무인충전기

무인충전기(Unmanned charger)는 사용자의 도움 없이 로봇 등을 이용하여 충전할 수 있는 전기자동차 충전기이다.

개요

무인충전기는 무겁고 두꺼운 충전케이블을 사람이 아닌 로봇이 들어 충전해주는 충전기이다. 전기자동차 배터리의 대용량화로 초고압의 전기를 사용하는 100㎾ 이상 초 급속충전기가 확산하면서 대용량과 고전압의 충전설비로부터 사용자의 안전과 편리성을 개선하기 위해 개발됐다. 이미지 센서를 장착해 로봇이 전기자동차의 충전구를 확인한 후 좌푯값을 기억한 다음 로봇이 충전기의 충전케이블을 찾아 차량 충전구에 탈착하는 방식이다. 차 한 대 충전을 마치면 로봇이 충전케이블을 제거해 다음 차량의 충전을 돕기 때문에 별도의 인력을 투입하지 않고도 다른 차량의 연속적인 충전이 가능하다. 비접촉 자기유도 충전방식의 온라인 전기자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차의 배터리를 무인 원격 제어로 충전함으로써, 전기자동차의 사용자가 원하는 시간에 배터리의 충전이 가능하고, 배터리가 방전된 경우에도 무인 원격제어 때문에 효율적으로 배터리를 충전시킬 수 있는 효과가 있다.

개발배경

전기자동차의 원활한 보급을 위해 많은 충전기 설치가 절대적으로 필요한바 설치가 쉽고 저렴하며, 이를 관리하기 위한 별도의 인력이나 시설이 필요치 않은 무인충전기를 개발함으로써, 주차공간이 확보된 곳이면 어디나 적은 비용으로 무인충전기 설치가 가능하여, 주차장 운영자나 건물주는 손쉽게 무인충전기 설치로 전기판매가 가능하도록 개발되었다. 또한 자동차 충전기의 보급이 필수적이지만 고비용 및 충전 시간 문제로 많은 보급이 어려운 게 현실이므로, 이를 해결하기 위해 모바일 기기나 로봇을 사용하여 사용자가 손쉽게 직접 전기자동차의 충전 및 결제가 가능한 시스템이 개발되었다.

종류

㈜모던텍

㈜모던텍(Modern Tec)은 2003년 4월 설립 후 개발한 유럽과 중국이 주도하고 있는 전기자동차 시장에서 일찍이 인정받은 기술력으로, 2020년 1월 미국 라스베이거스에서 개최된 국제전자제품박람회(CES) 2020에서 무선충전기인 전기자동차 충전용 세계 최초 지능형 로봇충전 시스템과 배터리 교환식 전기 스쿠터 충전 장치를 선보여 충전 플랫폼 운영회사들로부터 합작 운영 및 투자 제안을 받는 등 국내외 글로벌 기업들의 많은 주목을 받고 있다. ㈜모던텍의 기술을 기반으로 세계 최초 로봇충전 시스템도 개발했다. 관제 시스템의 지령에 따라 로봇은 설치된 레일을 따라 이동한 후 영상처리 시스템을 통해 주차된 차량의 종류, 주차 상태, 차량 위치를 인식하여 자동으로 충전하는 시스템으로 자동화된 방식으로 인해 인력과 시간이 낭비되지 않으며 사람이 직접 개입하지 않아 안전성도 크게 개선되어 여러 면에서 혁신적이라는 평가를 받고 있다. 더불어 ㈜모던텍의 충전 로봇 시스템은 해외 특허출원을 진행 중이며, 오토매틱 핸들 장치, 에너지저장장치(ESS) 모듈이 갖춰진 충전 장치, 전력 모듈이 구비된 충전 장치 등 전기자동차 충전, 자동화 충전 로봇 시스템 관련 특허를 총 19건 보유하고 있다.

폭스바겐

폭스바겐(Volkswagen)은 로봇이 스스로 차량을 찾아 충전기를 연결하고 충전기 완료되면 충전기를 제거하고 다른 차량을 찾아 충전시키는 무인충전기 로봇의 프로토타입을 공개했다. 이것은 폭스바겐이 전기자동차 충전 인프라를 확장하기 위해 만든 새로운 충전 개념으로 이 로봇은 지하 주차장과 같은 정해진 주차 구역에서 전기자동차를 완전히 자율로 충전한다. 앱 또는 카 투 엑스(Car to X) 통신을 통해 충전 로봇은 완전히 자율적으로 작동한다. 스스로 충전 소켓 플랩을 열고 충전플러그를 연결하며 분리하는 것까지 스스로 해내며 전체적인 충전 프로세스는 사람의 개입 없이 무인으로 진행된다. 이 로봇 무인충전기는 배터리 트레일러를 매달고 이동해 자동차 옆으로 이동한다. 하나의 트레일러를 자동차 뒤에 세워 배터리를 충전하고 로봇은 다시 이동하여 또 다른 트레일러를 가지고 나머지 자동차도 충전하며 이러한 과정이 완전 자율로 진행된다. 폭스바겐의 토마스 슈몰은 "미래를 위한 효율적인 충전 인프라를 설정하는 전체 부분에 도전하는 핵심 과제이며 비용이 많이 드는 독립형 조치를 방지하는 데 도움이 되는 솔루션을 개발 중이고, 모바일 충전 로봇과 폭스바겐의 급속충전 스테이션은 이러한 솔루션 중 두 가지에 불과하다"고 말했다.

