전기차 완전 대중화를 위한 핵심 요소, 무선충전 기술의 현주소
페이지 정보
작성자CARS |
연락처 :
본문
정체기에 빠진 전기차 보급의 해결책 중 하나로 거론 중인 무선충전 기술
국내외 기업 그리고 국내 정부 주도 하에 기술 개발 및 상용화 진행 중
[테크월드뉴스=김준혁 기자] 전기차의 완전 대중화가 생각보다 더디다. 결정적 이유로는 배터리 충전의 불편함을 들 수 있다. 800V 배터리 시스템을 탑재한 최신 전기차 기준으로 10% 남은 배터리를 80%까지 충전하는 데 약 18분이 소요된다. 과거와 비교하면 배터리 충전 속도가 빨라진 것은 분명하다. 그러나 100L 가까운 연료 탱크를 5분 만에 주유할 수 있는 내연기관차와 비교하면 전기차 충전의 불편함은 여전하다.
이 때문에 전기차의 배터리 충전 문제를 근본적으로 해결할 여러 기술이 개발 중이다. 그중 하나가 바로 무선충전 기술이다. 전기차의 무선충전 기술은 지금의 디지털 기기에 쓰이는 무선충전과 비슷한 듯하면서도 다르다. 정차 상황뿐만 아니라 달리는 상황에서도 실시간 배터리 충전을 지원해 전기차의 불편함을 근본적으로 해결할 수 있기 때문이다.
물론, 전기차 무선충전의 상용화를 위해서는 아직 넘어야 할 산이 많다. 그럼에도 불구하고 전기차 무선충전은 전기차 대중화를 위해서는 반드시 필요한 핵심 요소인 것 또한 분명하다는 게 업계의 의견이다.
▶ 전기차 무선충전 기술의 정의 그리고 한계
전기차의 배터리를 무선으로 충전하는 기술은 크게 두 가지로 나뉜다. 우선 자기유도 방식이 있다. 충전 패드에 전류를 공급해 자기장을 생성한 뒤, 자기장을 통해 전기차 하단의 수신 코일로 전류를 유도해 배터리를 충전하는 방식이다. 자기유도 방식은 짧은 거리에서만 전류를 전달할 수 있다는 점에서 한계가 존재하는 기술이다.
다른 하나는 자기공명 방식이다. 충전 패드와 전기차에 각각 설치된 코일이 같은 주파수로 공명할 때 전류가 전달되는 원리를 이용한다. 자기유도 방식 대비 좀 더 먼 거리에서 전류를 전달할 수 있으며 허용 가능한 전력도 높아 충전 시간 및 편의성 측면에서 각광을 받고 있다. 이런 이유로 대다수 업체들이 전기차 무선충전 기술을 개발할 때 자기공명 방식을 활용 중이다.
이처럼 전기차 무선충전 기술은 이미 기반이 마련된 상태다. 그러나 기존 유선충전 대비 충전 효율이 낮고 표준화 및 비용 등의 문제로 인해 상용화되지 못하고 있다. 그중에서도 낮은 충전 효율은 현 시점에서 무선충전이 가진 최대 단점으로 지목되고 있다.
이 외에도 무선충전 방식의 표준화가 마련되지 않았다는 점 또한 기술 보급의 걸림돌로 작용하고 있다. 이는 10여 년 전 전기차가 보급되기 시작했을 때 여러 유선충전 방식이 난립한 것과 유사한 모습이다.
결정적으로 무선충전 설비 구축에 적지 않은 비용이 든다는 점에서 적극적인 기술 개발이 이뤄지지 않는 것으로 전문가들은 분석 중이다. 그럼에도 불구하고 무선충전이 가져다 줄 편리함과 여러 장점 때문에 많은 업체들이 관련 기술을 끊임없이 개발하고 있는 상황이다.
▶ 정체기에 빠진 전기차 무선충전 발전, 테슬라가 가속화할까?
앞서 언급한 여러 이유로 전기차 무선충전 기술 개발 속도는 더딘 상황이다. 그러나 일부에서는 무선충전이 전기차 대중화에 큰 역할을 할 것으로 기대하며 관련 기술을 꾸준히 발전시키고 있다.
그중 하나가 전기차 시장을 연 테슬라다. 사실, 테슬라가 무선충전 기술 개발과 관련해 공식적인 입장을 밝힌 적은 없다. 그러나 최신 모델인 사이버트럭의 매뉴얼에서 향후 무선충전기 사용을 위한 배터리 커넥터 내용이 발견됐다는 점을 업계는 주목하고 있다. 그에 따라 향후 업데이트 등을 통해 사이버트럭이 테슬라 최초로 무선충전을 지원할 것이라는 기대감이 높아지는 상황이다.
