온라인 전기 자동차(OLEV)

  봄기운이 만연한 가운데 올해도 어김없이 미세먼지가 찾아왔습니다. 비가 오면 조금 괜찮아 질까? 싶다가도 비 온 뒤에도 탁하고 뿌연 하늘로 가시거리가 그리 멀진 않은 것 같습니다. 매년 미세먼지를 볼 때마다 빨리 전기자동차로 바꿔 타고 싶은 마음이 간절하지만 현실적으로는 아직 갈길이 먼 것 같습니다. 올봄에는 미세먼지뿐만 아니라 봄가뭄으로 건조한 날씨 탓에 강원도 강릉지방에는 산불로 많은 분들이 피해를 입었고 고생하고 있으시다는 것을 뉴스로 전해 들었습니다. 강원도뿐만 아니라 다른 지역에도 건조한 탓에 산불이 나지 않도록 각별한 주의가 필요할 것 같습니다. 

  환경오염 탓에 예전과 같지 않은 이상기온이나 이상현상들이 많이 일어나고 있고 저 역시 그리 오래 살았다고는 할 수 없겠으나 어릴 적과는 많이 다른 기상현상들로 걱정이 많이 되네요. 이럴 때일수록 친환경 자동차인 전기자동차에 대한 공부를 해야 하지 않을까 싶습니다.

 

  오늘은 온라인 전기 자동차(OLEV)에 대해 알아보고자 합니다. 온라인 전기자동차(Online Electric Vehicle)는 지하에 매설해 둔 전력선으로부터 전자 유도에 의한 전력을 공급받아서 주행하는 방식의 전기 자동차입니다. 아직 글을 쓰지는 않았지만 연결된 전차선으로부터 전력을 공급받는 트롤리버스와는 달리 선이 없다는 것이 큰 차이점입니다.

 

  스마트폰 무선 충전기능에 대해 익숙하시리라 생각됩니다. 충선 케이블을 스마트 폰 충전 단자에 연결하여 충전하는 방식이 아닌 충전 코일이 설치된 무선충전기 위에 그 전기를 전달받을 수 있는 무선충전기능이 내장되어 있는 스마트폰을 가져다 대거나 가까이하면 충전이 되는 방식입니다. 이 방법을 자동차에 적용한 것이 온라인 전기 자동차라고 생각하면 이해가 쉬울 것 같기도 합니다.

 

  부분적으로 전력선을 매설하는 경우에는, 주행 중에 배터리에 전기를 충전함으로써 전력선이 없는 구간을 지날 시 배터리로 주행하게 됩니다. 하지만 주행하는 모든 도로에 전력선이 매설되어 있다면 주행에 배터리를 필요로 하지 않고 지속적으로 공급받는 전력으로부터 주행이 가능합니다. 때문에 차량이 정차 시에 충전을 담당하는 코일과 주행 시에 전력을 공급받을 수 있는 라인의 기능 등 구분이 필요하게 됩니다.

 

  우리나라의 온라인 전기버스의 경우 배터리의 용량이 일반적인 이차 전지식 버스의 20% 정도의 크기이며 운용 비용은 1/3 정도로 저렴하다고 합니다. 주로 배터리의 충전을 위해 코일을 매설하는 구간은 버스 정류장이나 주차공간, 교차로 등 차량이 멈추는 곳이며 노선 전체의 20% 수준입니다.

 

  전력선이 매설되어 있는 라인을 주행 중에 충전하고, 이 궤도를 벗어나는 도로는 전지식 EV로 주행하는 자동차는 '2 모드 전기 자동차'라고 부르기도 하며, 독일에서는 고속도로에 리니어 모터를 내장하고 자동차 주행 중에 비접촉 급속 충전에 의아해 2차 전지를 충전하려는 목표 구상을 가지고 있습니다. 이러한 설비가 없는 도로에서는 통상의 EV자동차로서 주행을 하게 되기 때문에 급속 충전모드와 주행모드를 나누는 방식을 취하고 있습니다.

 

  온라인 전기 자동차 기술은 자랑스럽게도 우리나라 한국과학기술원(KAIST)이 개발하였으며 2010년도에 서울대공원 내 순환버스로 세계최초로 실용화되어 운행되었습니다. 당시 오세훈 서울시장과 OLEV를 개발한 한국과학기술원 KAIST의 서남표 총장 등 관계자들이 탑승하여 2.2km를 시험주행하였습니다. 이 경로중 400m 정도 구간에 충전장치가 설치되어 있었고 3대의 온라인 전기버스의 운행을 맡고 있었습니다. OLEV의 차체 하부에 장착되어 있는 수전장치가 땅속에 매설해 놓은 충전장치에서 자기를 사용한 비접촉식 충전에 의해 전기를 공급받는 구조로 되어 있었고 이렇게 공급받은 전기는 버스의 주행에 쓰일 뿐만 아니라 차량 내부 배터리에 저장해 두기도 하였습니다. 기존 전기버스 배터리의 5분의 1 정도 크기를 사용했지만 주행에 지장이 없으며 트롤리버스등에서 사용되는 전기 공급 가선도 필요 없는 기술로 타임지가 선정하는 2010 세계 최고의 발명품 50선(The Best Inventions of 2010)에 선정되기도 하였습니다. 당시 노벨상 후보로도 언급되며 주목받는 기술이기도 하였습니다.

 

  온라인 전기 자동차와 이차 전지식 전기 자동차를 비교해 볼 때의 장점과 단점을 살펴보면 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

 

  장점으로는 우선 비접촉 전기 충전 설비가 구비된 도로라면, 배터리의 용량에 제약받지 않고 주행할 수 있습니다. 또한 충전 스탠드에서 보내는 오랜 충전시간과 이로 인한 정체를 해소할 수 있습니다. 차량 내부의 적재되는 배터리의 소형화로 인해 배터리 용량이 적어져서 차량가격이 저렴해지고, 배터리의 교환 비용이 저렴해집니다. 배터리의 소형화는 중량의 경량화로 이어지기 때문에 차량 운동 성능의 향상과 저소비전력화를 기대할 수 있으며 크기의 소형화로 인한 내부 공간 확대는 또 다른 적재 공간 및 승차 공간으로 활용이 가능합니다. 

 

  단점으로는 정전 활동 시 차량 주행에 지장을 받기 쉬우며, 전력을 공급하는 지하에 매설된 가선이 있는 루트로만 주행이점이 있습니다. 전력 전송효율이 아직은 70% 정도로 전기자동차에 직접 충전플러그를 연결해서 충전하는 방식에 비해 에너지 효율이 낮습니다. 변전소의 건설과 충전가능한 전선 및 코일의 매설 등 인프라 정비에 시간과 비용이 많이 듭니다. 주행라인에 따라 충전이 수시로 일어나기 때문에 충전 요금에 대한 시스템구축이 필요합니다. 또한 상시 충전으로 인해 전기 요금이 저렴한 심야 전력으로 충전하여 주간에 주행하는 등의 방법을 사용할 수 없습니다. 항상 유도 전류가 흐르는 경우에는 유도 전류로 인해 차량이 가열되는 현상이 발생할 수 있습니다. 충전 가선이 매설된 도로 주변의 주민들에게 전자파의 악영향 가능성이 있습니다. 시스템의 국제 표준화가 이루어지지 않으면 승용차의 보급은 어렵다고 할 수 있습니다.