전기차 충전 인프라

주요 국가 전기차 충전 인프라 현황 및 전망

 

글로벌 충전 인프라 프로젝트

 

전기차 충전 인프라 밸류체인

 

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개인용 전기차 충전기의 한계

- ‘19년 기준 국내 주거 형태는 아파트 비율이 51.1% 수준으로 개인용 충전기 사용이 제한적

- 장거리 이동을 위해서도 고속도로 휴게소 등 교통 요충지에 급속충전기 설치 필요

 

전기차 충전인프라 정부 정책의 방향성

- 생활거점 충전기 보급: ’25년까지 50만기 이상 구축
- 이동거점 충전기 보급: ’25년까지 1.7만기 구축(급속충전기 중심)

 

국내 충전 인프라 프로젝트

기업	전기차 충전 사업
삼성전자	삼성전자 자회사 삼성벤처투자가 전기차 충전 로봇 스타트업 "EVAR"에 지분 20% 투자
현대차	- '21.3월 급속충전소 하이차저를 브랜드화한 이피트(E-Pit)와 국내 충전생태계 조성 계획 공개 - 올해까지 전국 12개 고속도로 휴게소에서 하이차저 72기가 개소할 예정, 도시내 주요거점에도 충전소 8개소(48기)확대 구축 예정 - 2020년 1월 SK네트웍스와 350kW급 전기차 초고속 충전설비를 갖춘 ‘현대 EV 스테이션 강동’을 구축하고 본격 운영 시작 - 국내 아파트 충전 솔루션 개발, 충전 관련 필드 품질 표준화 추진 - 유럽은 Ionity와의 파트너십 기반 고도화된 충전 경험 제공, 북미는 EA 등 현지 충전 솔루션 업체를 통해 초고속 충전서비스 제공예정 - 국내 E-Pit구축 사례 및 경험을 활용하여 신규 이니셔티브 적극 발굴 추진
SK	- '21.4월 전기차 추전기 제조업체 '시그넷이브이' 인수(지분 55.5% 2,932억원 규모) - 2020년 1월 SK네트웍스와 350kW급 전기차 초고속 충전설비를 갖춘 ‘현대 EV 스테이션 강동’을 구축하고 본격 운영 시작 - '2021년 말까지 인천·울산 지역의 물류 서비스 거점인 SK내 트럭하우스에 상용차용 수소충전소를 각 1기씩 설치하며, 전국의 SK 주유소 등에 수소 충전소를 설치하기 위한 구체적 협력 방안도 지속 협의할 계획
GS	- '21.3월 기아차와 전기차 충전 인프라 확대 위해 전기차 초급속 충전기 설치 투자 및 사용계약 체결 - GS칼텍스 주유소 4곳에 350kW급 초급속 충전기 1기, 200kW급 충전기 7기 등 총 8대의 충전기 설치에 투자하여 1H21내 서비스 개시 계획
현대오일뱅크	- '20.10월에 직영주유소 20곳에서 전기차 충전소를 운영하고 있는데 이를 오는 2023년까지 200곳으로 확대할 계획 발표 - '21.3월 전기차 충전소 상표권 출원 신청
카카오모밀리티	- 한국전력과 MOU체결. 네비게이션 활용하여 최적의 충전소 찾아가 결재까지 가능한 서비스 제공 예정 - 카카오 인베스트 전기차 충전기 생산업체 '대영채비' 50억원 규모 투자
현대백화점그룹	- 계열사 현대퓨처넷 전기차 충전소 관련 사업 목적 추가 - 오프라인 매장을 활용해 전기차 충전소 설치로 신규 수익원 및 고객 유입 효과 기대
롯데하이마트	- 전기차 충전 사업, 자동차 판매 중개 및 대행업 등 사업 목적 추가 - 오프라인 유통 매장을 다양한 체험이 가능한 종합 플랫폼 공간으로 전환
신세계아이엔씨	- 전기차 충전사업을 포함한 전기 신사업을 사업목적에 추가 - 이마트 급속 충전기 전 점포 구축 계획
CJ대한통운	- 2019년 ‘전기차 및 관련 충전 인프라 운영, 관제서비스업' 사업목적에 추가
CJ헬로	- 2019년 포스코ICT와 전기차 충전 사업 관련 전략적 제휴 체결

 