무엇보다 테슬라가 지난해 8월 독일의 무선충전 스타트업인 와이페리온을 약 7600만 달러(약 1040억 원)에 인수했다는 사실은 이 같은 기대감을 방증한다. 와이페리온은 산업 장비, 트럭 등의 무선충전 시스템을 2016년부터 개발해오고 있다. 특히, 93%의 무선충전 효율성을 보여주면서 무선충전 패드와 전기차 사이의 위치 오차가 40mm에 달해도 충전이 되는 등, 가장 앞선 기술을 갖고 있는 것으로 평가받고 있다.
결정적으로 지난해 12월 테슬라의 수석 디자이너 프란츠 본 홀츠하우젠이 한 자동차 유튜브 채널에 출연해 무선충전 기술 개발 사실을 언급했다. 여기에 테슬라가 1년 넘게 '가필드'라는 이름의 무선충전 개발 프로젝트를 진행 중이라는 사실이 전해지기도 했다. 때문에 업계에서는 정체기에 빠져 있는 전기차 무선충전 기술의 개발 및 보급 속도가 전기차 대표 주자인 테슬라에 의해 가속화되지 않을까 하는 기대감을 내비치고 있다.
▶ 국내외에서 진행 중인 전기차 무선충전 기술 개발
전기차를 무선으로 충전하려는 노력은 비단 테슬라로만 국한된 게 아니다. 현재까지 알려진 가장 진보한 전기차 무선충전 관련 기술은 볼보자동차가 보유하고 있다. 볼보자동차가 스웨덴에서 2022년 하반기부터 2023년 상반기까지 약 1년간 진행한 XC40 리차지의 시범 운행에서 무선충전 기술의 높은 충전 출력과 호환성을 증명한 것이다.
특히, 볼보자동차는 40kW의 무선충력 출력을 제공하며 무선충전은 속도가 느리다는 편견을 어느 정도 깨트리는 데 성공했다. 기존 완속 유선충전 출력이 11~22kW인 것과 비교하면 2~4배 빠른 편이긴 하다. 그러나 최고 출력이 350kW에 달하는 초고속 유선충전과 비교하면 차이가 매우 크다. 그럼에도 볼보자동차의 무선충전 솔루션이 기존보다 높은 출력을 유지하면서도 눈과 얼음, 흙과 같은 변수에 구애받지 않고 작동했다는 점에서 높은 평가를 받았다.
국내 업체들의 무선충전 기술 현황도 눈에 띈다. 그중에서도 KG모빌리티가 올해 초 CES 2024에서 미국의 전기차 무선충전 기업 와이트리시티와 협업해 공개한 무선충전 솔루션이 많은 관심을 받았다.
KG모빌리티의 최신 전기차인 토레스 EVX에 적용된 무선충전 기술은 자기공명 방식에 기초한다. 충전 출력과 시간 등 구체적인 정보가 공개되지 않아 아쉬움을 남겼지만, KG모빌리티는 해당 무선충전 기술을 연내 출시될 전기 픽업트럭인 O100에 적용할 예정이라고 밝혀 많은 관심을 이끌어냈다.
▶ 정부 주도 하에 진행 중인 무선충전 구축 사업
제조사의 노력과 함께 정부 차원에서 무선충전 인프라를 확대하려는 노력도 진행 중이다. 한국도로공사가 올해 5월부터 11월까지 진행할 예정인 고속도로 휴게소와 일부 차로의 전기차 무선충전기 구축에 대한 타당성 조사가 대표적인 예다.
특히 이번 조사를 통해 한국도로공사는 향후 레벨4 이상의 자율주행이 상용화 될 경우 무선충전 기술이 미칠 영향을 조사할 것으로 알려져 많은 관심을 끌고 있다. 구체적으로 한국도로공사는 주정차 시 사용 가능한 고정식 무선충전과 주행 시 실시간 배터리 충전을 지원하는 주행식 무선충전에 대한 기술 타당성을 진행할 예정이다.
이처럼 전기차를 무선으로 충전하려는 노력은 여러 곳에서 진행 중이다. 다만, 아직까지 전기차 무선충전과 관련한 가시적인 성과가 보이지 않다는 점에서 시기상조라는 평도 존재한다.
