소개
자동차 제조업체들은 연비 향상, 배기가스 감소, 그리고 성능 향상을 위해 수년간 풍동 시험을 활용해 왔습니다. 자동차 풍동은 통제된 조건에서 차량 전체 또는 축소 모형 주변의 공기 흐름을 조사하여 항력, 양력, 소음, 열 거동 등을 정량화하는 전문 실험실입니다. 자동차 풍동 시장 규모는 2023년 7,225억 7천만 달러에서 2031년 19억 453만 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. 이 시장은 2022년부터 2031년까지 연평균 12.9%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다.
기술 통합 및 하이브리드 테스트
실제 풍동 테스트를 전산 유체 역학(CFD), 가상 풍동 및 디지털 트윈과 결합함으로써 비용이 낮아지고, 개발 주기가 단축되며, 더 많은 설계 반복을 조기에 수행할 수 있습니다.
EV, 자율주행차 및 열 관리 전문 분야
전기 자동차는 다양한 공기역학적 문제(예: 배터리 냉각, 차량 하부 공기 흐름, 엔진 소음 감소)를 야기하며, 자율주행차 센서는 다양한 조건(측풍, 공기 흐름 차단)에서도 원활하게 작동해야 합니다. 이러한 최적화된 터널이 설계되고 있습니다.
시설 업그레이드 및 에너지 효율성
에너지 효율이 더 높은 최신 풍동(예: 더 나은 팬, 최적화된 덕트 경로)이 건설되고 있으며, 기존 풍동은 업그레이드되고 있습니다. 이동식 접지면 추가 및 환경 조건 제어 강화도 개선 사항 중 하나입니다.
규제 조정
배출, 소음, 안전에 대한 점점 더 엄격해지는 국제 기준을 준수하기 위해 제조업체는 더욱 엄격한 공기역학 및 공기음향 시험에 투자해야 합니다. 규제 변화를 예상하고 이를 충족할 역량에 투자하는 기업은 시장에서 두각을 나타낼 것입니다.
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미래 트렌드
디지털 트윈과 가상 테스트의 더 큰 채택
물리적 프로토타입에 투자하기 전에 더 많은 설계 활동이 시뮬레이션으로 이전될 것입니다. 실시간 시뮬레이션과 예측 모델링의 의존도가 더욱 높아질 것입니다.
스마트하고 적응적이며 AI 기반 풍동
흐름의 매개변수(난류, 온도, 풍속)를 동적으로 조정하고, 센서 데이터를 실시간으로 처리하며, AI를 사용하여 공기 역학적 성능을 예측하는 터널이 더욱 보편화될 것입니다.
지속 가능성 및 운영 비용 절감
전력 소모가 적은 터널, 향상된 자재, 재생 에너지 등이 있습니다. 또한, 여러 고객 간에 비용을 분산하기 위해 공동 사용이나 모듈형 터널이 사용됩니다.
새로운 차량 유형 테스트
자율주행차, 공유 모빌리티 차량, 그리고 에어 택시/플라잉카 프로토타입의 증가는 풍동 시험이 필요할 것입니다. 또한 측풍 안정성, 기류 내 센서 작동 등에 대한 관심도 높아질 것입니다.
기회
신흥 시장: 아시아 태평양(인도, 중국, 동남아시아) 지역은 자동차 제조 및 RD 투자가 빠르게 확대되고 있습니다. 풍동을 구축하거나 해당 지역에 고객에게 서비스를 제공하면 비용 및 근접성 측면에서 이점을 얻을 수 있습니다.
EV 중심 테스트 서비스: 자동차 제조업체와 1차 공급업체는 EV에 대한 전문 테스트(배터리 냉각, 방열, 저항 감소)가 필요합니다. 이러한 서비스를 제공하는 회사에 대한 수요가 있을 것입니다.
2계층 및 3계층 공급업체 참여 : 부품(미러, 휠 아치, 스포일러) 공급업체는 종종 테스트가 필요합니다. 보다 모듈화되고 규모가 작은 터널 접근 방식을 제공하면 새로운 사업이 창출될 수 있습니다.
전체 차량 대 구성 요소 테스트: 모든 시설이 구성 요소나 축소 모형 테스트만 수행하는 것은 아닙니다. 전체 규모 또는 "이동 도로" 기능은 실제 세계에서 더 나은 결과를 제공하며 더 높은 가격을 받을 수 있습니다.
주요 세그먼트
디자인 유형별
폐쇄 회로
개방 회로
테스트 유형별
모델 규모 테스트 및 전체 규모 테스트
응용 프로그램별
승용차
상용차 및 오토바이
주요 참여자 및 최근 개발 사항
마흘레 GmbH
Mahle은 슈투트가르트의 기후 풍동을 DC 고속 충전 시스템으로 업그레이드했습니다.
이제 기록적인 더위 속에서도 모든 기후 조건에서 5분 이내에 최대 350kW의 전기 자동차 급속 충전이 가능합니다.
목표는 실제 기후 조건(열, 햇빛 등)에서 급속 충전이 리튬 이온 배터리에 미치는 영향과 승객의 편안함을 검증하는 것입니다.
MAHLE의 사업 전략인 "MAHLE 2030+"는 전기화, 열 관리, 친환경 내연 기관용 부품에 크게 초점을 맞추고 있습니다.
