2017년 2월 6일 월요일

전기차 충전방식 비교 ① "완속 vs 급속"

전기차를 충전하는 것은 전기차 내에 존재하는 배터리를 충전하는 것이다. 전기차를 충전하는 방식에는 전기차에 플러그를 연결하여 에너지를 직접 공급하는 직접충전방식과 배터리 자체를 통째로 교환하는 배터리교환방식 그리고 바닥에 매설된 고주파 전력공급장치(급전코일)로부터 전기차 집전장치에 전자기 유도를 통해 전력을 전달하여 배터리를 충전하는 비접촉충전방식 등이 있다.

이 중 가장 일반적인 직접충전방식에는 충전 속도에 따라 일반적으로 직류를 이용하여 상대적으로 빠르게 충전이 가능한 급속충전방식과 교류를 이용하여 급속충전에 비해 느리게 충전이 되는 완속충전방식이 있다.

완속충전은 교류(AC)를 이용해 충전을 한다. 그렇기 때문에 전기차 내에서 교류를 배터리에 저장하기 위한 직류로 변환하기 위한 별도의 컨버터가 필요하다. 전기차에서는 차량 내의 OBC(On-board Charger)라고 불리는 장치가 컨버터 역할을 수행한다. 물론 완속충전 방식은 교류 전원이 전기차에 직접 연결되기 때문에 충전기의 구조는 단순하다. 하지만 전력 크기에 제한이 있어 낮은 출력만 가능하고 이 때문에 장시간 충전시켜야 하는 불편함이 존재한다. 완속충전기는 초기에는 3.3kW 출력으로 충전이 되었으며 최근에는 충전 시간을 단축하기 위하여 7.7kW로 표준을 제정(휴대용 비상충전기의 경우는 약 2~3kW 수준의 출력을 갖는다)하였다. 출력을 높이기 위해서는 차량내의 OBC의 용량과 크기도 함께 커져야 하기 때문에 차량 가격이나 크기에 있어 제약이 크다.

국내의 경우, 완속충전기를 통한 충전 요금은 kWh에 평균 100원 수준(완속충전 요금은 계절과 시간에 따라 변동된다)이다. 게다가 2017년부터 3년 동안 기본료 면제와 50% 충전 요금 할인이라는 정책이 시행되어 비용은 더욱 저렴해졌다. 할인 전 금액인 1kWh100원이라고 하더라도 전기차가 평균 1kWh 6km 주행이 가능하니 휘발유와 비교(휘발유 1,500/리터, 12km/리터 가정)하면 약 13%에 해당하는 금액이다. 물론 2017년 출시 예정인 GM의 쉐보레 Volt EV(60kWh 용량의 배터리를 장착하여 완충 후 약 360km 주행이 가능하다)를 완속충전기를 이용해 완충하려면 약 8시간 정도가 소요된다는 점이 문제가 되지 않는다면 상당히 매력적인 비용이다.

완속충전과는 달리 급속충전은 일반적으로 직류(DC)를 이용해 충전을 한다. 충전기 내부에 컨버터 회로를 내장하여 직류를 출력하기 때문에 전기차 내부에 충전을 위한 별도의 장치는 필요가 없다. 대신 충전기 내에 컨버터 회로를 내장하기 때문에 완속충전기에 비해 부피가 크고 설치 가격이 비싸진다(일반적으로 설치비를 포함하여 완속충전기의 가격은 700만원이며, 급속충전기의 가격은 4,000만원 정도이다). 아직 단일한 국제표준은 존재하지 않으며 일본 주도의 DC차데모(CHAdeMO)와 유럽에 주로 보급된 AC3상 그리고 미국에서 주도하고 있는 DC콤보 방식이 혼재해 있다. 현재는 유럽 역시 DC콤보 방식을 채용하기로 하여 사실상 DC콤보 방식이 국제표준이 되었다라고 봐도 된다. 국내의 경우는 뒤늦게 보급 사업에 뛰어들다 보니 모든 방식을 수용하고 있는 상태이다.

완속충전 방식이 7.7kW로 충전이 되는데 비해 급속충전은 최대 50kW의 출력을 지원한다. 그렇기 때문에 앞서 언급한 Volt EV의 경우 약 1시간 20분이면 완충이 가능하다. 국내 충전 요금은 평균 100원인 완속충전에 비해 비싼 kWh 313원이라는 요금을 환경부에서 공지하여 적용하고 있다. 휘발유 대비 약 42%에 가까운 금액으로 전기차 이용자들은 이제 걸음마 단계인 보급 상태에서 너무 비싼 금액이라는 원성이 큰 상태이다. 하지만 최근 환경부가 기존 1kWh 313원에서 174원으로 약 44%를 할인한다고 밝혀 그 효과에 관심이 모아지고 있다. 심지어 친환경제품을 구매할 때 사용할 수 있는 그린카드를 이용할 경우 추가로 50%를 더 할인 가능하여 그린카드를 이용해 급속충전을 할 경우 1kWh 87원으로 충전이 가능하다. 50%를 할인한 완속충전 요금과 비교해도 큰 차이가 나지 않는 비용이다.

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