이에 대해 업계 전문가는 “전기차 무선충전 기술은 십수 년 전 전기차 시장이 열릴 때처럼 무선충전 기술 표준화가 마련되지 않고 수요가 불분명하다는 점 때문에 발전 속도가 더딘 사실이다”라며 “그럼에도 무선충전 기술은 배터리 기술 개발과 함께 전기차의 완전 보급을 위해 반드시 필요한 기술이라는 사실은 분명하다”라는 말과 함께 낙관적인 전망을 내놨다.
출처 : 테크월드뉴스(https://www.epnc.co.kr)
이 때문에 전기차의 배터리 충전 문제를 근본적으로 해결할 여러 기술이 개발 중이다. 그중 하나가 바로 무선충전 기술이다. 전기차의 무선충전 기술은 지금의 디지털 기기에 쓰이는 무선충전과 비슷한 듯하면서도 다르다. 정차 상황뿐만 아니라 달리는 상황에서도 실시간 배터리 충전을 지원해 전기차의 불편함을 근본적으로 해결할 수 있기 때문이다.
물론, 전기차 무선충전의 상용화를 위해서는 아직 넘어야 할 산이 많다. 그럼에도 불구하고 전기차 무선충전은 전기차 대중화를 위해서는 반드시 필요한 핵심 요소인 것 또한 분명하다는 게 업계의 의견이다.
▶ 전기차 무선충전 기술의 정의 그리고 한계
전기차의 배터리를 무선으로 충전하는 기술은 크게 두 가지로 나뉜다. 우선 자기유도 방식이 있다. 충전 패드에 전류를 공급해 자기장을 생성한 뒤, 자기장을 통해 전기차 하단의 수신 코일로 전류를 유도해 배터리를 충전하는 방식이다. 자기유도 방식은 짧은 거리에서만 전류를 전달할 수 있다는 점에서 한계가 존재하는 기술이다.
다른 하나는 자기공명 방식이다. 충전 패드와 전기차에 각각 설치된 코일이 같은 주파수로 공명할 때 전류가 전달되는 원리를 이용한다. 자기유도 방식 대비 좀 더 먼 거리에서 전류를 전달할 수 있으며 허용 가능한 전력도 높아 충전 시간 및 편의성 측면에서 각광을 받고 있다. 이런 이유로 대다수 업체들이 전기차 무선충전 기술을 개발할 때 자기공명 방식을 활용 중이다.
이처럼 전기차 무선충전 기술은 이미 기반이 마련된 상태다. 그러나 기존 유선충전 대비 충전 효율이 낮고 표준화 및 비용 등의 문제로 인해 상용화되지 못하고 있다. 그중에서도 낮은 충전 효율은 현 시점에서 무선충전이 가진 최대 단점으로 지목되고 있다.
이 외에도 무선충전 방식의 표준화가 마련되지 않았다는 점 또한 기술 보급의 걸림돌로 작용하고 있다. 이는 10여 년 전 전기차가 보급되기 시작했을 때 여러 유선충전 방식이 난립한 것과 유사한 모습이다.
결정적으로 무선충전 설비 구축에 적지 않은 비용이 든다는 점에서 적극적인 기술 개발이 이뤄지지 않는 것으로 전문가들은 분석 중이다. 그럼에도 불구하고 무선충전이 가져다 줄 편리함과 여러 장점 때문에 많은 업체들이 관련 기술을 끊임없이 개발하고 있는 상황이다.
▶ 정체기에 빠진 전기차 무선충전 발전, 테슬라가 가속화할까?
앞서 언급한 여러 이유로 전기차 무선충전 기술 개발 속도는 더딘 상황이다. 그러나 일부에서는 무선충전이 전기차 대중화에 큰 역할을 할 것으로 기대하며 관련 기술을 꾸준히 발전시키고 있다.
그중 하나가 전기차 시장을 연 테슬라다. 사실, 테슬라가 무선충전 기술 개발과 관련해 공식적인 입장을 밝힌 적은 없다. 그러나 최신 모델인 사이버트럭의 매뉴얼에서 향후 무선충전기 사용을 위한 배터리 커넥터 내용이 발견됐다는 점을 업계는 주목하고 있다. 그에 따라 향후 업데이트 등을 통해 사이버트럭이 테슬라 최초로 무선충전을 지원할 것이라는 기대감이 높아지는 상황이다.
무엇보다 테슬라가 지난해 8월 독일의 무선충전 스타트업인 와이페리온을 약 7600만 달러(약 1040억 원)에 인수했다는 사실은 이 같은 기대감을 방증한다. 와이페리온은 산업 장비, 트럭 등의 무선충전 시스템을 2016년부터 개발해오고 있다. 특히, 93%의 무선충전 효율성을 보여주면서 무선충전 패드와 전기차 사이의 위치 오차가 40mm에 달해도 충전이 되는 등, 가장 앞선 기술을 갖고 있는 것으로 평가받고 있다.
