해외 관찰|슈퍼트럭 기획을 통해 미국 트럭의 발전 동향을 관찰하다
미국 에너지부는 '슈퍼 트럭' 프로그램의 3단계에 걸쳐 지속적으로 자금을 지원해 왔으며, 트럭 에너지 효율 개선을 위한 중국과 미국 간의 협력은 오랜 역사를 가지고 있습니다. 기후 변화에 대한 중국과 미국의 협력이 심화됨에 따라 탄소 중립을 배경으로 트럭 에너지 효율을 향상시키는 중국과 미국의 협력의 핵심 포인트는 무엇입니까?
미국의 "슈퍼트럭" 프로그램 개요
미국 트럭의 연료 소비와 탄소 배출을 줄이고, 최종 사용자 사용 비용을 낮추고, 국가의 트럭 기술 혁신 우위를 강화하기 위해 미국 에너지부는 2010년에 중요한 기술 혁신 프로그램인 SuperTruck을 공동으로 시작했습니다. 이 프로그램에는 트랙터 트럭 시장의 99%를 총체적으로 차지하는 6개 트럭 제조업체를 포함해 15개 업계 파트너가 있습니다.
2010년부터 2016년까지 진행된 "SuperTruck I" 프로젝트의 첫 번째 단계에는 업계와 연방 정부 간의 자금 조달 비율이 1:1인 협력 비용으로 2억 8,400만 달러가 소요되었습니다.
'슈퍼트럭 II'의 두 번째 단계는 2017년부터 2021년까지 진행되며, 예산 1억 6천만 달러와 지원 자금이 기업과 정부 간에 균등하게 공유됩니다.
SuperTruck III는 2021년부터 2025년까지 출시될 예정이며, 총 자금 지원 규모는 1억 달러가 넘으며 배출가스 제로 대형 트럭, 전기화, 충전/급유 인프라에 중점을 두고 있습니다.{3}}
슈퍼트럭 프로젝트의 핵심지표 및 목표
SuperTruck I: 2009년 레벨 8 트랙터에 비해 화물 효율이 50% 향상되어 갤런당 거의 10마일을 달성하고 데모 트럭의 제동 열 효율을 50%까지 높였습니다.
SuperTruck II: 열 효율이 55%인 엔진을 장착한 트럭 프로토타입을 선보이며 차량의 화물 효율을 100% 높입니다.
SuperTruck III: 400마일의 순수 전기 트럭, 메가와트 수준의 충전 시설 등을 선보입니다.
슈퍼트럭 프로젝트의 성과
SuperTruck I 프로그램으로 개발된 차량은 8단 콤비네이션 트럭(일반적으로 18륜 트럭으로 알려짐)으로 첨단 기술을 채택하여 트랙터 트레일러의 연료, 엔진 및 변속기 시스템 효율성을 크게 향상시킵니다. 국내 화물 운송의 중추인 18대의 바퀴 달린 트럭은 전체 화물 톤수의 70%를 차지하고 있으며, 연간 약 280억 갤런의 디젤을 소비하며, 이는 전체 운송 에너지 소비의 22%를 차지합니다.
Volvo, Daimler, Cummins/Peterbilt 및 Navistar가 개발한 프로토타입은 SuperTruck I 목표를 초과했습니다. 새롭게 디자인된 트랙터는 2009년형 볼보 VNL 트랙터와 비교하여 무게가 3200파운드 감소하고 저항이 40% 감소했으며 화물 효율성이 88% 향상되었습니다. SuperTruck II 프로젝트는 엔진 효율성, 변속기 시스템 효율성, 공기 저항, 타이어 회전 저항 및 차량 중량 개선과 같은 성능 목표를 달성하기 위해 다양한 트럭 및 트레일러 기술 방법을 활용할 예정입니다.
차량의 다양한 구성 요소가 함께 작동하도록 통합 시스템 접근 방식을 채택함으로써 5개의 SuperTruck II 프로젝트는 클래스 8 트럭의 갤런당 마일을 두 배 이상 늘릴 것으로 예상됩니다. Cummins SuperTruck II 팀은 폐열 회수 장치가 장착된 엔진을 통해 55%의 제동 열 효율을 달성했습니다. 2009년 기준 트럭과 비교하여 Freightliner의 첫 번째 슈퍼 트럭은 전체 화물 효율이 115% 이상 향상되었으며 엔진 브레이크 열 효율이 50% 이상 향상되었습니다.
화물선 프로토타입
파형 최적화 코팅 피스톤, 터보 복합 기술, 긴 스트로크, 2단계 터보차징, 커먼 레일 연료 분사 시스템, 랭킨 사이클 폐열 회수 및 기타 기술로 최적화된 초고열 효율성 대형 트럭 엔진입니다.
초-열효율 엔진 프로토타입
경량화 측면에서 중량 감소 목표(당초 목표는 중량 40% 감소였지만 슈퍼트럭의 중량은 45% 감소)를 달성하고 초과한 이유에는 이전 세대 제품보다 900파운드 더 가벼운 알루미늄 프레임을 사용한 것도 부분적으로 작용한다. 트럭에 신기술을 추가했음에도 불구하고 무게는 여전히 줄었습니다.
