Re:전기차량 회생에너지 재이용에 대해 구체적으로 알고 싶습니다.

[Techno_H]

원론적인 수준에서만 답변드립니다. (관련 전공이나 전문가가 아니므로 ^^)

전동기와 발전기는 기본적으로 구조가 동일하고. 이에 따라서 모터를 발전기처럼 써서 제동력을 얻는 것이 발전/회생제동이지요. 발전제동의 경우 기껏 이렇게 얻은 전기를 저항기에 물려 열의 형태로 다 태워버리는 반면에, 회생제동은 이렇게 얻은 전기를 다시 전차선으로 되돌려보내주는 차이점이 있습니다.

이렇게 되돌려보내진 '공짜 전기'는, 같은 변전소 구간내에 물려서 그 전차선을 공유하고 있는 다른 전동차의 동력원으로 사용되는 방식으로 에너지 사용을 절감하게 됩니다.

그런데 만약 같은 변전소 구간 내에 전기를 사용하는 다른 차량이 없다면, 회생제동을 통해 발전시킨 '공짜 전기'를 다시 전차선으로 올려보내지 못하는 일이 발생합니다. 기본적으로 물과 전기는 압력(전압)이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르게 되지요. 이를 거슬러서 전기를 올려 보낼 수 없기 때문에 이런 문제가 발생한다고 보시면 되겠습니다. (그림 참고)

그림에서 전동차B가 발생시킨 회생 전력은 근처에서 가속중인 전동차A쪽으로 빨려들어갈 수 있게 됩니다. 반면 근처에 다른 전동차가 없는 전동차C의 경우 발생시킨 전력을 전차선 쪽으로 거꾸로 올려보내는 것이 불가능합니다.

이런 상황이 발생하면 기껏 발생시킨 전력을 재사용할 수 없으므로 연비개선(?)효과가 없을 뿐 아니라, 전동기 회로 내 축적된 전력이 너무 많을 경우 회생제동에 의한 제동력이 급격히 떨어지는 회생제동 실효 등의 문제점이 발생하므로 보완이 필요합니다.

(1) 방법 1 : 전동차 자체 내에 배터리를 싣는 방법

대표적인 예가 도요타 프리우스를 비롯한 '하이브리드 자동차' 입니다. ^^

다만 이 경우 전동차마다 무거운 배터리를 실어야 하는 문제점이 있습니다.

(2) 방법 2 : 회생에너지 재이용을 위해 급전 회로 내에 배터리를 싣는 방법.

회로 내에 다른 전동차가 없어 회생제동 전력 활용이 안되는 경우. 위 그림에서 '전동차A'의 역할을 해 주는 일종의 '배터리'를 추가해서 회생제동 전기를 흡입해주고, 필요할 때 내보내는 장치를 추가할 수 있습니다. 이렇게 한 경우 회생제동으로 인해 발생한 전기를 거의 모두 재사용할 수 있기 때문에 전력 효유이 높아진다고 합니다. 질문하신 경우는 후자에 해당합니다.

[787-ARIAKE]

1. 이를 효율적으로 이용하기 위해 변전소에 회생에너지를 저장해 두었다가 역행 전동차가 있을 시 방출하는 방법이 고안되었으며 현재 대전지하철에서 시험 운용중입니다.

[787-ARIAKE]

2. 회생실효가 일어나면 전동기의 자계를 역회전 시키거나 하는 방법으로 회생실효가 일어나지 않도록 제어하는 이른바 "순전기 제동"기술도 있습니다.