알아두면 쓸모있는 전기차 충전 이야기
전기차 충전소가 생각 만큼 빨리 늘어나지 않는 이유, DC 콤보 타입 전기차 충전포트 생김새의 이유 등 사소하지만 궁금했던 전기차 관련 정보들, 지금부터 함께 살펴보자.
현대차 초급속 충전소 e-pit. 사진 현대차그룹
환경부와 산업통상자원부의 '그린 뉴딜 정책' 일환으로 전기차의 비중이 크게 증가하고 있다. 물론 지금은 높은 금리와 2025년에 종료될 보조금 정책 등으로 인해 잠시 주춤하고 있는 상황이지만, 전동화의 바람은 이미 거스를 수 없는 시대 변혁의 흐름으로 자리 잡았다.
현대차도 2025년까지 전기차 100만 대를 생산하겠다는 포부를 밝힌 바 있으며, 현재 국내 기업 뿐만 아니라 전 세계 자동차 제조사들이 전동화 물결에 참여하고 있는 상황이다. 이 선택의 배경에는 대폭 강화된 배출가스 규제 정책이 큰 비중을 차지한다. 유럽연합도 2025년부터 더 강화된 새로운 배기가스 배출 표준인 Euro 7을 도입하고 2023년부터 내연기관 신차의 판매를 금지한다고 밝힌 바 있다. 때문에 제조사들은 배기가스를 줄이기 위해 가솔린, 디젤 모델의 판매 비중을 낮추고 전기차와 같은 친환경 모델의 판매 비중을 늘릴 수밖에 없는 것이다.
급속충전기 사진 환경부
이에 정부는 전기차 시장 활성화를 위해 지난 2015년부터 수 조원에 달하는 투자를 통해 전기차 충전소 인프라 구축을 위해 노력해왔다. 이에 2015년 단 330기에 불과했던 충전기의 숫자는 2016년에는 1,114기, 2017년엔 1만 1,323기, 2018년엔 2만 9,316기, 2019년엔 4만 4,792기, 2020년 6만 4,188기, 2021년 10만 6,701기, 2022년 20만 5,205기까지 늘어났다.
하지만 충전 인프라에 대한 고객들의 불만은 여전하다. 지난 2023년 5월 기준 국내에 설치된 전기차 충전기는 24만기를 돌파했음에도 여전히 충전소가 부족해 많은 소비자들이 골치를 썩고 있기 때문이다.
이 상황의 주된 이유는 공용으로 사용할 수 있는 급속충전기의 개수가 전체 충전소 중 단 10%에 불과한 2만 5,000여개에 불과한 데 있다. 뿐만 아니라 각 시도별 충전기 설치 대수도 불균형하다. 지난 5월 기준 경기도가 6만 873기로 가장 많았고, 서울은 4만 2,619기, 부산 1만 3,370기, 대구 1만 3,289기로 지역간 차이가 크다.
이처럼 많은 문제가 지속적으로 발생하고 있음에도 왜 정부는 충전소의 숫자를 만족스럽게 늘리지 못하는 것일까. 이에 대한 첫 번째 이유는 수익성 때문이다. 그나마 개수가 많은 완속충전기는 휴게소나 상업시설, 주차시설에서는 수익이 발생하고 있지만, 현재 급속 충전기는 손익분기점을 넘어서는 설치 장소가 없다. 전기차 보급 속도에 맞춰 충전소를 보급하기 위해선 정부 차원의 노력뿐만 아니라 민간 업체의 참여도 필요한데 수익이 나지 않으니 급속 충전기를 거의 놓지 않는 것.
두 번째는 충전소 구축 비용이 너무나도 비싸다는 것이다. 현재 완속 충전기는 한 기당 설치비와 운영비로 200만 원 정도를 평균으로 하고 있으며, 급속 충전기는 한 기당 2,000만 원 이상, 초급속 충전기는 한 기당 1억 원을 호가한다. 휴게소에 지어진 현대 E-pit를 짓는 데 20억 정도가 들었다고 하니, 앞서 민간업체들이 왜 투자하지 않는지를 알 수 있는 대목이다.
세 번째는 규격 단일화에 대한 문제다. 현재 국내에 배치된 충전기는 과거에 설치된 충전기까지 살피면 충전 커넥터와 충전구 종류에 따라 DC 콤보1, 2 타입, 차데모, AC3상, GB/T 등 크게 다섯 가지 방식으로 나눌 수 있다. 다행히 국가기술표준원이 지난 2017년 12월 KS규격을 개정해 국내 전기차 급속충전방식을 DC콤보1 타입으로 통일함에 따라 과반수가 DC콤보1 타입으로 설치되고 있다.
충전 커넥터가 단일화 되면서 전기차 운전자들은 차종에 맞는 충전기를 찾으러 다녀야 하는 수고를 덜 수 있게 됐다. 이렇게 국내 충전 커넥터 표준으로 자리잡은 DC 콤보 방식은 직류와 교류전원을 동시에 사용할 수는 부분이 가장 큰 장점으로 꼽힌다. 하나의 전기차 충전구로 완속충전과 급속충전을 모두 이용할 수 있다는 것이다.
자동차 제조사 입장에서도 급속과 완속용 커넥터를 한 개만 장착하면 되기 때문에 생산비용 측면에서 유리하다는 것. 또한, 완속 충전기도 5핀 콤보와 7핀 콤보의 충전구 형상만 다를 뿐 충전 관련 하드웨어와 소프트웨어를 공유할 수 있는 점도 장점 중 하나다.
