전기차 무선충전 기술 곧 대중화되나?

전기차를 타면서 가장 불편한 점 중 하나는 바로 충전일 텐데요. 긴 충전 시간도 문제지만 비어있는 전기차 충전소를 찾고 내려서 결제하고 충전 코트 뽑고 꼽고 만약에 오류가 나면 이 과정을 다시 하는 것도 어떨 때는 너무나 귀찮습니다. 그런데 주차하는 것만으로 충전이 된다면 어떨까요? 혹은 도로를 달리면서 충전이 된다면 생각만 해도 편리할 것 같은데요.

전기차 무선충전

최근 전기차 무선 충전 기술을 이미 실제로 구현해서 테스트에 돌입한 브랜드들이 늘고 있습니다. 얼마 전 제네시스는 수도권 주요 도시에 브랜드 전용 전기차 충전소를 오픈했습니다. 이 중 제네시스 강남, 제네시스 수지, 현대 모터 스튜디오 고양 등 3곳의 충전소에서 무선충전 시범사업을 진행하고 있습니다. 시범사업이라는 건 이미 기술을 구현한 상태에서 본격적인 상용화 전에 사업성을 검증하는 단계를 말합니다. 그러니까 기술적으로는 이미 상용화에 가까웠다는 뜻이죠.

제네시스 무선 충전기

제네시스는 GV60을 통해 무선충전 시범사업을 진행하고 있는데, 충전 성능은 11킬로와트로 완충까지 약 8시간이 소요된다고 합니다. 이는 ​완속 유선 충전기와 비슷한 수준인데 기대만큼 엄청 빠른 속도는 아니네요. 특히나 요즘은 초급속 충전을 이용하면 20분 내외에도 80%까지 충전할 수 있으니까 차라리 이건 내가 귀찮고 말지라는 생각이 들 수도 있습니다. 아직은 무선 충전 기술이 공용 전기차 충전소에 사용되기엔 부족해 보이는데 하지만 개인 주차 공간에서는 꽤 쓸 만하죠. 일을 마치고 집에 돌아와서 번거롭게 충전기를 꽂아 놓지 않아도 되니까요? 주차만 해놓고, 집에 들어갔다가 다음날 출근할 때 완충이 돼 있다면 정말 편리하겠죠.

2023년까지 시범사업

제네시스는 시범사업 기간 동안 다양한 제휴처와 협력해 무선 충전기를 약 75개까지 확대 구축하겠다고 발표했습니다. 또한 2023년까지 무선충전사업 실효성 검증과 운영체계 구축을 위한 데이터를 축적할 계획입니다. 국내 전기차 무선충전 시대가 열리면 국산 브랜드인 제네시스나 현대기아가 가장 먼저 시작하지 않을까요? 벌써부터 기대됩니다.

전기차 충전시간 정리

무선 충전기의 동작

오로지 주차만하면 가능한 전기차 배터리 충전은 어떤 물리적 접촉도 없이 충전이 가능하다니 어떤 원리인 걸까요. 무선 충전기는 개통의 전력을 전력 변환해서 패드 쪽으로 전류를 흘려보내서 차량 쪽으로 전력을 전송하는 장치입니다. 차량 하부에 설치된 수신기와 전력을 보내는 송신 카드가 마주 볼 수 있도록 주차하면 충전이 되는 방식이죠. 충전기와 차가 와이파이로 페어링이 되면 패드의 위치를 차가 알 수가 있습니다. 그래서 패드 위에 정상적으로 차가 올라갔을 때 녹색불이 뜨게 되고요. 이때부터 충전이 정상적으로 시작됩니다.

루시드 에어 전기차

무선 충전기의 구성

필요한 전류를 차량으로 보내주는 충전 패드와 그전에 전기의 특성을 변환해 주는 전력 변환 장치가 꼭 있어야 하는데요. 일반적으로 사용하는 교류는 60Hz의 저주파 교류입니다. 근데 무선전력 전송을 하기 위해서는 약 85kW에 고주파 교류가 필요합니다. 그래서 저주파의 교류를 직류로 변환했다가 직류를 다시 고주파의 교류로 변환하는 과정이 꼭 필요합니다. 고주파 교류로 전환된 전기가 패드로 이동하면 패드에서 발생한 자기장이 수신기 쪽 자기장을 발생시켜 흐르는 전류를 통해 충전되는 원리라고 합니다.

