목차
1. 전기차는 어떻게 충전하나?
2. 충전이 잘 되려면...
3. 차량마다 다른 커넥터 규격...
4. 테슬라를 따라해보자.
5. 앞으로 전기차 충전 시장은?
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Chapter 1 전기차는 어떻게 충전하나? 옛날이나 지금이나 바뀐 것은 없네! |
19세기에 전기자동차는 그 당시에 핫이슈 였습니다.
토마스 에디슨 Thomas Edison 은 10년동안 5만번의 시험 끝에 니켈-철 전지(에디슨 전지)를 1913년에 개발하고 이 전지를 쓰는 자동차도 개발했습니다. 하지만 자동차 앞뒤로 500kg에 이르는 배터리를 탑재하다보니 자동차의 속도는 35km/h 밖에 나오지 않았고, 당시의 납축전지보다 에너지 밀도가 훨씬 더 높고 충전 시간도 절반밖에 되지 않았지만 그래도 7시간이 걸렸으며, 겨울에는 배터리 성능이 떨어져서 주행거리가 줄거나 멈춰서기도 했습니다.
이 때문에 에디슨의 전기자동차는 생산된 지 몇 년 만에 단종되어 버렸죠.
충전하는 모습은 현재의 충전 스테이션과 다를바가 없습니다.
옛날에 비해서 지금은 혁신이 없었네요.
물론 배터리 용량, 무게, 충전속도, 성능 등 그 당시의 전기차와 배터리와는 비교할 수 없는 엄청난 변화가 있었던 것은 사실입니다.
전기차와 충전 스테이션, 출처: Wikipedia
기본적으로 전기차 충전기는 AC충전기와 DC충전기로 나뉠 수 있습니다.
AC 충전기는 완속충전기라고도 부르며, 배터리용으로 AC 전원을 DC로 변환하는 차량 내부에 "온보드차저"가 있습니다. 차량 내부 온보드차저 OBC, On-Board Charger 에서 변환(교류→직류)하여 배터리에 충전을 하는 방식입니다.
※ OBC : 완속충전 시 교류(AC)를 직류(DC)전원으로 변환하여 충전시키는 장치
완속충전이 충전시간이 오래 걸리는 이유는 무엇일까요?
교류를 직류로 바꿔야 하는 전류의 양이 클수록 AC-DC 인버터의 크기가 크고 무거워질 수밖에 없기 때문에 변환할 수 있는 전류량에 한계가 있습니다. 즉, 인버터의 용량을 무한정 크게 할 수 없기도 하고 에너지 효율면에서 오히려 에너지 손실이 커지는 역효과가 나타나기 때문에 적정 용량의 인버터를 사용하다 보니, 많은 량의 전류를 변환하지는 못해서 시간이 걸리는 것입니다.
DC 충전기를 보통 급속충전기라고 하며, 일반적인 AC 전력선에 연결되어 있으므로 외부의 충전기 내에서 AC 전원을 DC로 변환하고 DC 전원을 배터리에 직접 전달하기 때문에 더 빠르게 충전됩니다.
최근에는 초급속 충전기까지 나왔습니다.
초고속 충전 설비는 지난해 현대차가 ‘하이차저(Hi-Charger)’를 선보이며 점차 가시화되고 있습니다. 현대차의 하이차저는 350kWh급 충전기로, 약 20분만에 800V 시스템의 대용량 배터리를 탑재한 전기차를 80%까지 충전합니다.
충전기의 종류, 출처: 전기차이야기, 김성태 외, 다독임북스
이동형은 별도의 충전기 설치없이 기존에 설치된 220V 콘센트를 활용하여 충전하는 소형 AC 충전기라고 보면 됩니다.
무선 충전도 있습니다.
말 그대로 충전 커넥터를 연결하지 않고 스마트폰 무선 충전기처럼 충전 스테이션에 주차만 하면 자동적으로 충전이 되는 것이죠.
충전기별 용량과 충전시간을 비교하면 아래 표와 같습니다.
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구분(충전량) |
용량 |
충전전압 |
충전시간 |
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초급속(~80%) |
350kW |
800VDC |
18분 |
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급속(~80%) |
50~100kW |
450VDC |
58분 |
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완속(~100%) |
7kW |
220VAC |
6시간50분 |
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이동형(~100%) |
3.2kW |
220VAC |
23시간40분 |
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테슬라 수퍼차저(V3) 수퍼차저(V2) 데스티네이션차저 |
250kW 125kW 7~16kW |
450VDC 450VDC 220VAC |
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무선 |
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Chapter 2 충전이 잘 되려면... 천천히, 조용히, 안뜨겁게 |
배터리 부분은 전기차를 구성하는 핵심부분으로 차량 주행거리 증대를 위한 고에너지 밀도와 500회 이상 완전 방전이 가능해야 된다. 충분한 전력 밀도와 합리적인 충방전 에너지 효율의 특성을 지닌 니켈수소(Ni-MH)전지 및 리튬폴리머 계열의 전지가 주로 사용 됩니다.
