문제정의
CN114335806A는 침지식(액침) ESS 배터리박스의 냉각유 유로 구조에 관한 중국 특허로, 액침냉각 ESS 설비를 설계할 때 반드시 대조해야 할 선행기술이다. 출원인은 NR Electric Co Ltd 및 계열사 Changzhou NR Electric Power Electronics Co Ltd이며, 출원일 2021년 12월 31일, 공개일 2022년 4월 12일이다(출처: Google Patents, 공개번호 CN114335806A). 2024년 10월 25일 실체심사청구가 접수되어 심사 계속 중(Pending) 상태이며, 현재까지 확인된 패밀리 출원은 중국(CN) 1건뿐이다. 이 특허의 핵심 청구항은 배터리 모듈 사이 유로를 직렬로 연결해 S자(S-shaped) 유로를 형성하는 구조다. 앞서 다룬 자사 실링 설계(볼트 클램핑·O링)와 달리, 이 특허는 유로 자체의 흐름 경로 설계를 다룬다.
기구학적 분석
청구항 1의 핵심 구성요소는 (a) 박스 본체와 덮개, (b) 인접 모듈 사이·모듈과 측벽 사이에 형성되는 유로, (c) 이 유로들이 순차 연결되어 만드는 S자 통로, (d) 유입구에서 S자 통로로 들어가 모듈 상하부를 거쳐 유출구로 빠지는 흐름 순서다. 청구항 4는 홀수번째 모듈 뒤쪽과 짝수번째 모듈 앞쪽에 교대로 격벽(분리 챔버)을 배치해 S자 흐름을 강제하는 구조를 규정한다. 청구항 5는 박스 바닥에 보스(돌기)를 두어 모듈 하부에 유로 홈을 만드는 바닥냉각 구조를 규정한다. 이 구조는 유로가 직렬로 이어지므로 부품 수는 적지만, 마지막 모듈로 갈수록 냉각유 온도가 상승해 모듈 간 냉각 편차가 발생할 수 있다는 구조적 한계를 갖는다.
계산/수식 검증
정량 계산 대신 청구항 구성요소와 자사 설계(앞선 실링 설계 글 기준)를 1:1 대조하는 클레임 차트로 검증한다.
| 청구항 구성요소 (CN114335806A) | 대상 설비 대응 여부 | 비고 |
|---|---|---|
| 박스 본체+덮개판, 측벽에 유입구·유출구 | 대응(유사) | 자사 설계도 동일 기본 구조 채택 |
| 모듈 간·모듈-측벽 간 유로가 S자로 순차 연결 | 미대응 | 자사는 병렬 분기 유로 검토(직렬 아님) |
| 홀수/짝수 모듈 교대 격벽으로 S자 흐름 강제 | 미대응 | 병렬 구조라 격벽 배치 방식 상이 |
| 바닥 보스로 유로 홈 형성(바닥냉각) | 부분 대응 | 바닥 냉각 개념은 유사하나 보스 형상 상이 |
| 덮개 실링 그루브+실링링(청구항 9) | 대응(유사) | 앞선 실링 설계 글의 O링 그루브와 개념 동일 |
직렬 유로는 총 유로 길이가 길어 압력손실이 커지는 대신 부품 수가 적고, 병렬 유로는 각 분기 길이가 짧아 압력손실은 작지만 유량 분배 불균일을 막기 위한 오리피스 설계가 추가로 필요하다. 정량적 유량-압손 계산은 냉각유 점도·유량 스펙이 공개되지 않아 이번 분석 범위에서는 제외한다(확인 필요).
실무적용(Shop-notes)
- 가공성 주석: 청구항 5의 바닥 보스-유로 홈 구조는 박스 본체와 일체 주조 또는 일체 가공이 전제된다. 알루미늄 다이캐스팅으로 제작 시 보스 높이 편차가 유로 단면적 편차로 직결되므로, 다이캐스팅 후 유로 바닥면만 별도 절삭 가공하는 2공정 방식이 공차 관리에 유리하다.
- 대안 설계와 미채택 사유: 청구항의 S자 직렬 유로 방식을 자사 설계 대안으로 검토했으나, 모듈 수가 늘어날수록 마지막 모듈의 냉각유 입구 온도가 앞 모듈 대비 상승해 모듈 간 온도 편차가 커지는 구조적 한계 때문에 병렬 분기 유로를 채택했다. 병렬 구조는 오리피스 설계라는 추가 부담이 있으나, 모듈 수 확장 시 냉각 균일성 확보가 더 중요하다고 판단했다.
- 이 특허는 현재 실체심사 계속 중(Pending)으로 등록 여부가 확정되지 않았다. 청구항 범위는 심사 과정에서 보정될 수 있으므로, 최종 설계 확정 전 등록 여부와 청구항 변경 이력을 재확인해야 한다.
- 침해 여부는 이 분석만으로 단정할 수 없다. 청구항 요소 대응표 상 미대응 항목이 다수이나, 최종 판단은 특허 전문 변리사 검토를 거쳐야 한다.
한줄요약
CN114335806A의 S자 직렬 유로는 부품 수가 적은 대신 모듈 간 냉각 편차 위험을 안고 있어, 자사는 병렬 분기 유로로 청구항 구성요소 5개 중 2개만 유사 대응시켜 설계 차별화를 확보했다.
체크리스트
- CN114335806A 등록 여부 및 청구항 보정 이력 주기적 확인
- 병렬 분기 유로 오리피스 설계값 CFD 검증 착수 여부 확인
- 침해 가능성 변리사 정식 검토 의뢰
- 알루미늄 다이캐스팅+절삭 2공정 가공 공차 실측 데이터 확보