[기고]전기차, 스마트 충전과 전력망 관리 중요성 커져

전기차의 성공은 차량 '충전'의 편리함과 안정성에 달려 있다. 스마트 충전은 차량과 인프라 간의 통신을 통해 요금과 충전 파라미터를 자동으로 결정한다. 전력망에 에너지가 부족하면 충전이 일시 중단되며, 병목 현상이 끝나면 자동으로 재개된다.

업계에서는 ISO 15118(스마트 충전)을 준수하는 지능형 충전 기술부터 메가와트 충전 시스템(MCS), SIL(Software-in-the-Loop) 적합성 테스트에 이르기까지 다양한 자동차 기술 개발이 진행 중이다. 이 기술은 전기자동차로 전환과 긴밀히 연결돼 있으며, 차량과 충전소 간 통신 및 전력 분배와 공급은 핵심 과제로 부각되고 있다.

2039년부터 트럭 제조업체는 배출가스가 전혀 없는 제로에미션 차만 생산할 예정이다. 이를 위해 2024년에는 주행거리가 400㎞를 초과하는 전기 트럭이 유럽 시장에 출시됐다. 유럽 주요 대형 차량 제조업체들이 협력하여 공공 충전 네트워크를 구축하기 위한 합작 회사 '마일런스(Milence)'를 설립했다. 이 회사는 장거리 운송을 지원하는 충전소 및 휴게소 인프라를 구축하고 있으며, 여기에는 MCS 표준 충전소, 주차장, 충전 공원, 식당, 편의시설 등이 포함된다. 마일런스는 5년 내 유럽 전역에 1700개 이상의 충전소를 설치하고, 주요 교통 허브에 최대 64대의 차량을 수용할 수 있는 대규모 시설을 구축할 예정이다. 이 노력은 장거리 운송 전기화를 가속화하고 전기차 보급과 충전 인프라 확산에 크게 기여할 것으로 기대된다.

스마트 충전 시스템은 차량이 충전소에 연결되면 자동으로 통신을 시작해 충전 요금, 결제 방식, 충전 파라미터를 조정하고 전력을 공급한다. 이 시스템은 운전자의 일정과 요구 사항을 고려하며, 전력망 상황에 따라 충전 전력을 줄이거나 일시적으로 중단한 뒤 자동으로 복구하는 기능도 제공한다. 전기차 사용자에게 편리함을 제공함과 동시에 전력망과 통합해 안정성을 높인다.

CCS는 전 세계적으로 AC 및 고출력 DC 충전을 지원하는 표준으로 자리잡고 있다. ISO 15118-20은 충전 시스템의 미래를 위한 중요한 기술적 기반을 제공한다. 이 표준은 양방향 전력 전송(BPT), 무선 충전(WPT), 팬터그래프(ACDP) 등 다양한 기능을 추가했다. ACDP는 전기버스와 같은 고전력 충전을 제어하는 데 사용되며, TLS 1.3 보안, 동적 제어 모드, 필수 통신 암호화와 같은 혁신적인 기능이 포함됐다.

메가와트 충전 시스템(MCS)은 높은 충전 용량이 필요한 대형 운송수단에 핵심적인 역할을 한다. MCS는 최대 1250V DC와 3000A 전력을 제공하며, 중량물 및 장거리 운송에서 무공해 물류를 가능하게 한다. 차린(CharIN)이 개발한 이 시스템은 기존 CCS와 유사한 기술적 기반을 공유하지만, 독립적인 표준으로 운영된다.

MCS는 미래 전기선박, 항공기, 광산 차량 등 다양한 분야에서도 적용될 예정이며, 로봇팔을 활용한 자동화 플러그 연결 기능도 갖추고 있다. 차량 제조업체들은 커넥터를 차량의 오른쪽 허리 높이에 배치하도록 권장하고 있으며, 사용 편의성을 높이는 데 기여한다.

스마트 그리드는 재생에너지 사용 증가로 인한 전력망 안정화 문제를 해결하기 위해 등장했다. 전력망은 에너지를 자체적으로 저장할 수 없기 때문에 외부 저장 솔루션이 필수적이다. BPT 기술은 전기차가 전력망으로 에너지를 역으로 공급할 수 있도록 지원하며, 정전시 가정에 비상 전력을 공급하거나 전력망의 병목 현상을 완화하는 데 도움을 줄 수 있다.

ISO 15118-20 기반 충전 시스템은 차량 배터리가 특정 하한선 이하로 방전되지 않도록 보호하면서, 충전 요금 변동에 따라 에너지를 효율적으로 공급하고 판매할 수 있는 유연성을 제공한다. 이 기술은 단순히 전기차 충전에 그치지 않고, 스마트그리드 및 재생에너지와 연계해 에너지 효율성을 극대화한다. 또 ISO 15118-20은 스키마 독립성을 강화해 각 충전 유형에 필요한 업데이트를 간소화함으로써 효율적인 충전 시스템 개발을 지원한다.

테스트는 충전 기술 개발 가속화에 핵심 역할을 한다. 벡터(Vector)의 CANoe Test Package EV 및 EVS는 CCS, NACS, GB/T, CHAdeMO 등 다양한 표준을 지원해 전기차와 충전소 간의 적합성 및 상호 운용성을 보장한다. 특히 SIL 테스트를 활용하면 초기 단계에서 소프트웨어를 가상 환경에서 테스트할 수 있어 개발 프로세스 효율성과 품질을 크게 향상시킬 수 있다.

이준혁 벡터코리아 영업총괄 info@kr.vector.com