전기자동차 무선충전 기술의 종류와 대표적인 무선충전기술

전기자동차 무선충전기술의 종류

 

현재 전기차 충전시장이 성장하는 만큼 다양한 전기차 무선충전 기술의 트렌드가 발전하고 있습니다. 

 

1. 자기유도 충전(Inductive Charging): 이 기술은 전기자기학을 이용하여 전기차의 배터리를 무선으로 충전합니다. 인덕션충전이라고도 불립니다. 충전판과 자동차 사이에 있는 전기자기장이 전기를 전달하고 충전합니다. 인덕션 충전은 편리하며, 충전기와 자동차 간의 직접적인 접촉이 필요하지 않기 때문에 안전합니다. 

 

2. 자기공명 충전 (Resonant Charging): 이 기술은 인덕션 충전보다 더 높은 충전 효율을 제공합니다. 충전판과 자동차 사이에 있는 자기장이 일치하도록 조정하여 전기를 전달하고 충전합니다. 이 기술은 더 빠른 충전과 더 긴 거리에서 충전이 가능합니다.

 

2. 레이저 충전 (Laser Charging): 레이저 충전은 레이저를 사용하여 전기를 전달합니다. 레이저는 충전판에서 자동차로 전기를 보낼 때 빔을 생성합니다. 이 기술은 충전 효율이 높으며, 충전 시간이 매우 빠릅니다.

 

3. 로봇 충전 (Robot Charging): 이 기술은 로봇 충전기가 자동차를 찾아가서 충전하는 것입니다. 이 기술은 인프라를 구축하지 않아도 되므로 이동성이 높습니다.

 

4. 자율주행 충전 (Autonomous Charging): 이 기술은 자율주행 충전기가 전기차의 배터리 상태를 모니터링하고 필요에 따라 충전을 시작하고 중지합니다. 이 기술은 인프라를 구축하지 않아도 되므로 이동성이 높은 기술입니다. 

 

현재 무선 충전 기술들은 전기차의 이동성과 편의성을 높이기 위해 각 업체들이 많은 노력하고 있습니다. 향후 몇 년 동안 이러한 기술들이 더욱 발전하고 발전할 것으로 예상됩니다.

 

아직 대중적이진 않지만 기술의 발전에 따라 가장 실용화에 가까운 기술은 자기 유도 충전 시스템과 자기 공명 충전 시스템입니다. 이 두 가지 기술에 대해 설명드리도록 하겠습니다.

자기 유도 충전과 자기 공명 충전은 무선 충전 기술의 일종으로, 전기 자동차를 충전하기 위해 무선 전자기장을 이용합니다. 두 기술은 모두 전기 자동차의 배터리를 무선으로 충전할 수 있으며, 충전기와 충전 받는 기기 사이에 무선으로 전기를 전달합니다.

 

자기유도 충전 시스템

전기차 자기유도 충전 시스템은 전기 자동차를 충전하는 무선 충전 기술 중 하나입니다. 이 기술은 전기 자동차와 충전 패드 사이에 자기장을 생성하고, 이를 통해 전기를 전송하여 충전하는 방식입니다. 자기 유도충전 시스템은 충전 패드와 전기 자동차 간 거리가 일정 범위 내에서 유지되면서, 자기장을 생성합니다. 이때 충전 패드 측에는 자기장 생성용 코일이 내장되어 있으며, 이 코일을 통해 교류 전류가 흐르면 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 전기 자동차 측의 자기장 수신용 코일을 통해 수신되고, 이를 통해 전기 자동차의 배터리가 충전됩니다.  그러나 충전 과정에서 발생하는 열 손실로 인해 충전 효율이 낮아, 충전 시간이 더 오래 걸리는 단점이 있습니다. 자기 유도충전 시스템은 충전 중 전기 자동차와 충전 패드 간 거리가 멀어지면 충전 효율이 떨어지는 단점이 있습니다. 따라서 이를 보완하기 위해 충전 중 자동차와 충전 패드 간 거리를 일정 범위 내에서 유지할 필요가 있습니다. 또한 충전 패드가 배치되는 위치에 따라 충전 효율이 달라질 수 있기 때문에, 충전 패드의 설치 위치와 충전 기술의 발전이 함께 이루어져야 합니다. 자기유도 충전 시스템은 무선 충전 기술 중에서도 안전성과 편리성이 높은 기술로 평가되며, 앞으로 전기 자동차 시장에서 더 많은 사용이 예상됩니다.

