첨단 ESS 설계를 위한 커넥터 제품
에너지 업계가 근본적인 변화를 맞고 있습니다. 흥미로운 최신 에너지 저장 기술들이 등장한 덕분에, 소비자들은 사상 처음으로 자신의 필요에 따라 에너지 공급을 통제할 수 있게 되었습니다. 가정과 기업 모두가 태양광이나 풍력 발전 같은 재생 에너지를 사용해서 환경에 대한 영향을 줄일 수 있게 되었습니다(그림 1).
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그림 1. 가정과 기업에서는 태양광, 풍력 같은 재생 에너지를 활용함으로써 환경에 대한 영향을 줄일 수 있습니다. (출처: petovarga - stock.adobe.com)
이러한 재생 에너지원은 전통적인 에너지 그리드에 대한 의존도를 낮출 수 있게 해줍니다. 다만 여기에는 몇 가지 과제들이 수반됩니다. 재생 에너지원은 자연 조건에 따라서 효율이 달라지고 에너지 공급이 변동적일 수 있습니다. 기존의 에너지 그리드는 화석 연료를 사용해서 이러한 변동을 해결하는데, 우리가 탈탄소화 경제로 나아가기 위해서는 이와는 다른 대안을 모색할 필요가 있습니다.
이에 따라서 에너지 사용자들이 변동적인 공급과 피크 수요 사이의 간극을 메우기 위해 최신 에너지 저장 솔루션(ESS)으로 눈을 돌리고 있습니다. 미래의 글로벌 에너지 경제를 위해서는 에너지 저장이 핵심적인 역할을 할 것이며, 단기적 저장 솔루션과 장기 솔루션이 모두 필요할 것입니다.
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첨단 ESS 설계를 위한 커넥터 제품
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최근 전기 자동차(EV) 성장과 함께 배터리 기술이 진보하면서 단기 저장 솔루션에서 새로운 흥미로운 것들이 가능하게 되었으며, 사용자가 수요 변동에 따라서 대응할 수 있게 되었습니다. 가정용 및 산업용 애플리케이션에서, 고정형 배터리를 도입하면 일상에 사용하는 데 필요한 그리드 안정화를 이룰 수 있습니다.
또한 에너지를 좀더 전략적으로 활용할 수 있도록, 에너지 사업자들은 장기적 ESS 시스템을 도입하고 있습니다. 이러한 시스템은 다양한 기술을 사용해서 에너지 생산이 저조한 시간대에 즉시 사용할 수 있는 에너지원을 제공합니다. 예컨대 수력발전 같은 기계적 에너지원이나 Power-to-X 분야에서 이루어지고 있는 개발을 들 수 있습니다. Power-to-X는 재생 에너지를 사용해서 수소를 생산하고 이 수소를 저장했다가 나중에 사용할 수 있도록 합니다.
무엇보다도 가장 근본적인 변화는 이러한 에너지 저장 솔루션의 분산적인 특성입니다. 기존 전력망에서 에너지를 공급하기 위한 가장 효율적인 방법은 중앙에서 에너지를 생산하고 이것을 전선, 인버터, 변압기 등으로 이루어진 거대한 인프라를 통해서 분배하는 것입니다. 새로운 에너지원과 저장 시스템은 에너지를 필요로 하는 곳 가까이에 원격으로 설치할 수 있습니다. 따라서 앞으로는 매우 다양한 애플리케이션에 이러한 장비들이 설치되는 것을 보게 될 것입니다.
그 가운데 일부는 가정에 설치될 것입니다. 전세계적으로 집집마다 대형의 고정형 배터리 솔루션을 설치하는 것이 익숙한 광경이 될 것입니다(그림 2). 가정만이 아니라 다양한 환경과 산업 분야에서도 ESS 장치들이 흔하게 설치될 것입니다. 이러한 환경에서는 전기를 안전하고 신뢰성 있게 연결하는 것이 중요한 과제입니다. 미래의 ESS 장치는 보통 1000V의 전압과 300A의 전류를 사용하게 될 것입니다. 필요한 것은 단지 전기적 연결만이 아닙니다. 가정용이든 산업용이든 최신 ESS 장치에는 사용자가 작동을 모니터링하고 제어할 수 있도록 고속 통신이 필요할 것입니다.