미래 슈퍼트럭 III
Super Truck 3는 중형 및 대형-화물 트럭을 위한 전기화 프로젝트에 자금을 지원합니다. 추가 투자로 차량 효율이 향상되고 전기차 인프라도 확충된다.
2021년에 미국 에너지부(DOE)는 자동차, 트럭, 오프로드 차량의 효율성을 개선하고 탄소 배출량을 줄이기 위해 총 1억 달러(일부는 1억 6,200만 달러 이상) 규모의 두 가지 자금 조달 기회를 발표했습니다.{3}} 이 자금은 화물 트럭의 전기화, 전기자동차(EV) 인프라 확장, 온로드 및 오프로드 차량 모두에서 발생하는 배출량을 줄이기 위한 노력을 목표로 하는 'SuperTruck' 프로그램의 다음 단계를 지원하는 데 사용될 것입니다.
제니퍼 M. 그랜홀름(Jennifer M. Granholm) 미국 에너지부 장관은 2050년까지 탄소 순 제로 배출을 달성하는 것은 가장 큰 배출원인 운송 부문을 적극적으로 줄이는 것을 의미한다고 밝혔습니다. 교통은 미국 전체 에너지 수요의 약 30%를 차지하며 온실가스 배출의 가장 큰 원인이기도 합니다. 에너지부의 처음 두 가지 슈퍼 트럭 프로그램을 통해 미국 세미{5}}세미트레일러 시장에서 가장 큰 트럭 제조업체는 연료 효율 면에서 큰 도약을 달성했습니다. 이 새로운 자금은 이러한 기반을 계속 구축하여 모든 규모의 트럭의 전기화를 촉진하는 동시에 전기 자동차 충전 서비스를 확대하고 저배출 자동차 엔진을 개발하기 위해 노력할 것입니다.
이를 위해 미국 에너지부 에너지 효율 및 재생 에너지 사무국(EERE) 산하 차량 기술 사무국(VTO)과 수소 및 연료 전지 기술 사무국(HFTO)은 협력하여 SuperTruck 3 자금 조달 기회 발표(FOA)를 발표했습니다. 이 발표는 효율성을 높이고 배출가스를 낮추기 위한 전기 중형 및 대형{2}}트럭 및 화물 시스템 개념을 탐구하기 위해 4년에 걸쳐 최대 1억 달러의 자금을 제공하는 것입니다. 이 자금은 연료 전지 범위 확장기와 같은 하이브리드 전략을 포함하여 재생 가능한 바이오 연료, 수소 및 연료 전지 기술을 사용하는 완전 전기식 플러그인 하이브리드 시스템과 같은 일련의 전기화 방법에 중점을 둡니다.
Super Truck Phase 3 프로젝트의 진화를 통해 미국 트럭의 개발 및 적용 동향 관찰
기존 내연기관은 전기화, 지능화, 배출가스 제로 기술에 더 중점을 두고 있습니다. 슈퍼 트럭 계획의 처음 두 단계의 핵심 지표는 경량, 공기 역학, 시스템 통합 등의 기술 혁신으로 보완된 연료 내연 기관(디젤 엔진)의 효과적인 열 효율에 중점을 둡니다. 슈퍼 트럭 계획의 세 번째 단계는 첨단 에너지 전력 시스템, 거의 제로 배출, 수소 에너지 활용, 전기화 기술, 충전/재급유 인프라, 지능형 주행 지원 및 기타 기술의 연구 및 적용에 더 중점을 둡니다.
트럭 분야에서 중국과 미국의 협력 기반은 탄탄하다. 2009년부터 중국과 미국 지도자들의 주도로 '중미 청정에너지 공동연구센터'가 설립됐다. 하위 프로젝트는 "중형 및 대형 트럭의 에너지 효율 향상을 위한 핵심 기술에 대한 중국 미국 공동 연구" 프로젝트입니다. 이는 중국 미국 트럭 에너지 효율 연합의 국가 핵심 연구 개발 프로그램이자 정부 간 국제 과학 기술 혁신 협력을 위한 핵심 프로젝트입니다. 총 프로젝트 자금은 거의 1억 위안에 달합니다. Weichai Power, Guangxi Yuchai 및 China National Heavy Duty Truck Group과 같은 잘 알려진 국내 대학 및 업계 리더가 주도하여 전체 산업 대학 연구 체인 및 산업 강점을 포괄하는 우리는 엔지니어링 프로토타입 및 데모 차량 개발을 목표로 Sino US 협력 연구를 수행합니다. 이는 중국 트럭 산업의 기술 발전을 촉진하고 국제 최첨단 기술 경쟁에 참여하는 데 주도적인 역할을 합니다.{7}}
최근 몇 년 동안 미국은 트럭의 기존 내연 기관에 대한 에너지 절약 및 배출 감소 기술 분야에서 지속적인 국제적 리더십을 유지해 왔습니다.- 동시에 전기화, 저-탄소/무탄소 연료, 배출 제로 트럭, 충전/수소화 인프라에 대한 연구 개발 자금에 계속 투자해 왔습니다. 앞으로도 중국과 미국은 전기화, 수소 발전, 인프라 분야에서 트럭 연구 개발 협력에 계속해서 노력할 것입니다.
