[EV 시대] 전기차 충전기 커넥터 모양...왜 다를까요?

바야흐로 전기차 시대가 도래했습니다. 전동화 전환에 속도가 붙으면서 자동차 엔진과 소재, 부품뿐만 아니라 연료를 채우는 방식까지 기존과 달라지고 있습니다. 이 과정에서 무수한 의문점이 생겨납니다. ‘비 오는 날 전기차를 충전해도 될까’와 같은 질문입니다. 이에 IT동아는 전기차의 A부터 Z까지 모든 것을 살펴보는 ‘EV(Electric Vehicle) 시대’ 기고를 격주로 연재합니다.

출처=엔바토엘리먼츠

전기차의 고전압 배터리를 외부에서 충전하는 방법으로, 천천히 충전하는 완속충전과 빠르게 충전하는 급속충전이 있습니다. 급속 충전과 완속 충전을 이해하기 위해서 교류(AC)와 직류(DC)로 나뉘는 전력 공급 방식의 차이를 알 필요가 있습니다.

전기차 완속충전과 급속충전 구조도. 출처=환경부 무공해차 통합누리집

완속충전은 충전기로 교류(AC) 전력을 공급하고, 전기차 온보드차저(OBC, On Board Charger)가 이 전력을 직류(DC)전력으로 변환해 충전하는 형태입니다. 가정용 전원을 사용하는 AC 방식으로는 DC를 사용하는 고전압 배터리에 직접 전력을 공급할 수 없습니다. 따라서 AC전원을 DC전원으로 바꿔줘야 충전이 가능합니다. 즉 AC를 DC로 바꿔줄 수 있는 부품이 필요하고, 이 역할을 하는 부품이 바로 온보드차저(OBC)입니다.

J1772타입 완속 충전커넥터. 출처=오산대학교

완속과 급속충전으로 나뉨에 따라 충전 커넥터 모양에도 차이가 생기는데요. 먼저 완속 충전커넥터(J1772타입)는 동그라미 모양의 5핀으로 구성됐으며, 시간당 3∼11kW의 전력을 충전할 수 있습니다. 충전 시간이 길다는 단점이 있지만 배터리에 무리를 주지 않기 때문에 배터리 수명을 고려하면, 완속충전이 가장 이상적입니다. 완속충전은 AC 220V 콘센트에서 전원을 공급받아 충전할 수 있으며 3kW급과 7kW급 완속 충전기가 사용됩니다. 만약 EV9 배터리 용량 99.8kWh를 11kW급 저속 충전으로 100% 충전한다면, 9∼10시간의 충전 시간이 걸릴 것입니다.

J1772 DC 급속 충전커넥터. 출처=오산대학교

급속 충전은 충전기에서 배터리로 직접 직류(DC) 전력을 공급해 충전하는 방식입니다. 국내에서는 주로 50㎾~350kW급 성능의 급속 충전기가 사용되며, 충전 커넥터는 눈사람 모양의 7핀 타입을 사용합니다. 충전기마다 출력이 다르므로, 충전 속도 또한 차이가 납니다. 급속 충전 시 충전기에서 공급받은 충전 전류를 자동차 OBC를 통하지 않고 DC전기로 직접 고전압 배터리로 전달해 충전합니다.

충전 커넥터의 모양은 국가별로 다릅니다. 우리나라의 경우, 미국의 커넥터 형상을 주로 사용하며 차데모(CHAdeMO) 형상도 일부 차종에서 쓰입니다. 차데모는 일본에서 사용하는 방식으로, 이동 충전의 약자이지만 일본어로 한잔의 의미로 차 한잔 마실 시간에 충전한다는 의미도 있다고 합니다. 최근에는 미국자동차기술자협회(SAE)에서 적용한 표준을 국제적인 표준으로 사용하는 추세며, 한국에서도 DC콤보를 주로 적용하고 있습니다.

충전기 커넥터와 소켓의 종류. 출처=환경부 무공해 누리집

신기술도 속속 등장하고 있습니다. 최근에는 전기차 무선 충전 시스템이 세계 최초로 도입됐으며, 내비게이션을 통해 자동차의 정렬 상태를 확인 후 충전을 승인하고 충전기의 송신패드에서 전력을 공급받아 송신코일에 고주파 자계를 형성하기도 합니다. 자동차 측의 수신패드를 통해 수신한 전력을 DC로 변환해 고전압 배터리에 충전하는 방식입니다. 수신패드와 송신패드는 와이파이(Wi-Fi)를 이용해 상호 충전 정보를 전달하게 됩니다.

환경부에서는 전기차 충전시간을 40분으로 제한해 다음 사용자가 너무 오래 기다리지 않도록 조치했습니다. 다음 사용자가 너무 오래 기다리지 않도록 배려하는 셈입니다. 또 고전압 배터리에 충전할 경우, 배터리 용량 80%까지는 정전류 충전을 빠르게 하고 그다음부터는 충전 속도를 천천히 해 배터리의 부하를 최소화하려는 조치이기도 합니다.

한편, 본격적으로 여름에 접어들면서 장마철에 비 소식을 자주 접하게 될 텐데요. 이때 전기차 충전을 해도 되는지 질문을 많이 받습니다. 비가 계속 내리면, 가능한 외부에서 충전을 지양하고 비를 맞지 않는 실내 충전소에서 충전하는 것을 권장합니다. 외부 주차장에 단독(비를 맞는 장소)으로 설치된 전기 충전소에서는 충전을 삼가는 것이 좋습니다. 어쩔 수 없이 충전해야 할 때는 전기가 통하지 않는 장갑을 착용하고 충전 커넥터에 물이 들어가지 않도록 우산을 받치면서 충전 상태를 지켜보는 것이 매우 중요합니다. 또한 실내 주차장이나 아파트 주차장에 설치된 전기 충전기에서 충전할 때는 자동차 주변에서 떠나지 말고 충전상태를 주의 깊게 지켜보는 것도 화재 발생 시 빠르게 대처할 수 있는 방법입니다.

전기차 보급 확대로 충전기의 설치 대수도 증가하게 됩니다. 이에 따라 외부에 충전소를 설치할 경우, 충전 시 발생할 수 있는 문제에 대해서 고민을 많이 해야 합니다. 충전기의 신속한 AS 및 관리감독 강화가 필요합니다. 지금은 설치 업체에서 AS를 담당하고 있으나 2∼3년 후에는 관리감독이 이루어지지 않는 경우가 많아 사후관리도 제도로 의무화할 필요가 있습니다.

글 / 문학훈 오산대학교 자동차과 교수

오산대학교 자동차과 교수로 재직 중인 문학훈 교수는 자동차 정비 기능장이자, 공학박사(명지대학교 대학원 기계공학과 박사)다. 현대자동차 정비연수원과 기아자동차 해외품질실에서 근무한 경험이 있으며, 현재 국토교통부 안전·하자 심의위원으로 활동 중이다.

정리 / 동아닷컴 IT전문 김동진 기자(kdj@itdonga.com)