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그림 2. 에너지 저장 솔루션이 가정에서 점점 더 보편화하고 있습니다. (출처: millefloreimages - stock.adobe.com)
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외딴 장소에 설치되는 ESS 장치에 사용하기 위한 커넥터는 물이나 그 밖에 다른 오염물이 유입되지 않도록 해야 하며 전기적 안전성과 신뢰성이 우수해야 합니다. 또한 잦은 온도 변화를 견딜 수 있어야 하며, 직사광선으로 인한 손상도 막아야 합니다. 따라서 재생 에너지 및 에너지 저장 시스템에 사용하기 위한 커넥터는 이러한 점들을 염두에 두고 설계되어야 합니다.
엔지니어들은 가혹한 환경에 사용하기 위한 커넥터와 관련 부품을 선택할 때 IP 등급을 보고 판단할 수 있습니다. IP 등급은 두 자리 숫자를 사용해서 어느 정도의 보호 수준을 제공하는지 나타낸 것입니다. 처마가 있는 장소에 설치되는 디바이스의 경우에는 IP65 등급이 필요할 것입니다. 이 등급은 약한 빗줄기나 소나기를 견딜 수 있습니다. 하지만 장시간 침수 가능성이 있는 곳에 설치되는 장비는 IP68 등급이 필요할 것이며, 또 어떤 장비는 고압의 물을 견뎌야 할 수 있습니다. 이러한 경우에는 IP69K 등급이 필요할 것입니다. 여기서 K는 동압(dynamic pressure)에 노출되는 것을 뜻합니다.
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암페놀(Amphenol)의 에너지 저장 솔루션
암페놀(Amphenol)은 에너지 시장용으로 고성능의 보호형 커넥터 제조에 있어서 수십 년의 전문성을 쌓아왔습니다. 전원 공급용과 데이터 애플리케이션용 커넥터를 모두 제공하며, 첨단 에너지 저장 솔루션(ESS)에 사용하기 위한 일련의 커넥터 제품을 제공합니다.
이러한 에너지 저장 솔루션의 핵심을 이루는 것은 배터리입니다. FlexLock® 시리즈는 FPC(flexible printed circuit)-대-보드 애플리케이션에 사용하기 위한 커넥터들을 제공합니다. FlexLock은 2.54mm 피치와 접점당 3A 전류 정격으로 차량용 시장의 엄격한 요구를 충족합니다. 높은 수준의 신뢰성, 높은 회선 수, 우수한 전류 용량으로 에너지 저장 애플리케이션에 사용하기에 적합합니다.
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그림 3. 암페놀의 FlexLock® FPC-대-보드 커넥터는 뛰어난 신뢰성, 많은 회로 수, 그리고 월등한 전류 커패시티 특성으로 인해 에너지 저장 애플리케이션에 이상적인 솔루션을 제공합니다. (출처: Mouser)
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Minitek MicroSpaceXS™ 제품군은 또 다른 전원 커넥터 솔루션입니다. MicroSpaceXS 커넥터는 ‘크림프-대-와이어(crimp-to-wire)’ 커넥터로서, 회선당 4A 전류 용량과 100회의 메이팅 사이클이 특징입니다. FlexLock 제품군과 마찬가지로, USCAR-T2V2 인증을 충족하며 가혹한 차량용 환경에 사용하기에 적합합니다. IP68 등급의 방수 제품도 제공합니다.
Minitek® MicroSpeed 1.00mm 보드-대-보드 커넥터 제품군은 첨단 커넥티드 에너지 기기의 높은 데이터 요구를 충족하도록 설계된 것으로서, 초당 최대 25기가비트의 통신 속도를 지원합니다. 뛰어난 전자기 적합성(EMC) 성능을 제공하는 차폐형 디자인과 함께 낮은 높이와 1.0mm 피치가 특징으로, 미래의 에너지 네트워크에서 핵심적 역할을 하는 커넥티드 인프라에 사용하기에 적합합니다.
탄소 중립 경제로 나아가기 위해서 전통적인 화석 연료 에너지원에서 재생 에너지원으로 전환이 빨라지고 있습니다. 이러한 변화를 위해서 첨단 에너지 저장 솔루션이 중요한 역할을 할 것이며, 커넥터는 이러한 시스템에서 꼭 필요로 하는 요소입니다. 암페놀은 마우저를 통해서 첨단 ESS 시스템에 사용하기에 적합한 일련의 고성능 커넥터 제품을 제공합니다.
Plugged In 비디오 시리즈에서는 배터리 관리 및 에너지 저장 솔루션과 더불어 암페놀의 커넥터와 기술에 관해서 더 자세한 정보를 확인할 수 있습니다.
https://eng.info.mouser.com/amphenol-pluggedin-videos
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