전기차 보급을 위해 급속충전과 규격 통일화 필요

[인더스트리뉴스 최홍식 기자] 친환경 이동 수단이라고 불리는 전기차는 이제 우리 일상에서 어렵지 않게 볼 수 있는 탈 것이 됐다. 정책적 보조금 지원과 친환경에 대한 관심 증가로 전기차 보급이 확산되고 있는 상황에 가속을 더하려면 충전 기술의 발전과 인프라 구축이 뒷받침 되어야 한다. 

현재 전기차 충전시 장시간의 충전시간과 여전히 부족한 충전소는 전기차 확산의 걸림돌이 되고 있다. 최근 한화투자증권 이순학 연구원이 분석한 자료에서도 소비자의 편의성 측면을 위해 급속 충전 기술의 발전이 이뤄져야 한다고 주장하고 있다.

소비자 편의를 생각한다면 급속 충전 기술개발 발전이 중요

앞서 전기차 확대를 위해 충전소 인프라 증가가 중요하다고 했지만 그보다 우선되어야 할 것이 충전 시간의 단축이다. 일반 내연기관의 경우 휘발유나 경유를 보충할 때 긴 시간을 필요로 하지 않는다. 전기차 충전 시간이 이러한 연료들과 비교했을 때 크게 차이가 없게 될 때 소비자의 전기차 구매 욕구는 상승하게 되고 이는 전기차에 대한 거부감 역시 사라질 것으로 보인다.

현재 전기차에서 급속충전 시설은 50kW급이 주로 사용되고 있다. 하지만 전기차가 본격적으로 보급되는 2021년경부터는 400kW급이 도입돼 충전시간을 획기적으로 단축시킬 것으로 전망된다.

급속충전 기술은 일반적으로 교류전력 전원을 받아 전력을 직류 변환한 후 전기차의 배터리를 충전하게 되며, 정전압 및 정전류 모드를 사용한다. 급속충전기의 입력단에 공급된 교류전력은 AC-DC 인버터에서 교류전류를 직류전류로 변환하고 DC-DC 컨버터를 통해 전기차에 장착된 배터리의 전압에 부합하는 전압으로 조정한 후 충전 케이블과 충전 커넥터를 통해 전기차에 충전 전력을 공급하는 것이다.

충전기의 파워를 높이면 충전 시간을 단축할 수 있을 것으로 생각하는 전기차 기업들이 많으나 이는 생각보다 간단하지 않은 일이다. 파워를 높이기 위해서는 전류와 전압을 동시에 올려야 하는데, 이를 파이프를 통해 흘러가는 물과 비교해 쉽게 설명하면 물의 속도와 파이프의 크기를 동시에 키워야 하는 것과 같다. 안전성의 문제와 직결되는 부분이기 때문에 안전하게 컨트롤할 수 있어야만 비로소 상용화가 가능하다.

일본 전기차 충전기 차데모에 따르면 이미 200kW급에 대해서는 지난해 표준 완료 후 공개한 바 있으며, 현재 400kW급을 개발하고 있으며, 향후 버스 스펙에 대해서도 연구할 계획인 것으로 나타났다. 차데모를 선두로 대다수 기업들이 400kW급 충전기를 개발하고 있기에 전기차 본격 시대가 될 2021년부터는 400kW급 급속 충전기를 볼 수 있을 것으로 전망된다.

전기차 충전 인터페이스의 세계적 표준화 마련 생각해봐야 해

전기차와 충전기 사이의 차량 인터페이스에는 유형적인 것과 무형적인 것이 있는데 유형적인 차량 인터페이스로는 충전 커플러가 해당되며, 무형적인 차량 인터페이스는 차량과 충전기 사이의 통신 프로토콜이 해당된다. 충전커넥터와 충전 커플러의 형상과 차수가 표준화 되어야 전기차를 언제 어디서나 충전할 수 있고, 차량과 충전기 상의 통신 프로토콜이 표준화 적용되어야 충전이 가능하게 된다.

하지만 이런 인터페이스들은 각 국가별로 서로 다른 표준이 적용되고 있다. 전기차 시장에서 가장 앞서나가고 있는 일본의 경우 차데모를 사용하고 있고 미국은 CCS 콤보 1을 사용하고 있으며, 유럽은 CCS 콤보 2를 사용하고 있다. 중국의 경우 GB/T라는 규격을 사용하고 있다. 테슬라의 경우 슈퍼차저라는 독자 규격을 보급해 가고 있는 상황이다. 

전 세계적으로 전기차 충전 인터페이스가 하나로 통일되지 않고, 단일 표준화를 이루기가 쉽지 않다보니 충전기 제조사들은 각 국가별로 2~3개의 표준 인터페이스가 적용된 충전기를 개발 공급하고 있다.

전기차 충전기 인터페이스 시장은 일본이 몇 년간 주도해왔다. 전기차 상용화 및 활용에 가장 앞서 있었기 때문에 차데모의 점유율이 50%에 육박했다. 하지만 최근 3년 사이 중국이 전기차 판매 1위 국가로 올라서면서 주도권이 중국 기업으로 넘어가고 있는 상황이다.

상황이 이렇게 바뀌다 보니 일본 차데모의 경우 중국과 협력을 통해 시장 점유율 확보에 노력하고 있다. 중국 역시 전기차 확대에 있어 유용한 고급 충전기 기술을 확보하는데 주력하고 있던 상황이라 양국의 협력은 급물살을 타고 있다.

기술적 우위를 점하고 있는 일본과 시장 파급력이 큰 중국이 협력해 전기차 충전기 규격을 통일화 하고 제품을 상용화 한다면 전 세계 시장의 90% 이상을 점유하게 될 것으로 전망된다. 이를 통해 일본은 전기차 충전기를 중국에 계속 판매할 수 있으며, 중국의 경우 전기차 시장의 주도권을 더욱 확고히 다져갈 기반을 마련할 것으로 전망된다.

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