전기차 충전방식의 표준화에 대한 뒤늦은 생각

전기차 충전방식의 표준화에 대한 뒤늦은 생각

 

지난 2014년 6월 12일 테슬라 모터스의 최고경영자(CEO)인 엘런 머스크가 ‘오픈소스 운동(open-source movement)’의 정신을 언급하며, 보유한 특허를 무료로 개방하겠다고 발표가 있은 이후, 전기차의 선진업체인 미국 테슬라모터스, 독일 BMW, 일본 닛산 자동차 3사간에 고속 충전방식의 규격 통일을 협의하고 있으며, 그 타결 가능성이 높아 보인다는 뉴스기사가 오토데일리 인터넷판에 실렸다.

현재까지 전기차 충전방식을 둘러싸고 미국과 유럽, 일본이 주도권 다툼을 벌이고 있었지만 충전방식의 표준화가 선행되지 않고서는 전기차 보급이 쉽지 않을 것이라는 것이 전문가들의 의견이었고, 위 3사간에 충전방식의 규격이 통일되면 전기차 보급의 큰 장애물은 사라질 것으로 예상된다고 한다 (출처 : 자동차전문신문 오토데일리, BMW•닛산•테슬라, 전기차 충전방식 규격 통일 협의). 

 

<출처 : 매일경제, 전기차 충전 세계표준, 일본-美·獨 기술경쟁>

 

그러나 전기차를 이끌고 있는 3사의 충전방식이 과연 전기차 보급을 효율적으로 앞당길지에 대해서는 여전히 걱정이 앞선다. 자동차는 운행수단으로 기동성이 필수조건이다. 그러나 기존 전기차 업체가 개발하여 추진 중인 충전방식은 그 원리상 충전시간이 너무나 오래 걸린다는 문제점을 극복하기 어렵고 인프라 구축에 너무나 큰 비용과 시간이 필요하다는 문제점이 있다. 만약 소비자가 미리 충전하는 것을 깜박한다면 목적지까지 이동하다가 배터리 충전을 위하여 적게는 30분, 많게는 3시간이 필요하게 된다. 사정이 이러한데 누가 전기차를 운송교통수단으로 이용할 수 있다는 말인가?

 

전문가들은 전기차를 주차할 때마다 미리 충전해두는 방식으로 이 단점을 극복해갈 것이라고 한다. 그러나 미리 중간중간에 충전해두려면 전국에 곳곳과 건물, 주차장에 전기차 충전소와 충전인프라가 필요하다. 즉 전기차 충전소와 충전인프라가 잘 갖추어지는 단계에 이르러서야 전기차 보급이 안정기를 이룬다는 말이다. 건물 여기저기 주차장 여기저기에 전기충전장치가 구비되고 전기충전케이블이 나뒹군다고 생각해보라. 또 누가 그 전기요금을 감당하겠는가? 걱정이 앞선다. 또 이러한 임시방편의 해결책은 결국 막대한 자본을 들여 건설한 전기충전소의 효용성을 의심케 할 것이다.

 

 <출처 : 전자신문, 전기차 충전을 위한 전기도둑 늘어난다 >

 

 

전기차 충전방식은 i) 전통적인 콘센트-플러그 충전방식과 ii) 배터리 교체 방식과 iii) 비접촉식 무선 충전방식과 같이 크게 3가지 방식으로 구분된다. 콘센트-플러그 충전방식은 i) 가정용충전방식과 ii) 급속충전방식으로 나뉜다.

 

