충전인프라 신기술
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전기차충전
AC 충전
전기자동차와 충전기를 직접 연결하여 전력을 공급하는 방식을 전도성 충전(Conductive Charging System)이라고 하며, 전도성 충전 방식 중 AC 충전(AC Charging)은 교류 전기를 활용하여 재충전식 배터리에 전기를 공급하는 방식을 말합니다.
전기자동차 교류 전원공급장치(충전기)는 커넥터의 형상에 따라 크게 AC 단상 5핀과 AC 3상 7핀 충전 방식으로 나눌 수 있습니다. 국내 완속 충전 표준 커넥터인 AC 단상 5핀은 전기자동차로 3~7kW급 교류 전력을 공급하며, 전기자동차는 이를 온보드차저(OBC, On Board Charger)를 통해 직류로 변환하여 전기자동차 배터리를 충전합니다.
| 구분 | AC 단상 5핀(Type 1) | AC 3상 7핀(Type 2) |
|---|---|---|
| 충전기커넥터 |  |
 |
| 입력 | 단상 AC 220V | 3상 AC 380V |
| 출력(최대 출력) | 단상 220V AC 32A (7kW) | 3상 380V AC 63A (43kW) |
| 가능차종 | 블루온, 레이, 쏘울, 아이오닉, 스파크, i3, Leaf, 볼트, ZOE | SM3 |
| 사용국가 | 미국, 한국, 일본 | 유럽 |
DC 충전
DC 충전(DC Charging)은 AC 충전과 같은 전도성 충전(Conductive Charging System) 방식의 한 종류입니다. 전기자동차 직류 전원공급장치(충전기)를 통해 AC 전원으로부터 DC로 변환하여 전기자동차의 배터리로 직접 직류 전력을 공급해주는 충전 방식을 말합니다.
DC 충전의 표준 규격은 충전기 커넥터의 형상에 따라 차데모(CHAdeMO), DC 콤보1(DC Combo 1), DC 콤보2(DC combo 2), GB/T 등으로 구분할 수 있으며, 국내에서는 2017년 이후 DC 콤보1으로 표준화 되어 있습니다.
DC 충전은 AC 완속 충전에 비해 더 빠른 속도로 전기자동차 배터리를 충전할 수 있으며, 공급 용량에 따라 급속 충전기(50~200kW)와 초급속 충전기(~400kW)로 분류할 수 있습니다.
| 구분 | 차데모(CHAdeMO) | DC 콤보(Type 1) |
|---|---|---|
| 충전기커넥터 |  |
 |
| 입력 | 3상 AC 380V | 3상 AC 380V |
| 출력(최대 출력) | DC 50~500V 125A (62.5kW) | DC 200~1000V 400A (400kW) |
| 가능차종 | 블루온, 레이, 쏘울, 아이오닉, Leaf | 스파크, 볼트, 아이오닉, i3, 코나, 쏘울, ZOE |
| 사용국가 | 미국, 유럽, 한국, 일본 | 미국, 한국 |
이동형충전
전기자동차의 이동형 충전은 케이블 일체형 제어 및 보호장치인 IC-CPD(In-cable control and protection device)를 활용한 충전 방법입니다.
IC-CPD는 플러그, 기능박스, 자동차 커넥터로 구성되어 있으며 전원 공급 시스템의 종류, 구조, 사용, 케이블 접속방법 등 여러 조건에 따라 분류할 수 있습니다. 다음은 사용 및 케이블 접속 방법에 따라 IC-CPD를 분류한 내용입니다.
| <사용에 따른 분류> | <케이블 접속 방법에 따른 분류> |
|---|---|
| 1. 휴대형 IC-CPD | 1. 코드 비교환형 IC-CPD |
| 2. 벽붙이형 IC-CPD | 2. 제작자에 의한 배선 IC-CPD |
| 3. 휴대용 및 벽붙이형 IC-CPD | 3. 플러그형 IC-CPD |
IC-CPD를 사용하면 추가 장치 없이 기존의 전기 시설에 연결하여 사용할 수 있어 휴대성 및 사용자 편의성이 높은 특징이 있습니다.
과금형충전
과금형 충전은 주차장의 벽면 등에 과금형 콘센트를 설치 및 활용하여 전기자동차를 충전하는 방식을 말합니다. 기존 독립형 완·급속 충전기에 비해 충전에 장시간이 소요되는 단점이 있으나, 전기자동차 전용 주차공간을 확보하지 않아도 설치가 가능하여 주차 갈등, 공사 문제 등을 해결할 수 있어 충전 인프라 보급에 강점을 보입니다.
무선충전
무선 전력 전송(WPT, Wireless Power Transfer)은 기존의 플러그인 유선 충전 방식과 다르게 케이블을 사용하지 않고 전기자동차의 배터리를 무선으로 충전할 수 있는 기술입니다.
무선 전력 전송 시스템은 전송 기술, 전력 전송 등급, 환경 조건에 따라 분류할 수 있으며, 전송 기술에 따른 분류는 다음과 같습니다.
| 전송기술 | 정의 | 약어 |
|---|---|---|
| 유도성 전력 전송 | 자기장을 통해 에너지를 전송 | MF-WPT |
| 용량성 전력 전송 | 전기장을 통해 에너지를 전송 | EF-WPT |
| 마이크로파 전력 전송 | 1GHz - 300GHz 전자기파를 통한 에너지 전송 | MW-WPT |
| 적외선 전력 전송 | 300GHz - 400 THz의 전자기파를 통한 에너지 전송 | IR-WPT |
이러한 무선 전력 전송 기술을 활용한 전기자동차 무선 충전은 공간성 확보 및 편의성의 장점이 있어 기존의 플러그인 방식의 충전을 대체할 수 있는 충전 기법으로 떠오르고 있습니다.
배터리교체형
배터리 교체 방식은 전기차를 충전하는 대신 배터리 교환소(Battery Swap Station)를 방문하여 교환 설비를 통해 미리 충전된 배터리로 교환하는 방법입니다.
배터리 교체 방식은 차량에 따른 배터리 규격의 차이와 탈부착 과정에서 발생할 수 있는 접지 불량 등의 안전사고 문제 등 상용화를 위해 해결해야 할 과제가 남아있으나 전기자동차 충전인프라의 부족과 긴 소요 시간 등의 문제를 해결할 수 있는 대안이 될 수 있습니다.
전기자동차의 배터리 교체 스테이션은 중국의 니오, 올턴, 지리 등의 업체에서 상용화하여 운영 중이며 국내에서는 배터리교환형 전기이륜차를 중점으로 활용되고 있습니다.
V2G(Vehicle-to-Grid)
V2G(Vehicle-to-Grid) 기술은 전기자동차를 계통에 연결하여 차량 배터리와 전력망 간 양방향 전력 전송을 수행하는 기술로서 전기자동차를 발전 자원으로 활용할 수 있는 방안으로 주목받고 있습니다.
전기자동차는 하루 중 상당한 시간동안 정차되어 있으므로, 전기차를 이용하지 않는 시간에 차량 배터리 전력을 활용하여 전기 요금이 비싼 시간에 판매하거나, 주파수/전압조정, 첨두 부하 절감, 예비력 확보 등의 다양한 부가서비스를 창출할 수 있습니다.