테슬라 수퍼차저 사진 테슬라
이에 현재 미국과 한국은 DC 콤보1 방식, 유럽은 DC콤보 2 방식을 사용하고 있다. 이렇게 한동안 충전 규격 단일화로 안정을 취하나 했더니, 새로운 위기가 발생했다. 최근 가장 큰 자동차 시장인 미국에서 테슬라 슈퍼차저가 충전 표준으로 급부상하게 된 것. 미국 정부의 공식적인 발표가 이뤄진 것은 아니지만, 미국 제조사인 포드와 GM도 테슬라의 수퍼차저용 커넥트를 적용하기로 협의를 마쳤고, 이에 따라 미국의 충전 회사들이 이 방식을 채용할 것이라 발표한 상황이라 향후 충전기 시장은 예측할 수 없는 방향으로 흘러갈 것으로 보인다.
이는 다음 기사에서 자세히 다뤄보기로 하고, 이번엔 충전 커넥터와 소켓에 관한 이야기를 해볼까 한다. 현재 국내에서 사용되는 콤보1 방식의 커넥터에 대해 많은 사람들이 사용은 하고 있어도 왜 완속충전과 급속충전을 하나의 커넥터로 할 수 있는지, 충전기의 커넥터가 왜 이렇게 생겼는지에 대해서는 모르는 경우가 많다.
잠깐, 충전기 커넥터를 이야기하기 전, 먼저 알아야 될 것들이 있다. 바로 직류와 교류에 대한 정보다. 우리가 일터에서 일을 하거나 일상생활에 쓰는 전기는 크게 교류(AC)와 직류(DC)로 나눌 수 있는데, 교류는 전류가 플러스 극과 마이너스 극을 지속적으로 번갈아 왕복하는 것이고, 직류는 플러스 혹은 마이너스 극 한 방향으로만 전류가 흐르는 것을 뜻한다. 단적으로 쉽게 설명하자면 직류는 공장 등에서 쓰는 고전압, 교류는 일상생활에서 사용하는 전자제품 등에 쓰이는 전압이라 볼 수 있겠다.
현재 대부분의 국가들은 발전소에서 나오는 직류 전기를 국가 전력망을 통해 장거리 전송에 유리한 AC 전류로 변환하게 되는데, 이를 이유로 대부분의 전자제품은 교류 전기에 맞춰 설계된다. 하지만 전기차의 배터리는 대부분 400V 이상의 고전압 직류 배터리로 설계되기 때문에 배터리를 충전하려면 교류로 변환돼 공급된 전기를 다시 직류로 바꿔줘야 한다. 충전기의 생김새가 간단해 보이는데 가격이 비싼 이유가 충전 시 이러한 복잡한 과정을 거치기 때문이다. 이에 따라 전기차 충전기도 크게 AC(교류) 충전과 DC(직류) 충전으로 나눌 수 있다. 여기서 교류 충전은 완속 충전을, 직류 충전은 급속 충전을 의미한다.
DC 콤보1(CCS1) 타입 소켓
이제 커넥터를 함께 살펴보자. 먼저 DC 콤보1 타입의 커넥터 단면을 보면 상단에 5개 핀과 하단의 2개 핀을 지닌 충전구를 확인할 수 있다. 이중 원형의 5핀 충전구는 완속 충전을 지원하는 소켓, 하단의 2핀 충전구는 급속 충전을 위한 소켓이다. 충전 소켓을 여닫는 커버가 원형과 2핀형 두 개가 따로 배치되는 것도 이 이유 때문이다.
이제 조금 더 심화과정으로 들어가 완속충전기를 살펴보자. 5개의 핀이 눈에 들어올 것이다. 그중 상단에 배치된 2개의 핀은 각각 중성, 위상 핀이라고 부르는데, 두 핀은 플러스 극과 마이너스 극이 없어 전류가 흐르지 않는 완속충전기 교류 전기에 흐름을 발생시켜 충전을 가능케 해준다.
하단에 배치된 3개의 핀 중 왼쪽과 오른 쪽 양쪽에 배치된 두 개의 핀은 통신 기능을 담당한다. 이중 하나는 충전 커넥터가 충전구와 잘 연결 되었는지를 감지하는 센서로, 커넥터가 제대로 차체에 물리지 않았을 때 이를 감지해 충전구에 적색 램프를 점등하거나, 충전이 되지 않는다는 신호를 보내온다. 접촉 불량으로 충전이 되지 않는다면, 이 핀들이 제대로 체결되지 않았다는 것이다.
나머지 하나의 핀은 충전 속도와 충전량을 실시간으로 인식하는 임무를 담당한다. 쉽게 말해 전기차에 사용되는 충전양과 충전 시간, 비용 등을 인식하고 알려주는 역할을 한다고 보면 된다. 하단에 배치된 작은 핀은 접지 신호를 확인한다.
5핀 완속충전기 아래에 따로 배치된 두 개의 핀은 급속충전에 사용되는 고전압 핀이다. 이 핀들은 직류를 이용해 충전하기 때문에 두 핀 중 하나는 양극(+), 하나는 음극(-)을 담당한다.
여기서 하나 더 질문. 급속충전 커넥터는 2개인데 왜 굳이 완속충전 커넥터도 함께 물려 사용하는 것일까. 그것은 급속 충전을 할 때에도 완속 충전기에 적용된 충전구 연결 확인 센서와 통신 커넥터, 접지핀의 기능을 사용하기 때문이다.
그동안 DC콤보1 타입 어댑터를 무겁고 못생겼다고만 생각했는데, 이처럼 많은 기술이 숨어있었다니, 갑자기 어댑터가 새로워 보인다.
출처 모터매거진 윤성 기자