고놈의 LIFE STYLE

  전기 자동차 구매를 고려 중인 사람이라면 가장 신경 쓰이는 부분이 바로 충전시간일 것입니다. 예전부터 지적되어 왔던 주행거리문제는 일반 내연기관 차량들과 거의 비슷한 수준, 또는 그 이상의 성능을 보여줄 정도로 많이 발전해 왔습니다만 전기 충전에 걸리는 시간은 조금 더 가야 할 길이 남아있는 듯합니다.

  사용 중인 스마트폰의 충전시간에 대해 관심이 있는 분이라면 최신 기술에 대해 잘 아실 텐데요, 흔히 선만 꽂아서 충전램프에 불이 들어오고 스마트폰에 충전 중이라고 표시만 된다면 그냥 내버려 두시는 분들도 있으실 테지만 요즘 젊은 사람들, 특히나 MZ세대 및 스마트폰을 일상생활에서 밀접하게, 지속적으로 사용하는 분들이라면 완전 충전에 걸리는 시간에 민감할 수도 있습니다. 이전에는 보조 배터리로 이러한 부분을 소소하게라도 커버하기도 했지만, 기술이 발전함에 따라 보조 배터리가 아닌 본체의 배터리 자체를 빨리 정말충전시켜 버리는 기술들이 나오고 있습니다. 일반 충전 외에 대부분의 스마트 폰이 지원하는 고속 충전모드는 고속충전을 지원하는 충전기 본체와 충전 케이블을 교환함으로써 충전시간의 향상을 체감할 수 있고, 최신스마트폰에서 지원하는 초고속충전의 경우도 동봉되어 있거나 별도로 초고속 충전을 지원하는 충전기 및 충전 케이블을 구매하여 사용하면 이전에는 느끼지 못했던 엄청나게 빠른 충전 속도를 경험할 수 있습니다. 만약 기존보다 빠른 새로운 충전 속도를 체감해 본 적이 있다면 그 이전세대의 충전기들은 답답하고 느려서 더 이상 사용할 수 없을지도 모릅니다.

  현재 전기 자동차에서도 급속 충전과 일반 충전이 있지만, 전기차 이전에 내연기관 자동차를 탔던 사람들이라면 주유소에서 일반적인 휘발유나 경유, LPG 등을 넣었을 때 보다 훨씬 오래 걸리는 전기차 충전 시간이 부담스럽게 느껴질 수 있기 때문에 이는 내연기관차에서 전기 차로 넘어가는데 커다란 진입장벽이 되고 있습니다.

  전기자동차에서 급속 충전은 30~40분 정도로 주로 충전 스테이션이나 대형 쇼핑몰 등 공공장소에서 운영되고 있으며, 일반충전의 경우 가정에서 개별적으로 이용하는 경우가 대부분입니다. 충전 요금은 급속 충전이 이를 운영하는 곳이나 급속충전 모드의 영향을 받기 때문에 상대적으로 비싸며, 가정에서 사용하는 일반 충전의 경우 충전 시간에 저녁 늦게부터 아침까지 충전하는 경우가 대부분이라 시간이 길지만 분당 충전요금이 저렴하고 심야전기요금의 영향도 받기 때문에 이용 요금 면에서는 유리한 면을 가질 수 있습니다.

  현재 몇 분 정도로 충전이 완료되는 급속 충전기도 개발되고 있긴 하지만, 일반적으로 축전지의 용량 상한 근처는 내부 저항이 높아져 온도 상승과 충전 효율이 약화되는 경향이 있고 이로 인해 충전 시간도 늘어나기 때문에 완전 충전이 아닌 80% 충전으로 끝내는 방식이 채택되어 운영되고 있습니다.

  급속 충전의 경우 배터리 내부의 화학적 부담이 심하고 배터리의 적절한 온도 관리가 되어있지 않은 경우 온도가 상승하여 배터리의 수명이 짧아질 수 있기 때문에 급속충전보다 일반충전을 주로 사용한 배터리의 수명이 더 긴 경우가 많다고 할 수 있습니다.

  전기 자동차 충전에 사용되는 충전규격의 경우 일본에서 개발된 'CHAdeMO' 라는 90kw까지의 직류(DC)를 이용한 급속충전방식이 세계에 보급화되어 사용되었지만 최근에 들어서는 유럽이나 미국 중국 등 전기차 생산이 활발해지고 경쟁이 치열해지면서 독자적인 고규 격의 급속 충전 설비를 개발하고 이에 대응한 표준 규격들이 새롭게 생겨나고 있기 때문에 CHAdeMO의 입지는 서서히 줄어들고 있는 추세입니다. 미국의 테슬라의 경우 250kw에 대응하는 슈퍼 충전기를 내세우고 있습니다. 현재 일본의 경우 대부분이 CHAdeMO이 사용되고 있으며, 개량버전을 2018년 6월 CHAdeMO 2.0에서 400kw까지 끌어올렸고 이를 8월에 다시 CHAdeMo 3.0에서 350~900kw까지 상향시켰습니다. 하지만 3.0의 경우 커넥터 형상이 이전과 다르기 때문에 1.0, 2.0과 호환되지 못하고 실제로 일본에서 보급되고 있는 급속 충전기는 대부분 20~50k 급입니다.