토레스EVX

안전성 검증

또한 전류를 송신하는 패드에도 남다른 신경을 쏟았다는데 무선 충전 패드에 사용되는 플라스틱은 엔지니어링 플라스틱을 사용하게 됩니다. 일반적인 플라스틱보다 더 강도가 필요한 구간 혹은 수축이나 환경에 대해서 좀 더 내구성이 있어야 하는 특성들이 필요하기 때문입니다. 1미터 이상 깊이의 수심에서 진행된 방수 실험은 물론 혹시 모를 충격에 견딜 수 있는 방진 실험까지 모두 검증 완료 했으며 또한 금속 성분이 감지될 경우 발생할 수 있는 발열 위험 상황을 대비한 보호 장치까지 갖추고 있는데요. 금속 물질이 충전 중에 들어왔을 경우 충전을 멈추고 알람을 보내는 기능입니다. 현재 무선 충전기는 위의 모든 것을 충족되게끔 개발이 완료돼 있습니다.

볼보의 무선 충전기

수입차 브랜드도 전기차 무선 충전 사업을 다양하게 진행하고 있습니다. 대표적으로는 볼보가 있습니다. 볼보는 브랜드 최초의 순수 전기차 CX40 리차지를 이용해 무선 충전 기술 테스트에 돌입했습니다. 볼보는 이번 기술 테스트를 스웨덴 예테보리에서 약 3년간 진행한다고 발표했는데요. 이를 위해 다양한 기업들과 협업을 진행하는데 북유럽 지역에서 가장 큰 택시회사인 카본라인, 미국의 무선충전기술개발업체 모멘텀 다이나믹스 등이 대표적입니다. 카본라인은 CX40 리차지를 택시로 사용하면서 1일 12시간 이상, 연간 10만km 이상을 주행하며 무선 충전을 테스트하게 됩니다. 모멘텀 다이나믹스는 무선 충전 스테이션을 지원하는데 무선 충전 패드가 설치된 스테이션 내에 CX40 리차지를 주차하면 충전 패드가 이를 인식해 에너지를 보내고 차량은 에너지를 수신하는 방식입니다.

볼보의 무선 충전기 성능

볼보의 무선 충전기는 제네시스가 테스트 중인 무선 충전 방식과 동일한데 성능이 훨씬 좋다고 합니다. 볼보가 제공하는 무선 충전 전력량은 약 40kw 이상으로 AC 완속 충전기보다 4배 이상 빠른 것으로 알려졌습니다. 50kW급 DC 급속 충전기와 비슷한 속도죠. 제네시스의 무선 충전과 달리 볼보의 무선 충전은 공용 충전소에서도 충분히 사용할 수 있을 만한 성능입니다. 아까 테스트 기간이 3년이라고 했는데, 과연 3년 후에 상용화가 될 수 있을까요?

무선 충전 도로

조금 더 나아가서 아예 도로에 무선 충전 기술을 접목하면 어떻게 될까요? 시기상조 같은 이야기라고 생각하실 수 있지만 이미 많은 나라들이 이 기술을 개발 중입니다. 미국에서는 엔지니어링 기업 와이트리시티와 IT 회사 퀄컴이 도로 위 무선 충전 기술을 개발 중입니다. 실제로 퀄컴은 2017년 테스트 트랙에서 시속 100km/h로 달리는 전기차에 최대 20kw 수준의 무선 충전에 성공한 바 있습니다. 이스라엘에서도 비슷한 개발이 진행 중이고 중국이나 영국 등 아예 정부가 직접 나서서 관련 기술을 개발하거나 대규모 자본을 지원하는 곳도 있습니다.

도로 기술개발 전략안

우리나라도 빠질 수 없겠죠. 정부가 지난 2019년 발표한 도로 기술개발 전략안에는 오는 2030년까지 무선 충전 도로를 만들겠다는 계획이 포함돼 있습니다. 물론 전기차 무선 충전 기술이 곳곳에서 시범사업에 돌입하고 있지만 당장 상용화가 가능한 건 아닙니다. 무선 충전이 가능해지려면 수많은 인프라를 새로 구축해야 하고 기술적으로 가능해져도 국가나 기업별 규격이나 관련 법규가 논의돼야 하고 부작용 연구도 필요합니다.

 

과연 전기차 무선충전 시대는 언제쯤 오게 될까요? 볼보가 테스트를 마치는 3년 후일까요? 아니면 제네시스가 먼저일까요? 그것도 아니면 다른 브랜드가 먼저일까요?