다임러 AG(메르세데스 벤츠/메르세데스)
다임러의 테스트 실험실(예: 진델핑겐, 브레멘)은 SPIE와 같은 기술 시설 관리 서비스 제공업체의 서비스를 받고 있으며, 이들은 풍동 및 테스트 스탠드를 포함하는 계약을 연장하고 있습니다.
진델핑겐에 있는 다임러의 기후 풍동: 두 개의 풍동은 극한의 환경 조건(-40 ℃ ~+60 ℃ 의 온도, 비, 눈, 햇빛, 습도 조절)과 강한 풍속(최대 ~265km /h)을 모방할 수 있습니다.
또한 메르세데스 벤츠는 공기역학 측정 장비에 자금을 지원하여, 진델핑겐에 세계에서 가장 강력하고 조용한 공기역학 음향 풍동 시설 중 하나(2013년 주문)를 두고 있으며, 첨단 측정 장비, 도로 시뮬레이션 및 최적화된 설계를 갖추고 있습니다.
호리바 미라(영국)
HORIBA MIRA는 영국의 기후 풍동 시설을 업그레이드하여 최첨단 역량을 유지하기 위해 상당한 투자를 했습니다.
또한 미들랜드 본사의 주요 기후 풍동(CWTone)을 업그레이드했습니다. 최근 투자(약 58만 파운드)에는 최신 제어 시스템(Dynamotive)과 CAN 기반 Ipetronik 시스템을 통한 향상된 데이터 수집이 포함되었습니다.
MIRA는 또한 완전한 프로토타입 차량이 출시되기 전에 열 시스템 검증을 위한 "미니 풍동"과 유사한 차량 열 에너지 최적화 스위트(VTEOS)를 개발했습니다. 이는 비용, 시간, 그리고 CO₂ 배출량을 줄이는 데 도움이 됩니다.
결론
자동차 회사와 모빌리티 솔루션 제공업체들이 효율성, 안전성, 그리고 지속가능성에 점점 더 집중함에 따라 풍동 시험의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 미래는 시뮬레이션, AI, 하이브리드 기술의 발전, 전기차와 자율주행, 그리고 규제 요구의 영향을 받을 것입니다. 기업의 성공은 민첩성, 즉 새로운 기술을 수용하고, 전기차 중심 또는 소음/열 시험에 특화하고, 전략적 제휴를 맺고, 새로운 시장으로 진출하는 능력에 달려 있습니다.
자주 묻는 질문(FAQ)
폐쇄 회로 풍동과 개방 회로 풍동의 차이점은 무엇입니까?
폐쇄 회로 터널은 공기 흐름을 순환시킵니다. 이는 더 안정적인 흐름, 더 높은 효율, 그리고 난류, 온도, 압력과 같은 요소에 대한 더 나은 제어를 제공할 가능성이 높습니다. 개방 회로 터널은 주변 공기를 흡입하여 시험 구역을 통과한 후 배출합니다. 폐쇄 회로 터널은 건설 및 유지 관리가 더 쉽고 일반적으로 비용이 적게 들지만, 흐름 균일성과 에너지 효율에 대한 제어력이 떨어질 수 있습니다.
CFD(전산유체역학)가 점점 더 강력해지고 있는데도 왜 여전히 풍동이 필요한가요?
CFD는 초기 설계, 시각화, 최적화 및 물리적 모델 수 최소화에 매우 유용합니다. 하지만 CFD 모델의 유효성을 확인하고, 모델링하기 어려운 현상(예: 난류, 공력음향, 실제 물질 상호작용, 열 반응)을 포착하고, 인증 또는 규제를 위해 물리적 풍동 시험이 여전히 필수적입니다. CFD와 풍동의 조합이 점점 더 보편화되고 있습니다.
풍동은 어떤 방식으로 전기 자동차 성능에 도움이 되나요?
전기차는 고유한 열 및 공기역학적 문제를 안고 있습니다. 배터리 팩과 모터 냉각, 차량 하부 공기 흐름 관리, 주행 거리 최적화를 위한 공기 저항 감소, 내연기관 소음이 훨씬 낮아 풍절음 감소 등이 그 예입니다. 풍동은 이러한 모든 변수를 평가하고 최적화하는 데 도움이 됩니다.
자동차 풍동 시장의 주요 과제는 무엇입니까?
고정밀 터널을 건설하고 운영하는 데 드는 높은 자본 및 운영 비용, 유량 품질 및 측정 정확도 유지, 에너지 사용, 차량 설계의 진화(예: 전기차 증가, 센서 배열 변화)에 따른 관련성 유지, 그리고 완전히 가상적인 방법과의 경쟁 등이 어려움으로 꼽힙니다. 또한, 스케일링 또는 부품 테스트를 위한 조건(예: 레이놀즈 수) 시뮬레이션은 쉽지 않을 수 있습니다.
신규 진입자는 풍동 시설에 투자하기 전에 무엇을 생각해야 합니까?
그들은 다음 사항을 검토해야 합니다. 지원할 차량 및 테스트의 특성(실제 규모 대 모델 규모, EV 대 ICE 등), 배출, 소음, 안전에 대한 지역 규제 요구 사항, 고객 근접성(OEM, 공급업체), 기술 역량(예: CFD, AI, 열/음향 테스트 통합), 운영 비용 및 에너지 효율성, 위험을 최소화하기 위한 가능한 파트너십 또는 공유 시설 모델.