아이웨이즈

중국의 아이웨이즈(AIWAYS)는 2020년 2월, 자율주행 충전 로봇 프로토타입인 칼(CARL)을 공개했다. 전기자동차 운전자가 스마트폰 앱으로 호출하면 칼이 GPS 데이터를 사용하여 스스로 전기자동차가 있는 위치로 이동한다. 운전자가 플러그를 꽂을 때까지 기다릴 필요 없이 자동으로 고속충전을 한다. 배터리 용량이 63kWh인 아이웨이즈의 U5 전기자동차 모델의 경우 칼을 이용하면 45분 이내에 80% 충전할 수 있다. 30~60kWh의 이동형 충전 로봇인 칼은 충전이 완료되면 연속해서 다음 전기자동차를 충전하거나 제자리로 돌아와 스스로 본체 충전에 들어간다. 칼은 아이웨이즈의 차량 모델뿐만 아니라 세계적으로 인정된 충전 표준을 준수하는 모든 차량과 호환이 가능하다. 아이웨이즈는 스스로 주차장에서 차량을 찾고 충전할 수 있는 이 자율주행 충전 로봇 칼에 대한 특허를 여러 개 받았다.

삼성전자㈜

삼성전자㈜(Samsung)는 사내 벤처로 양성한 자율주행 전기차 충전 로봇 스타트업 이바(EVAR)가 정식 법인으로 출범한다. 삼성전자㈜의 투자 전문 자회사인 삼성벤처투자㈜(Samsung Venture)가 이바에 지분 20% 내외를 투자할 계획이다. 이바는 인공지능(AI) 자율주행 기술과 정밀제어 알고리즘 등 삼성전자의 자체 기술력으로 탄생한 로봇으로 사람의 도움 없이 스스로 전기자동차를 찾아가 충전 업무를 수행하는 기기는 이바가 세계 최초다. 충전을 원하는 운전자가 벽에 설치된 기기에 스마트폰을 태깅하면 충전 위치 정보가 데이터로 전송돼 업무를 수행하는 것으로 사물인터넷(IoT)과 네트워킹 기술 등 다양한 기술들이 집약돼 있다. 삼성전자㈜는 커지는 친환경 차 시장과 충전 인프라를 유망 산업으로 판단하고 이바의 분사를 결정했다. 이재일 삼성전자㈜ 창의개발센터장은 "필연코 전기자동차 시대가 올 텐데 충전 인프라는 필요한 분야가 될 것"이라며 "이바의 발전 가능성을 보고 충분히 독립해서 성장할 수 있을 것으로 판단했다"고 말했다. 자동차 업계에서도 전기자동차 확산과 충전 인프라 구축에 공을 들이고 있는 모습이다. 이훈 이바 대표는 "전기자동차 충전 서비스 시장의 경우 10년 후쯤에는 2018년 대비 약 40배 이상 성장할 것"이라고 전망했다.

전망

많은 공공장소 및 건물에 전기자동차 무인충전기 설치를 촉진하여 세계적 추세인 전기자동차 보급 확산에 큰 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 국내외에 여러 종류의 충전기가 발표되었으나 고가로 인하여 빠른 확산에 어려움이 있다. 무인충전기는 이를 극복하여 이른 시간에 국내시장을 창출하고 가격 경쟁력을 바탕으로 수출 전망도 매우 높다.

참고자료

• 좌용철 기자, 〈진화하는 전기차 충전기…무인충전 로봇 ‘눈길’〉, 《제주의 소리》, 2019-05-09
• 조동호, 〈전기자동차의 무인 충전 시스템 및 방법〉, 《구글 특허》, 2014-05-02
• 김포대학교 산학협력단, 〈스마트폰을 이용한 전기자동차 무인 충전 및 결제 시스템 개발〉, 《사이언스온》, 2013-05-31
• 전미준 기자, 〈허성무 창원시장, 세계 최초 전기차 로봇충전시스템 기업 '모던텍' 방문〉, 《인공지능신문》, 2020-10-19
• 모터매거진, 〈폭스바겐, 전기차를 스스로 충전하는 무인 충전 로봇 공개〉, 《네이버포스트》, 2020-12-30
• 윤수은 기자, 〈전기차 충전 시스템의 유비쿼터스 ‘자율주행 충전로봇’〉, 《애플경제》, 2021-01-04
• 권안나 기자, 〈삼성전자, '전기차 충전 로봇' 스타트업 투자〉, 《뉴스토마토》, 2018-11-03

같이 보기

• 전기자동차
• ㈜모던텍
• 폭스바겐
• 아이웨이즈
• 삼성전자㈜
• 로봇충전기
• 무선충전기

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