전기차 충전 인프라의 구성

- 전기차 충전인프라는 크게 전력공급설비, 충전기, 인터페이스, 정보시스템으로 구성

- 전력공급설비: 전기차에 전원 공급을 위한 전력량계, 인입구 배선, 분전반 등 각종 설비

- 충전기: 완속 및 급속 충전기로 구분

- 인터페이스: 충전기에서 전기차에 전기를 공급하기 위해 연결되는 커플러, 케이블 등 기구류

- 충전 정보시스템: 충전기 위치, 이용 상태 등을 실시간 모니터링. 수집한 정보를 전기차 사용자에게 제공

 

 

지역마다 상이한 전기차 충전방식

 성능 향상을 위해 충전방식의 표준화 필요 

- 커넥터의 표준화는 배터리, BMS, 충전기 등의 성능 신뢰성과 연결됨
 IEC(국제전기표준회의)는 충전커넥터, 배터리 등 전기부품 영역의 표준화를 추진 중

- 미국, 독일, 일본이 글로벌 표준 선점을 위해 경쟁

5분 충전에 100km 주행! 초급속충전 기술

- 충전속도에 따라 완속(7kW)과 급속(50kW~), 초급속(350kW)으로 구분 

- 초급속 충전은 350kW이상, 800V의 고전압으로 전기차 충전 소요 시간을 단축 

- 고전압 일수록 전류의 크기가 세져 배터리의 출력 ↑= EV 출력↑ 

- 배터리, EV내 충전 시스템, 충전기의 요구스펙 충족이 필요

 

초급속충전 기술 1) 배터리

고전압 충전이 가능하기 위한 소재, 셀, 팩, BMS 기술 향상이 필요

1) 급속 충전 성능은 주로 음극에 의해 결정 

- 흑연의 미세 구조 제어로 양극에서 음극으로 이온이 이동하는 경로를 단축 

2) 실리콘 기반 음극소재로 배터리 용량 증가와 급속 충전, 내구성 확보 가능 

- 실리콘 기반 음극재는 실리콘 산화물과 실리콘 카본으로 구분

고전압 충전에 의해 배터리 발열 이슈가 있어 안전성을 위해 BMS의 열관리 능력 중요

 

초급속충전 기술 2) 전기차내 충전 시스템

전기차 초급속 충전이 가능하기 위해 800V 충전시스템 탑재

- 완속충전은 교류전원으로 충전. 충전기의 교류를 배터리의 직류로 변환이 필요해 충전소요 장시간

- 급속충전은 직류전원으로 변환을 거치지 않고 배터리에 바로 충전해 충전소요 시간 단축

배터리 충전 성능 극대화를 위한 전기차내 충전시스템 

- 전기차와 충전기 간 통신을 통해 충전 상태와 배터리 온도에 따른 충전속도 가변 제어

 

초급속충전 기술 3) 충전기

전기차 충전은 국가별로 다르고, 충전에 사용되는 커넥터도 방식에 따라 여러 종류

초급속 충전을 위해 필요한 충전기 기술

1) 전력 변환부: 고전압(800~1,000V) 및 저전압(500V 이내) 충전시에도 안정적인 충전 효율 확보 

2) 고출력 커넥터〮케이블: 초급속 충전시 발열 이슈로 냉각시스템이 적용된 커넥터〮케이블 필요 

- 수냉식 케이블 적용: 충전효율 ↑, 사이즈↓, 무게↓

 

충전 인프라의 미래 모습 – 전기차 무선충전

무선충전 방식은 가장 편리한 충전방식 

- 스마트폰에 탑재된 무선충전 기능처럼 전기차도 무선충전 가능 

- 대용량 전기에너지를 무선으로 전달하는 방식으로 ‘자기 공명’과 ‘자기 유도’ 기술로 나뉨 

- 주차와 동시에 충전, 주행 중에도 충전 가능

 

국내는 버스를 대상으로 무선충전 실증 특례 추진(‘20.10) 

- 버스에 무선충전장치 부착, 시점과 기점에 무선충전기를 매설하여 무선충전 시범 운행 

- 정해진 노선을 반복 운행하는 버스를 대상으로 무선충전 시범사업 추진 계획

 

충전 인프라의 미래 모습 – 자율주행 충전 로봇

자율주행 충전 로봇은 기존 고정식 충전기의 제약을 해결 

- 자율주행 충전 로봇은 충전이 필요한 전기차로 이동하여 충전 서비스를 제공 

- 충전기가 설치된 공간에서 벗어나 효율적인 충전 서비스 제공

 

’20년 12월 폭스바겐 자율주행 충전 로봇 컨셉 발표 

- 자율주행 충전 로봇이 MSS(이동형 에너지 저장 장치)를 운반 → 충전이 필요한 차량에 연결 후 다른 MSS를 가지고 다음 차량으로 이동 충전하는 컨셉