AC충전기

충전기 커넥터

AC충전기(AC Charger, Alternating Current Charger)는 교류 전기를 이용하는 충전기이다. 교류충전기라고도 한다. AC충전기의 AC는 "Alternating Current"의 약자로서, 교류의 이니셜이다. AC충전기는 많은 휴대용 전자 제품에 포함되어 있는 것처럼 충전식 배터리에 전기를 공급하는 콘센트에 꽂는 장치이다. 또한 전기자동차에도 AC충전기(완속충전, 교류충전)를 사용하는데 교류 충전 장치 220V를 공급하여 배터리를 충전 한다. 전기자동차의 배터리릉 완충하는데 걸리는 시간은 배터리의 초기 상태 및 기타 여러 요인에 따라 다르지만, 대체로 6~9시간 정도면 완충이 가능하다.

개요

전기자동차 AC충전기는 크게 AC단상 과 AC3상 방식으로 나눌 수 있다. 단상은 주로 범용으로 대부분의 나라에서 쓰이고 유럽은 르노 자동차의 영향으로 3상을 주로 많이 사용한다. 급속충전 방식은 일본의 경우 차데모 방식을 사용하고 있다. 그래서 내수 전기차는 완속 단상과 급속 차데모 방식이 따로 존재한다. 한국의 경우 현대자동차, 기아, 르노, BMW, GM 등 다양한 제조사의 전기차 충전 규격을 만족시키기 위해 AC단상과 AC3상 차데모 콤보(Combo) 충전기가 설치되어 있다.

• AC단상(5핀)은 국내에서 완속충전 또는 교류충전이라고 불리기도 한다. 표준 커넥터로 국내뿐만 아니라 전 세계적으로도 많이 사용되는 충전 타입이다. 일반적인 교류전원을 사용하며 통산 220V-32A, 7kW급이다. 국내에서 출시된 대부분의 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV)의 충전 타입이 바로 AC단상이다.

• AC3상(7핀)은 3상을 지원하는 7개의 핀으로 구성되어 있다. 급속과 완속을 모두 사용할 수 있는 표준으로 고속충전 시 직류 전원을 사용하는 다른 표준들과 다르게 고속충전에서 교류 전원을 사용한다. DC콤보는 미국과 유럽 국가를 대상으로 만들어진 급속충전 표준으로 미국뿐만 아니라 한국에서도 급속충전 표준으로 사용되고 있다. 100kW 이상의 고속충전을 지원하고 있기 때문에 빠른 속도로 급속충전이 가능하며 직류 전원을 사용한다. DC콤보는 미국, 유럽을 위주로 만들어진 급속충전 표준으로 충전구의 모양이 다르고 AC3상의 7핀에 DC 연결핀이 있는 구조를 가지고 있다. 또한 AC3상 방식은 다른 급속충전 방식과 차이가 있다. "직류 변환" 없이 "교류"를 그대로 사용하는 거다. 2012년 르노에서 개발하여 전 세계 충전기 시장에선 5% 가량을 점유하고 있다. 낮은 전력을 이용하기 때문에 효율이 높고 직류 변환 장치가 필요없어 다른 충전방식에 비해 인프라를 구축 하는 비용이 적다. DC콤보와 마찬가지로 하나의 게이블로 급속충전과 완속충전이 가능하다는것도 장점이라고 볼수 있다.

교류 충전기 효율

완속충전에 있어서 그동안 국내 전기차 업계는 7KW AC 충전기를 이용해 왔다. 이를 이용하면 배터리 80%를 충전하는데 걸리는 시간이 4시간이 걸린다. 반면 이번에 르노삼성과 슈나이더 일렉트릭이 내놓은 11KW의 3상 AC 충전기를 이용한 전기자동차의 경우 이전보다 40% 충전시간을 절감한 2시간 30분만에 배터리를 충전할 수 있다. 고속충전의 경우는 충전시간은 같지만 교류(AC) 충전을 하면 효율과 충전 비용이 훨씬 저렴해진다. 기존 직류 DC-125A 충전기는 50KW급 충전기로 30분만에 충전을 할 수 있는 반면 3상 교류 충전기인 AC-123A는 43KW급으로도 30분만에 충전이 가능해진다. 교류의 충전효율이 더 우수하다는 것이다. 또한 충전기에 공급하는 전원은 모두 교류로 전달되기 때문에 직류충전기는 이를 다시 직류로 바꿔주는 AC/DC 변환이 필요하고 충전 설비의 크기와 비용이 훨씬 커진다. 따라서 AC 충전의 경우에 비해 DC 충전기 가격은 무려 5배 가량 비싸다.

