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문제 정의
- 상향 조정하였다. 특히 급속충전인프라는 기존의 2020년 3000대에서 3배 늘어 2022년까지 1만대를 보급하는 것으로 정하여 보다 적극적 인 정책 목표를 밝혔다. 또한 정부는 2017 년 하반기 에 TESLA Model-S 와 같은 대용량 배터 리가 장착된 장거 리 주행 이 가능한 EV도 보조금 혜택을 받을 수 있도록 전기차 충전소요시간 10시간 이내 규정을 폐지하였다.
제안 방법
- EV용 급속 충전 시스템은 여러 개의 수십 kW급 고효율 AC/DC와 DC/DC 전력변환 모듈을 적층하고 제어시스템과 같이 구성한 200-500 kVA 이상의 AC/DC 전력변환시스템, EV 운전자를 위한 사용자 환경과 상위시스템과의 통신, 충전 플러그 거치기능 및 플러그용 냉각장치를 탑재한 충전스탠드(Dispenser), 냉각기술이 적용되어 기존의 Type 1 CCS 플러그와 호환되는 대용량 충전플러그와 경량케 이블, 충전소와 충전기의 효율적인 운전과 제어를 위한 운영시스템 등으로 구성된다. 대용량 충전 플러그는 기존의 EV와도 호환되고 새로 출시 되는 대용량 배터 리가 들어가는 EV와 상용차를 위해 200A 보다 큰 전류를 흘릴 수 있도록 접속부까지 액체 냉매를 이용하여 냉각하는 방식을 적용하게 된다.
대상 데이터
- 충전인프라도 지속적으로 보급되어 공용 충전기는 2019 년 7월까지 총 13, 872 대가 설치되었는데 이 중 8, 433대가 완속 충전기이다. 환경부에서 2, 879대를 한전에서는 1, 253대를 대부분 급속으로 설치하였다.
성능/효과
- 따라서 향후에 판매 되거나 도입될 대용량 배터리가 장착된 EV도 정부와 지자체의 보조금 혜택을 받을 수 있게 되었다. 그리고 차종의 분류도 기존의 고속, 저속, 화물전기자동차 및 전기버스의 4종에서 전기승용, 전기화물, 전기승합자동차의 3종으로 개편하였다.
- 높일 수 있게 될 것이다. 따라서 버스나 트럭에 적용될 50-200 kW급 시스템의 공진 주파수도 승용차와 같은 85kHz를 사용하게 되어 6.6 kW급 승용 EV에서 수십 kW급 상용 EV까지 한 종류의 송신패드와 전력변환장치로 모두 충전 할 수 있는 기술이 개발될 것으로 전망된다.
- 급속충전기의 핵심 구성 요소인 AC/DC 전력변환 장치의 반도체 소자도 기존의 실리콘 기반 IGBT나 MOSFET에서 최근 성능이 향상되고 있는 대용량 SiC 소자로 대체될 것이다. 새로운 소자의 적용에 따른 낮은 통전 손실과 스위칭손실 개선으로 충전기의 전력변환 효율은 96% 이상으로 개선될 것이다. 또한 수십-수백 kHz 이상의 높은 스위 칭 주파수를 적용하여 인덕터, 필터와 같은 수동소자의 크기도 대폭 줄어들게 되어 전력변환장치의 전체적인 크기도 소형화 될 것이다.
후속연구
- 또한 수십-수백 kHz 이상의 높은 스위 칭 주파수를 적용하여 인덕터, 필터와 같은 수동소자의 크기도 대폭 줄어들게 되어 전력변환장치의 전체적인 크기도 소형화 될 것이다. 개발을 추진 중인 새로운 충전시스템은 상용 EV에 대한 실증과 실험실 검증을 통해 규격을 보완하고 표준화 될 것이다. 새로운 충전 시스템은 기존의 400 V급 소용량 EV, 대용량 전기버스와 트럭 , 차세대 EV를 모두 수용하는 Type 1 CCS 표준의 충전 커플러를 채용하게 될 것이다.
- 급속충전기의 핵심 구성 요소인 AC/DC 전력변환 장치의 반도체 소자도 기존의 실리콘 기반 IGBT나 MOSFET에서 최근 성능이 향상되고 있는 대용량 SiC 소자로 대체될 것이다. 새로운 소자의 적용에 따른 낮은 통전 손실과 스위칭손실 개선으로 충전기의 전력변환 효율은 96% 이상으로 개선될 것이다.
- 도시지역의 전기버스의 보급 확대에 따라 버스에서 필요한 충전 수요 충족을 위하여 800V 이상의 전압으로 수백 kW 급으로 충전 할 수 있는 고출력 충전기술이 적용될 것이다. 전기버스용 충전 커넥터도 CHAdeMO, CCS combo Type Ⅱ, GB/T 등의 다양한 형 태가 공존하고 있지만 국내 표준으로 정해진 CCS Type 1 combo로 통일되어 다양한 용량의 EV와 전기버스 모두 같은 충전기와 플러그로 충전할 수 있게 될 것이다.
- 배터 리기술의 발전과 장거리주행 이 가능한 고급형 EV에 대한 요구로 수년 내에 100 kWh 이상의배터 리를 장착하고 500 km 이상 주행 이 가능한 EV가 속속 등장할 것이다. 또한 도심지의미 세먼지 대책과 온실가스 감축을 위해 전기버스가 지속적으로 도입될 예정이다. 대용량 배터 리를 장착한 EV와 전기버스의 충전을 위하여 수백 kW급 급속충전기에 대한 수요도 생길 것이다.