결정적으로 지난해 12월 테슬라의 수석 디자이너 프란츠 본 홀츠하우젠이 한 자동차 유튜브 채널에 출연해 무선충전 기술 개발 사실을 언급했다. 여기에 테슬라가 1년 넘게 '가필드'라는 이름의 무선충전 개발 프로젝트를 진행 중이라는 사실이 전해지기도 했다. 때문에 업계에서는 정체기에 빠져 있는 전기차 무선충전 기술의 개발 및 보급 속도가 전기차 대표 주자인 테슬라에 의해 가속화되지 않을까 하는 기대감을 내비치고 있다.
▶ 국내외에서 진행 중인 전기차 무선충전 기술 개발
전기차를 무선으로 충전하려는 노력은 비단 테슬라로만 국한된 게 아니다. 현재까지 알려진 가장 진보한 전기차 무선충전 관련 기술은 볼보자동차가 보유하고 있다. 볼보자동차가 스웨덴에서 2022년 하반기부터 2023년 상반기까지 약 1년간 진행한 XC40 리차지의 시범 운행에서 무선충전 기술의 높은 충전 출력과 호환성을 증명한 것이다.
특히, 볼보자동차는 40kW의 무선충력 출력을 제공하며 무선충전은 속도가 느리다는 편견을 어느 정도 깨트리는 데 성공했다. 기존 완속 유선충전 출력이 11~22kW인 것과 비교하면 2~4배 빠른 편이긴 하다. 그러나 최고 출력이 350kW에 달하는 초고속 유선충전과 비교하면 차이가 매우 크다. 그럼에도 볼보자동차의 무선충전 솔루션이 기존보다 높은 출력을 유지하면서도 눈과 얼음, 흙과 같은 변수에 구애받지 않고 작동했다는 점에서 높은 평가를 받았다.
국내 업체들의 무선충전 기술 현황도 눈에 띈다. 그중에서도 KG모빌리티가 올해 초 CES 2024에서 미국의 전기차 무선충전 기업 와이트리시티와 협업해 공개한 무선충전 솔루션이 많은 관심을 받았다.
KG모빌리티의 최신 전기차인 토레스 EVX에 적용된 무선충전 기술은 자기공명 방식에 기초한다. 충전 출력과 시간 등 구체적인 정보가 공개되지 않아 아쉬움을 남겼지만, KG모빌리티는 해당 무선충전 기술을 연내 출시될 전기 픽업트럭인 O100에 적용할 예정이라고 밝혀 많은 관심을 이끌어냈다.
▶ 정부 주도 하에 진행 중인 무선충전 구축 사업
제조사의 노력과 함께 정부 차원에서 무선충전 인프라를 확대하려는 노력도 진행 중이다. 한국도로공사가 올해 5월부터 11월까지 진행할 예정인 고속도로 휴게소와 일부 차로의 전기차 무선충전기 구축에 대한 타당성 조사가 대표적인 예다.
특히 이번 조사를 통해 한국도로공사는 향후 레벨4 이상의 자율주행이 상용화 될 경우 무선충전 기술이 미칠 영향을 조사할 것으로 알려져 많은 관심을 끌고 있다. 구체적으로 한국도로공사는 주정차 시 사용 가능한 고정식 무선충전과 주행 시 실시간 배터리 충전을 지원하는 주행식 무선충전에 대한 기술 타당성을 진행할 예정이다.
이처럼 전기차를 무선으로 충전하려는 노력은 여러 곳에서 진행 중이다. 다만, 아직까지 전기차 무선충전과 관련한 가시적인 성과가 보이지 않다는 점에서 시기상조라는 평도 존재한다.
이에 대해 업계 전문가는 “전기차 무선충전 기술은 십수 년 전 전기차 시장이 열릴 때처럼 무선충전 기술 표준화가 마련되지 않고 수요가 불분명하다는 점 때문에 발전 속도가 더딘 사실이다”라며 “그럼에도 무선충전 기술은 배터리 기술 개발과 함께 전기차의 완전 보급을 위해 반드시 필요한 기술이라는 사실은 분명하다”라는 말과 함께 낙관적인 전망을 내놨다.
출처 : 테크월드뉴스(https://www.epnc.co.kr)
- 다음글자동차 업계 “전기차, 버스 전용차로 허용해달라” 24.04.25
댓글목록
등록된 댓글이 없습니다.