  스마트 폰의 무선충전 기능과 유사하게 전기자동차에도 케이블이 필요없는 비접촉 충전 방식이 개발되고 있지만, 아직까지 보급에는 이르지 못하고 있습니다.

  고속충전과 일반충전 외에도 다쓴배터리와 충전이 완료된 배터리를 교환하는 방식도 있습니다. 이는 긴 충전시간을 단시간에 배터리만 분리 및 교체하여 시간을 줄이는 취지에서 도입된 방식입니다. 이 방식은 전기를 충전하는 것이 아닌 배터리 교환 서비스 자체가 판매의 대상이기 때문에 공급자의 입장에서는 매출 이익을 올리는데 유리하고, 전기자동차 운전자의 입장에서는 배터리의 상태유지의 수고를 덜어낼 수 있는 장점이 있습니다. 

  미국의 테슬라의 경우 90초만에 테슬라 모델 S의 배터리를 교환하는 시스템을 개발 중인데 이는 일반 내연기관 자동차 급유에 걸리는 3분, 수소연료전치 충전에 걸리는 5분 정도의 시간보다도 훨씬 빠르다고 할 수 있습니다. 또한 르노, 닛산, 미쓰비시 얼라이언스는 충전 스탠드의 정비 및 운영을 하고 있는 미국의 베타 플레이스사와 함께 전지 교환소의 보급에 열을 내고 정부나 지자체에 의한 보조금이나 세금 우대를 도입한 전기 자동차의 발매를 계획하고 있습니다. 베타 플레이스에서는 전력의 보급문제를 전기자동차에 탑재되어 있는 배터리에 충전하는 방식이 아닌 카트리지식 전지를 교환하는 방법을 내세우고 이를 통해 충전 시간의 문제를 해결할 수 있다고 합니다. 또한 과거의 휴대전화의 비즈니스 모델에 입각하여 전기자동차의 본체는 사용자에게 거의 무료로 공급하고 전지의 이용에 따른 요금 수입에 의한 경영방침 또한 준비 중이라고 합니다.

전기자동차의 항속거리(주행거리)

  '항속거리'라는 말보다는 '주행거리'라는 표현이 우리에게는 더욱 익숙할 수도 있습니다. 전기자동차의 전체 항속거리는 소정의 주행 사이클에 따라 차량에 탑재되어 있는 배터리 팩의 전력만을 사용한 것이 최대 항속거리라 할 수 있습니다. 2차전 지식 전기 자동차의 경우는 1회 충전으로 갈 수 있는 최대 거리를 의미합니다. 우리나라의 경우 나라의 전체 면적이 작은 편이고 도시 간 간격도 가까운 편이기 때문에 다소 덜 민감한 부분이긴 하지만 땅이 넓은 국가, 예를 들어 미국이나 캐나다, 호주 등과 같은 경우 장거리 이동시 다음 충전소까지의 거리에 민감할 수밖에 없기 때문에 항속거리는 매우 중요한 부분입니다. 물론 땅이 작고 충전소가 가까운 곳에 위치하고 있다 하더라도 주행거리가 길수록 충전소가 가는 횟수가 줄어들고 이는 사람이 느끼는 귀찮음, 번거로움과 관련되는 요소이기도 하며 또한 아직까지는 최소 충전에 20~40분, 대기 차량이 있으면 더 많은 시간이 걸리는 부분은 기회비용과 관련하여 전기 자동차 사용자가 부담을 느낄 수 있는 점이기도 하기에 항속거리는 더욱 중요합니다.

  항속거리는 탑재되어 있는 전기자동차 모터의 효율이나 차체의 항력 계수, 기상조건 등에 따라 크게 달라지기도 합니다. 2020년 6월 당시 항속거리가 가장 길었던 차는 배터리 용량 100kwh의 테슬라 모델 S로 402마일, 647km였고 현재에 이르러 판매되고 있는 차량들의 항속거리는 600~800km 정도로 발전해 왔습니다. 미국의 경우 미국 환경보호청(EPA)이 항속거리를 측정하고 이는 현재 일본이나 유럽 등에서 채용하는 국제기준 WLTP에서의 항속거리보다 엄격한 조건에서 측정되고 있습니다.