 

 

자기 공명 충전 시스템

자기 공명 충전은 충전 패드에서 발생하는 진동에 대한 응답으로 전기 자동차에서 진동을 생성하여 전기를 충전하는 방식입니다. 충전 패드와 전기 자동차 사이에 무선 전자기장을 이용하여 전기를 전송합니다. 자기 공명 기술은 자기 유도 충전에 비해 더 큰 전기 전송 거리와 충전 효율을 가지고 있습니다. 따라서 자기 공명 충전은 자동차와 충전 패드 사이의 거리가 멀어지더라도 전기를 효율적으로 전송할 수 있으며 높은 충전 효율을 유지할 수 있습니다.

 

자기 공명 충전 기술은 자동차와 충전 패드 사이의 거리와 방향에 민감하지 않아, 자동차가 충전 중에 이동해도 충전이 중단되지 않습니다. 이러한 장점들로 인해 자기 공명 충전 기술은 자동차 충전의 효율성과 편의성 면에서 자기 유도 충전보다 우수합니다. 자기공명 충전 시스템은 자동차가 주행 중일 때도 충전이 가능하도록 설계됩니다. 예를 들어 자동차가 고속도로를 달리고 있을 때 고속도로의 표면에 설치된 충전판과 자동차가 자기장을 일치시켜서 무선 충전이 가능합니다. 이렇게 자동차가 주행 중에도 충전이 가능하므로, 충전소에서 충전하는 것보다 더 편리하고 빠른 충전이 가능합니다. 자기공명 충전 시스템을 이용하면, 전기차 충전 인프라를 구축하기 위해 충전소를 새로 설치할 필요가 없으므로, 인프라 구축 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 하지만 인프라 구축 비용이 일반적인 충전 시스템보다 비교적 높을 수 있습니다. 자기공명 충전 시스템은 고주파 전자기장을 이용해 전기를 전송하는 기술이기 때문에, 충전기와 발전기를 설치해야 합니다. 또한, 충전 속도와 충전량 등을 고려하여 충전소의 규모와 설치 위치 등을 선정해야 하므로, 설치 비용이 상대적으로 높아질 수 있습니다.

 

 

자기공명 충전시스템의 발전

 

현재 대한민국에서 전기차 무선충전기술 중 자기공명 충전기를 개발하고 있는 대표적인 업체들은 다음과 같습니다.

 

한국전력공사

한국전력공사는 2019년 자기공명 충전 장치 개발에 착수하여, 2020년 11월 서울 서초구에 자기공명 충전소를 설치하였습니다. 이후, 자기공명 충전 기술에 대한 연구와 개발을 계속 진행하고 있습니다.

 

현대자동차

현대자동차는 2020년 말, 인천공항 내에 자기공명 충전기를 설치하고, 전기차 사용자들에게 서비스를 제공하였습니다. 또한, 자사에서 개발한 전기차 모델인 아이오닉5에 자기공명 충전 기술을 적용하였습니다.

 

LG전자

LG전자는 2018년 자기공명 충전 기술 개발에 착수하였으며, 2020년 10월 경기도 고양시 일산에 자기공명 충전소를 설치하여 시범 운영을 시작하였습니다.

 

 

마지막으로

자기 유도 충전과 자기 공명 충전은 무선 충전 기술의 대표적인 기술이며, 각각의 장단점이 있습니다.

자기 공명 충전 기술은 자동차와 충전 패드 사이의 거리와 방향 에 민감하지 않으며, 높은 충전 효율을 유지할 수 있어 전기 자동차의 대중화와 함께 더 많은 차량이 무선 충전을 이용하게 될 것으로 예상됩니다. 그러나 아직까지는 충전 패드와 자동차 간 거리가 가까워야 충전 효율이 높아지기 때문에, 충전 패드를 많이 설치해야 하며, 인프라 구축 비용이 높아지는 문제가 있습니다. 무선 충전 기술은 아직 발전의 여지가 있으며, 기존의 충전 방식보다는 편리하지만 아직까지는 보다 개선이 필요한 기술입니다. 무선 충전 기술은 앞으로 기술적인 발전과 함께 더 많은 사용자들이 사용할 수 있는 저비용의 기술이 되어 전기 자동차 시장을 더욱 선도할 것으로 예상됩니다.