<출처 : LG경제연구원 ‘전기차 충전에서 다양한 사업모델 나온다’>

현재까지 선진 글로벌 전기차 제조업체가 의욕적으로 밝힌 자료에 따르면, i) 가정용 충전방식의 경우 가정용 전원 220V를 사용할 때 전기차를 완전히 충전하는데 약 6시간 정도가 걸린다고 한다. 한편 ii) 급속충전방식의 경우 높은 전압과 전류를 공급할 수 있는 충전설비를 이용하여 충전 시간을 30분 이 내로 단축시킬 수 있다고 한다. 고전압 충전방식의 안정성 문제는 별론으로 하고 고전압충전에 적합한 전기차의 개발은 차량 가격의 상승요인이 될 것이며, 정거리 운행 중 배터리가 소진되었을 때, 가솔린차량의 주유시간(1~2분)과 비교할 때 30분 가량 충전해야 하는 것 역시 소비자들에게는 참지 못할 불편이 될 것이다. 현재 개발 목표가 10분내 80% 충전을 목표로 하고 있다고 하지만 소형차차가 아니라 전기버스와 같은 대형차량의 경우 충전시간이 얼마나 짧아질 지 의문이며, 배터리의 수명이 다할 경우 주행 중 전기차가 갑자기 서버리는 안정성 문제와 배터리 교체에 필요한 막대한 비용 역시 소비자가 부담하여야 하는 점 역시 심각하다.

 

 <버스급속충전>

이를 해결하기 위해 충전 시간을 단축시킬 수 있는 방법으로 뒤늦게 제안된 것이 배터리를 교체방식이다. 그외 콘센트에 플러그를 꽂는 대신 전자기 유도 방식을 사용한 비접촉 충전 방식도 고려되고 있으나 아직까지는 충전시간이 6~8시간이 넘게 걸리고, 대형도로는 물론 소형도로에 충전판 네트워크가 깔려야 하는 문제도 있다.

배터리 교체방식은 Better Place사가 주도하고 있는 방식으로 휴대폰 배터리를 교체하듯 전기차의 배터리를 교체하는 방식이다. 배터리 교체소에서 다 쓴 배터리를 새로운 배터리로 교체하는데에 걸리는 시간은 5분 내외라고 한다. Better Place사는 실제 닛산과 함께 일본의 요코하마에 50만 달러를 투자하여 최초의 배터리 교환소를 선보인바 있고, 공정자동화를 통해, 배터리를 교체하고 출구를 나서는데 소요된 시간은 2분 남짓이었다고 한다. 2014년 국내에서도 르노삼성이 '카멜레온 시스템’ (배터리 교환 설비)'이라는 신기술을 선보인바 있으며, 유럽에서는 자동 배터리 교환 기기를 사용하여 1분 이내에 배터리를 교체할 수 있다고 한다.

 

배터리 교체설비만 국산화하면 성공적인 대안이 될 수 있으며, 가정용 충전시스템과 병행하여 배터리 교체소 인프라만 갖추고 글로벌 선진 전기차 제작업체와 협력하여 배터리 규격만 표준화하면 바로 적용이 가능한 모델로 보인다. 배터리 수명이 다할 경우 소비자의 부담으로만 돌아가는 배터리 교체도 해결될 수 있고 불측의 주행 중단 위험성도 해결될 수 있다. 문제는 배터리 비용인데, 이는 배터리 수명기간을 기준으로 감가상각하여 배터리 교체비용에 추가 할부 부담하면 해결될 수 있다고 생각한다.

 

<출처 : 한국일보, 르노삼성, 카멜레온 충전 시스템으로 전기차 주도권 잡는다>

이미 선진 글로벌 전기차 업체간에 급속충전방식으로 기술 표준화가 논의 중이고, 국가 정책 역시 급속충전방식과 가정용충전방식에 맞추어 인프라 구축을 계획하고 있는 것으로 안다. 쉬운 길을 두고 남이 만들어 놓은 어려운 길을 따라가야 하는 것이 전기차 기술 후진국의 서러움이라고 해야 하겠지만, 국가적인 차원에서 국내 전기차 개발 업체와 함께 전기차 충전방식에 대해 다시 한번 다양한 대안을 가지고 진지하게 고민할 필요가 있다. 이미 때늦은 것이 아니었으면 한다.

 

<참고자료>

1.     LG경제연구원 ‘전기차 충전에서 다양한 사업모델 나온다’

2.     매일경제, 전기차 충전 세계표준, 일본-美·獨 기술경쟁

3.     전자신문, 전기차 충전을 위한 전기도둑 늘어난다

4.     한국일보, 르노삼성, 카멜레온 충전 시스템으로 전기차 주도권 잡는다

5.  자동차전문신문 옽토데일리, BMW•닛산•테슬라, 전기차 충전방식 규격 통일 협의