  2022년 기준 전기자동차 가격의 약 40%는 배터리의 가격이기 때문에 항속거리를 늘리기 위해 배터리 용량을 늘리면 차량의 가격과 더불어 차량 전체의 중량이 증가하게 됩니다. 때문에 가격을 줄여 1회당 주행거리가 짧은 경전기 자동차 클래스로 사용 목적과 실태에 항속거리를 제한한 차량도 등장하고 있습니다. 또한 일반도로, 고속도로, 경사진 고개 등 다양한 길을 달리고, 에어컨도 적용한 상태로 한 번의 완충으로 중간 충전 없이 1000km 이상의 주행을 달성한 차종도 등장하고 있습니다.

충전 설비(충전 스테이션)

  전기자동차의 충전 설비는 크게 가정이나 사업소용 전기인 100V/200V 콘센트 전원을 이용하는 완속 충전설비와 시가지의 충전스탠드 등에 설치된 공공용 급속 충전설비로 구분할수 있습니다. 급속 충전 설비의 경우 직류 400V이상 100A 이상 40kw 이상의 전력으로 공급하기 때문에 사업용 고압 전력이 공급됩니다. 사업자용 전기의 요금은 가정용에서 쓰는 전기 이용료의 60% 정도로 전기 자체의 가격은 저렴하지만 급속충전설비 장비 자체가 대체로 비싸기 때문에 가격대가 다양하기는 하지만 비싼 것은 한대에 3000만 원 이상 하기도 하고 크기도 큰 것은 가정용 냉장고 정도로 큽니다. 

  급속 충전 설비는 '충전스탠드, 충전 스테이션, 충전 스팟', 등으로 불리며 회사나 대형 마트 등의 공공시설의 주차장이나, 주유소 개념의 서비스 스테이션, 휴게 소와 같은 주요 도로에 접한 장소 등에서 유료 충전 서비스를 제공하고 있습니다.

  일반 완속 충전의 경우 시간은 많이 걸리지만 집이나 회사등에서 충전설비가 있는 경우 전기 요금은 저렴한 편입니다.

100세대 이상의 대형 아파트에는 우선적으로 충전설비가 도입 중이긴 하지만 아직까지는 각 가정마다 충전설비가 널리 보급되어 있지 않기 때문에 시내 곳곳에 급속 충전 설비가 꼭 필요한 상황입니다. 또한 아직까지는 동급의 내연기관의 차에 비해 항속거리가 짧은 인식이 있고, 이는 충전 설비의 부족이 더욱 그러한 인식을 만드는 경향이 있기 때문에 주요 도로 및 각 스폿에 급속 충전 설비가 확충되어야 할 필요가 있습니다. 관광지나 대형주차장, 대형 마트, 쇼핑센터 등의 주차장에 충전설비가 지속적으로 설치, 보급되고 있으며 전기차의 편리성은 앞으로 더욱 향상될 것입니다.

  충전 스탠드의 요금 체계는 보통 기본요금 + 시간 단가 등 스탠드에 따라 다양하고 완속, 급속에 따라 다소 저렴하거나 추가요금이 붙을 수도 있습니다. 또한 메이커 업체가 운영하는 전용 충전 스테이션의 경우 회원 가입 유무에 따라 할인이 붙는 등의 가격 차이가 나기도 합니다. 

  현재 급유사업을 하고 있는 주유소 등의 업체들이 충전 스테이션을 운영하고자 하면 현재 전기 가격의 시세가 주유소 운영에서 얻을 수 있는 이익을 넘기 힘든 경우가 많고 충전시간 또한 가솔린, 경유, LPG의 급유 시간보다 길기 때문에 회전율이 나쁘기 때문에 현재 운영 중인 주유소의 배치 그대로 충전 스탠드 전환은 어려운 것이 현실입니다. 충전 스테이션이 보급화 되기 위해서는 급속 충전기술이 보다 향상되어 완충되는 시간을 줄이는것이 무엇보다 중요합니다. 충전시간을 줄여 차량의 회전율을 높이는 것뿐만 아니라 사업자들의 진입장벽을 낮추는 것 또한 중요한 문제입니다. 전기 자동차의 보급을 위해 현재까지는 저렴한 가격으로 전기를 이용할 수 있지만, 이는 낮은 수익성과 관련하여 사업자들의 니즈를 충족시키지는 못하는 것이 현실이며 때문에 정부나 지자체에서 이를 보완해줄 수 있는 정책 등을 제시하고 실시해야 할 필요가 있습니다. 또는 전기 스테이션을 정부나 지자체에서 주체적으로 설치 및 운영하여 수입을 국유화시키는 것도 적정 전기 가격의 유지시키면서 보급을 확대하고 수입을 창출하는 여러 가지 이점을 살릴 수 있는 방법이라 생각됩니다.