관리번호	2013-녹색이차전지2-1	과제유형	원천기술형 ( ), 혁신제품형 ( ○ )
과제명	극한 온도(-35℃ ~ 85℃) 성능이 우수한 고출력 VSS(Voltage Stabilizer System) 개발
1. 필요성
ㅇ 최근 자동차 전장부품의 증가에 따라 기존 12V 시스템(납축전지_제너레이터)으로부터 시동 시 및 급가속 시 전원공급의 불안정성 문제 발생 - 순간 출력(시동, 급가속)이 요구되는 경우 납축전지의 전압강화를 방지할 수 있는 전압안정용 장치 필요 - 마쯔다(일본), PSA(프랑스)에서 전압안정화시스템 VSS 적용을 통해 약 10%의 연료절감 효과 보고 - 차세대 스마트카 구현을 위한 전원안정화장치 기술개발이 필요 ㅇ Nippon Chemi-Con(일본), Maxwell(미국)에서 VSS 관련 시장을 점유, 확대 중 - 고온(85℃)성능으로 엔진룸 장착, 저온(-35℃)성능으로 디젤승용차의 Cold-cranking - 닛산(日), 혼다(日), BMW(獨) 등 자동차업체는 VSS적용 상용차를 16년부터 양산 계획 중 (500만대/년) - PC계 전해액에 저온용 첨가제 적용(일본), AN계 전해액에 고온용 첨가제 적용(미국) * AN 전해액을 사용하는 초고용량 커패시터는 ‘13년 1월부터 항공운송에서 위험물로 취급 ㅇ 현재 1M TEABF4/PC, AN 전해액을 적용하고 있으나, 기업별로 개별적인 첨가제, 혼합전해액 최적화를 통해 온도, 출력, 수명의 성능을 향상에 대한 연구 집중 ㅇ VSS용 초고용량 커패시터는 엔진룸에 장착되어 저온과 고온의 넓은 온도조건에서 동작하여야 하며, 저저항 및 장수명 성능이 요구되므로, 국내기업의 대외 경쟁력 강화를 위해 기술개발이 필요함
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 전압 안정화 시스템개발 (TRL : [시작] 4단계 ～ [종료] 7 단계) ① 단위 셀 개발 - 저온성능, 출력성능 향상을 위한 PC 전해액용 첨가제, 혼합전해액(EC, DMC, SL) 조성 최적화 - 저가 활성탄(<$40/Kg)을 적용한 저저항, 고출력, 고밀도 전극조성 최적화 - 전극 및 전해액 시스템에서의 Gas 발생 억제 기술 고도화 - 가속수명기법을 적용한 신뢰성 평가 단축기술 및 주요 인자 규명 ② VSS 시스템 개발 - EDLC 모듈의 CMS(과전압, 과전류, 온도) 제어 알고리즘 개발 - 단위 셀 Balance, 모니터링 및 보호회로 개발 - 시스템 모듈 최적화 및 운전 시뮬레이션

2. 연구목표

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	셀	용량	F	1,200	-	-
2		E.S.R	mΩ	0.5	0.7	0.6 (미국, Maxwell)
		출력밀도	W/L W/Kg	> 9,000 > 12,000		8,500 12,000 (미국, Maxwell)
3		동작온도	℃	-35 ∼85	-25 ∼70	-25 ∼85 (일본, NCC)
4		저온(-35℃)출력	A@1Sec	> 600	400	500 (미국, Maxwell)
5		고온부하 (85℃, 1000h) 용량변화율	%	≥ 80	-	- (일본, NCC)
6		셀 가격	US$	≤ 11	24	< 15 (미국, Maxwell)
7	시스템	시스템전압	V	16	-
		용량	F	> 400	-	400 (일본, NCC)
8		E.S.R	mΩ	≤ 3.5	4.0	< 3.7 (미국, Maxwell)
9		Cycle 수명	회	1,000,000	-	1,000,000 (일본, NCC)
10		시스템 무게	kg	≤ 4	-	-
11		진동(3G) 응력1)	-	규격 만족 IEC 60068-2	-	-
12		충격시험 (30G@18mS)2)	-	규격 만족 IEC 60068-2	-	-

1) 시험규격 : IEC 60068-2, 10～500HZ, 3축 3G

2) 시험규격 : IEC 60068-2, 10～500HZ, 3축 30G@1ms

* 항공운송에서 위험물로 취급되는 전해액(AN 등) 사용을 배제한 전해액 개발 방안 제시 필요

3. 지원기간/예산/추진체계

○ 기간 : 3년 이내

○ 정부출연금 : 2013년 9.76억원 이내(총 정부출연금 30 억원 이내)

○ 주관기관 : 기업

※ 제품 조기상용화 유도를 위하여 자동차 생산 기업 또는 자동차 부품 생산 기업의 제품개발 사양을 목표에 반영할 수 있도록 수요기업으로 참여할 것을 권고함

※ 수행기관(주관기관, 참여기관)중 중소․중견기업에 배분하여야 하는 정부출연금 배분 비율을 40% 이상으로 권고함