- 새로운 소자의 적용에 따른 낮은 통전 손실과 스위칭손실 개선으로 충전기의 전력변환 효율은 96% 이상으로 개선될 것이다. 또한 수십-수백 kHz 이상의 높은 스위 칭 주파수를 적용하여 인덕터, 필터와 같은 수동소자의 크기도 대폭 줄어들게 되어 전력변환장치의 전체적인 크기도 소형화 될 것이다. 개발을 추진 중인 새로운 충전시스템은 상용 EV에 대한 실증과 실험실 검증을 통해 규격을 보완하고 표준화 될 것이다.
- 또한 주거의 70% 이상이 공동주택인 우리나라 환경에서는 공동 주차장의 충전기가 필수적인데 아직 충전기 보급이 더디어서 일부 운전자들은 충전의 어려움을 격기도 하지만 정부와 한국전력의 선제적인 충전인프라 확충으로 충전기의 접근성이 대폭 향상되었다. 배터 리기술의 발전과 장거리주행 이 가능한 고급형 EV에 대한 요구로 수년 내에 100 kWh 이상의배터 리를 장착하고 500 km 이상 주행 이 가능한 EV가 속속 등장할 것이다. 또한 도심지의미 세먼지 대책과 온실가스 감축을 위해 전기버스가 지속적으로 도입될 예정이다.
- 배터리의 에너지밀도 개선과 가격 하락으로 몇 년 뒤엔 한번 충전으로 500 km 이상을 주행할 수 있는 EV가 많이 보급될 것으로 전망된다. 이러한 차세대 EV는 높은 동력 성능과경 량화 그리고 빠른 충전을 위하여 700-920 V급의 배터 리 시스템을 사용할 예정이며 Porsche와 아우디 등에서는 2020-2021년경 800 V 이상의 전압을 사용하는 차세대 EV를 출시할 것을 발표 하였다.
- 차세대 급속충전시스템의 표준은 기존의 EV 와 기존의 충전기와도 호환성을 유지하면서도 충전용량은 대폭 높이는 방향으로 논의 중이다. 새로운 표준의 기본 안이 확정되면 향후 출시되는 대용량 배터리를 탑재한 신형 EV는 새로운 국제표준 맞추어 개발되고 제작될 것이다. 이러한 EV 의 충전전력도 최대 200-400 kW 까지 도달하게 될 것이다.
- 개발을 추진 중인 새로운 충전시스템은 상용 EV에 대한 실증과 실험실 검증을 통해 규격을 보완하고 표준화 될 것이다. 새로운 충전 시스템은 기존의 400 V급 소용량 EV, 대용량 전기버스와 트럭 , 차세대 EV를 모두 수용하는 Type 1 CCS 표준의 충전 커플러를 채용하게 될 것이다. 또한 미 래의 운전자 없는 자율주행차의 급속 충전을 위하여 로봇 기술을 충전 인프라에 접목하여 로봇팔 방식의 충전플러그 자동 접속장치도 개발되고 있다.
- 이러한 불편함을 해소하고 운전자 없이 혼자서 이동하는 자율주행 EV의 충전을 위하여 비접촉 무선전력전송방식의 충전 기술이 도입될 것이다. 무선전력 방식으로 충전되는 EV와 충전기의 상호운영과 표준화를 위하여 SAE와 IEC 에서는 표준화를 추진 중이다.
- 3%에 불과하다. 전국의 주차장에서 충전 중인 전기자동차의 배터리를 에너지 자원으로 활용하여 전력망의 균형을 맞추는데 활용하면 제어가 곤란한 재생발전원 확대에 큰 기여를 할 수 있을 것이다.
- 것이다. 전기버스용 충전 커넥터도 CHAdeMO, CCS combo Type Ⅱ, GB/T 등의 다양한 형 태가 공존하고 있지만 국내 표준으로 정해진 CCS Type 1 combo로 통일되어 다양한 용량의 EV와 전기버스 모두 같은 충전기와 플러그로 충전할 수 있게 될 것이다. 따라서 전력회사와 충전사업자는 충전소의 위치와 용도, 규모에 따라서 최대 수 MW 용량으로 다양한 EV와 버스를 동시에 충전할 수 있도록 여러 개의 충전 포트를 갖는 고속 충전시스템을 설치하게 될 것이다.
- 에너지정책의 변화로 불규칙적이고 제어가 어려운 재생발전원이 가파르게 증가하여 V2G와 같은 유연한 자원에 대한 필요성은 점점 커질 것이다. 충방전이 되는 양방향 OBC를 갖춘 미 래의 EV와 V2G 기능의 충전 인프라는 VGI-V2G 제어 시스템을 기반으로 전력망이 필요로 하는 유연하고 가치 있는 fast-DR 자원이 될 것이다. 體
- 따라서 충전기 기 인증, 정보 암호화 및 전자서명 등 전자인증서 기반 보안기술을 적용하여 고객데이터를 원천적으로 보호할 수 있는 기술을 개발 중이다. 충전인프라는 이러한 강력한 보안기술을 바탕으로 다양한 융합서비스를 제공하는 미 래형 플랫폼으로 진화해 나갈 것이다. 전력연구원은 2020년부터 일부 운영 중인충전 인프라에 PnC기술을 실증적용하고 초고속 충전, Smart Charging, 무선충전, VGI-V2G 등의 충전인프라에도 순차적으로 적용할 계획이다.
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