교류전압 충전의 원리

일반적인 배터리는 모두 직류전압을 받아들이고, 내놓기 때문이다. 따라서 배터리에 연결하기 위해 대부분 충전기는 직류전압을 이용한다. 따라서 직류전압을 이용하자는 아이디어가 먼저 나온 것이 당연하다. 하지만 르노삼성차는 외부로부터 교류전기를 받아들여 전기차에 기본적으로 장치돼 있는 AC 와 DC 컨버터를 이용해 DC로 변환한 후 배터리에 충전하는 방식을 채택하고 있다. 이는 르노 계열 전기차 얼라이언스에서 내놓은 "카멜레온(CAMELEON)"이라는 공개된 기술이다. 배터리는 직류전압을 내놓지만 전기차에 사용되는 모든 모터는 교류전압을 사용하고 있다. 따라서 현재 양산 판매중인 모든 전기차는 직류를 교류로 바꾸는 기능과 제동시 에너지를 회생하기 위해 교류를 다시 직류로 바꿔주는 AC 와 DC 컨버터라는 부품을 갖고 있는데 이를 이용한다는 새로운 아이디어다.

충전구의 규격 분류

AC단상(5핀)

AC단상

• 국내 완속 충전 표준 커넥터이며 전세계적으로도 많이 사용되는 충전 타입이다.
• 국내는 르노 SM3를 제외하고는 모두 연결가능하다.
• 일반적인 교류전원을 사용하고 통산 220V-32A , 7KW급으로 이야기한다. (전류의 양을 조절하며 용량을 낮출 수 있으나 공급 전원은 220V 교류전원으로 기준한다.)
• 대부분의 국내 출시된 PHEV 차량의 충전 타입이다.
• 메르세데스-벤츠의 GLC350e, C350e 도 같은 충전구를 지원한다.

AC3상(7핀)

AC3상

• 르노 삼성차량과 테슬라의 충전기 커넥터로 알려져 있다.
• 급속과 완속을 모두 사용할 수 있는 표준이다.
• 다른 표준들과 다르게 고속 충전에서 교류 전원을 사용한다. (참고로 다른 차량들은 고속 충전시 직류 전원을 사용한다)
• 최대 용량은 43KW AC 이다. 국내는 르노삼성의 SM3와 초소형 전기자동차 D2의 타입이다.

참고자료

• 엠에스리, 〈전기차 충전구 종류와 충전 방식〉, 《네이버 블로그》, 2017-04-01
• 송민근 기자, 〈전기자동차 충전기 이야기〉, 《타고》, 2020-12-07
• 롯데렌터카, 〈전기차 구입전 꼭 알아야한다〉, 《롯데렌터카 블로그》, 2018-04-18
• 〈충전기 종류〉, 《메르세데스-벤츠》, 2019-03-13
• 김승우 기자, 〈르노삼성차, 국내 최초 ‘3상 AC’를 통한 전기차 충전〉, 《오토헤럴드》, 2012-12-13
• 김연정 기자, 〈테슬라, 일반 전기차 충전설비로도 충전가능〉, 《연합뉴스》, 2017-03-14
• 김한용 기자, 〈앞만보고가기〉, 《네이버블로그》, 2013-01-10
• 〈교류 충전장치 기술〉, 《나주신문》, 2015-02-23

같이 보기

• 교류
• 충전기
• 교류충전
• DC충전기
• DC콤보
• 직류충전
• 직류
• 완속충전
• 완속충전기
• 급속충전
• 급속충전기
• 충전
• 차데모
• 슈퍼차저
• 하이차저
• 배터리

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