 퓨즈(신에너지 자동차용 고전압 퓨즈)로서 주회로와 보조회로를 보호합니다. 신에너지 자동차 시장이 고전압 플랫폼화 단계에 진입함에 따라 급속 충전, 모터 및 전력 소자와 같은 고전압 분야의 안전 요구 사항을 무시할 수 없습니다. 퓨즈의 안정적인 작동과 과전류 대응에서 빠른 차단 능력은 신에너지 자동차의 급속한 성장에 따라 수요가 빠르게 증가하는 추세를 유지할 것입니다.

자동차용 MLCC
기존 차량과 비교해 전기차의 전동화 수준은 크게 향상되었습니다. 새롭게 추가된 전자 제어 및 배터리 관리 시스템부터 오디오·비디오 엔터테인먼트 시스템, ADAS 시스템, 완전 자율주행 시스템 등에 이르기까지 자동차 전자화 수준의 향상은 자동차용 MLCC 수요 증가를 크게 촉진했습니다.
MLCC 수요는 차량의 전동화 수준에 따라 달라집니다. 순수 전기차 한 대에는 최대 18,000개의 MLCC가 필요합니다. 자동차의 신4화 추세가 지속적으로 심화됨에 따라 자동차용 MLCC 수요도 증가하고 있습니다.

세라믹 베어링
전동화의 흐름 속에서 신에너지 자동차는 자동차용 베어링에 더 많은 새로운 요구 사항을 제시하고 있습니다. 첫째, 기존 베어링과 비교해 모터 베어링은 고속으로 회전하므로 더 낮은 밀도와 상대적으로 우수한 내마모성을 갖춘 소재가 필요합니다. 또한 모터의 교류로 인해 주변 전자기장이 변하기 때문에 베어링 방전에 따른 전식(電蝕)을 줄이려면 더 우수한 절연성이 요구됩니다. 셋째, 베어링 볼 표면은 더 매끄럽고 마모가 적어야 합니다. 세라믹 소재 중 질화규소 세라믹 베어링은 경량, 고경도, 고강도, 저마찰, 높은 내열성, 우수한 전기 절연성 및 긴 수명이라는 장점으로 인해 자동차용 베어링 제조에 가장 적합한 소재로 여겨집니다.

탄소 세라믹 브레이크 디스크
탄소 세라믹(C/C-SiC) 복합재는 탄소/탄소 복합재를 기반으로 개발된 새로운 유형의 브레이크 패드 소재입니다. 이 소재는 준 3차원 탄소 섬유 일체형 니들 펠트를 골격 보강재로 하고, 증착 탄소, SiC 및 잔류 실리콘을 매트릭스로 구성됩니다. 탄소 섬유와 다결정 탄화규소의 물리적 특성을 결합한 소재로, 고온 안정성, 높은 열전도율 및 높은 비열의 특성을 지닙니다.

신에너지 자동차 산업이 전동화, 지능화 및 고급화로 발전하는 추세에서 탄소 세라믹 브레이크 시스템은 차량의 응답 속도를 크게 높이고 제동 거리를 단축할 수 있습니다. 향후 전자식 제동을 위한 최적의 액추에이터가 될 것으로 기대되며, 미래 전기차의 핵심 경량화 부품이라고 할 수 있습니다.

세라믹 분리막
리튬 배터리의 에너지 밀도가 높아짐에 따라 분리막에 대한 요구 사항도 높아지고 있습니다. 세라믹 소재는 낮은 열전도율, 높은 안전성, 전해질과의 우수한 친화성을 바탕으로 미래 동력 배터리 분리막의 발전 방향으로 자리 잡고 있습니다. 일반적으로 사용되는 세라믹 소재로는 α-알루미나, 베마이트 등이 있습니다.

세라믹 차체, 섀시 및 기타 구조 부품
새로운 세라믹 알루미늄 소재는 고강도와 경량, 내열성과 내피로성, 충격 흡수와 낮은 열팽창, 가공 용이성과 우수한 가소성의 특성을 갖습니다. 이 소재는 세라믹 입자와 알루미늄 합금의 장점을 결합하여 단일 소재의 성능 한계를 극복했으며, 경량, 고강성, 고강도, 높은 내피로성, 내고온성 등의 우수한 특성을 갖습니다. 차체 구조 부품, 자동차 섀시 부품 등 자동차의 다양한 부품에 적용되어 차량 중량과 비용을 줄이고 피로 수명을 향상하는 동시에 비용 절감 목표를 달성할 수 있습니다.

광학 부품
투명 세라믹은 세라믹 기술로 제조된 일정한 광 투과율을 가진 다결정 소재를 말하며, 광학 세라믹이라고도 합니다. 유리 또는 수지 광학 소재와 비교하면 투명 세라믹은 광학 유리와 유사한 광 투과 특성을 가질 뿐만 아니라 강도와 경도가 더 높고 내식성 및 내고온성도 우수합니다. 또한 매우 혹독한 작업 환경에서 사용할 수 있으며, 굴절률을 변경할 수 있습니다. 현재 업계의 일부 제조업체는 투명 세라믹 소재를 차량 탑재 카메라 렌즈, 라이다 윈도 소재, 레이저 광학 장치 등에 사용하려고 시도하고 있습니다.

고급 세라믹 소재는 이온 결합 또는 공유 결합으로 구성되어 있어 고강도, 고경도, 내고온성, 내마모성, 내식성, 우수한 생체 적합성 등의 뛰어난 특성을 갖습니다. 따라서 신에너지 자동차 부품에 사용되는 고품질 소재입니다.