완속충전

완속충전(Standard charging)은 충전기에 연결된 케이블을 통해 전기자동차에 교류 220V를 공급하여 전기자동차의 배터리를 충전하는 방식이다. 어디에서든 충전이 가능하며 원가가 저렴하다. 하지만 충전 시간이 4~5시간 정도 소요된다. 완속충전 방식은 미국, 일본, 한국이 공통으로 채택한 AC 단상 5핀 방식이 사용되고 있다.

개요

완속충전은 전기자동차에 탑재된 충전기를 이용하여 전기자동차를 재충전하는 방식이다. 계통 전원으로부터 교류의 전원을 공급받아 완속충전기를 거쳐 차량 내에 탑재형 충전기에서 직류로 변환된 후 전기자동차의 배터리를 충전한다. 전류는 일정한 전압과 전류를 갖는 직류(DC·Direct Current)와 시간에 따라 전압과 전류의 방향이 변화되는 교류(AC·Alternating Current)가 있다. 전기자동차는 직류 전원 배터리로 움직이는데, 충전 속도에 따라 크게 완속충전과 급속충전 방식으로 구분된다. 완속충전은 교류 전원을 이용해 배터리를 충전하는 방식으로, 충전기의 교류를 배터리의 직류로 변환해야 하기 때문에 충전 시간이 4~5시간 정도 걸린다. 반면 급속충전은 별도의 변환을 거치지 않고 충전해 완속충전보다 충전 속도가 훨씬 빠르다. 국내는 7kW급의 완속충전기가 표준 모델로 지정되어 있다. 차량에 따라 3~6kW급 용량의 탑재형 충전기가 적용된다. 만약 3kW급 충전기를 이용한다면 완충까지 8~10시간 내외의 시간이 소요되고, 6kW급의 충전기를 이용하면 4~5시간이 걸린다. 휴대용 충전케이블을 이용한 완속충전도 가능하다. 휴대전화 배터리 충전 방식과 동일하게 220V 콘센트에 연결 후 차량과 연결하면 된다. 콘센트 허용 전류가 15A인 곳에서 충전하면 3.3kW 출력으로 충전할 수 있다. 64kWh 배터리를 80%까지 충전하는데 약 16시간이 소요된다. 그러나 일반 가정용 전기를 사용할 경우 누진세로 인한 전기 요금이 과다 청구될 수 있다.

충전 방식

완속충전은 충전기 커넥터에 따라 AC 단상(Type 1)과 AC 3상(Type 2) 방식으로 나눌 수 있다. AC 단상은 범용으로 대부분의 나라에서 쓰이고, 유럽은 르노(Renault) 자동차의 영향으로 AC 3상을 주로 사용한다. 급속충전 방식은 우리나라의 경우 차데모 방식을 사용하고 있다. 그래서 내수 전기차는 완속 AC 단상과 급속 차데모 방식이 따로 존재한다. 그렇게 때문에 현대자동차㈜(Hyundai Motor Company), 기아자동차㈜(KIA MOTORS CORPORATION), 르노삼성자동차㈜(Renault Samsung Motors), 비엠더블유(BMW), 제너럴모터스(GM) 등 다양한 제조사의 전기차 충전 규격을 만족시키기 위해 AC 단상과 AC 3상, 차데모, DC콤보 등이 골고루 설치되어야 한다. 반면, 미국과 유럽은 완속과 급속을 통합으로 콤보 방식을 규격화하여 충전구가 하나이다. 미국은 콤보 DC콤보 타입 1을 채택하였고, 유럽은 DC콤보 타입 2를 채택해서 서로 규격이 다르다. 국내도 국제적인 추세에 따라 DC콤보 방식을 채택하여 충전구를 하나로 줄이고, 충전기에서도 콤보를 가지고 충전할 수 있게 인프라를 구축할 전망이다. 따라서 일본의 차데모 방식의 확장은 제한적일 수밖에 없는 상황이다.

AC 단상

AC 단상은 국내 완속 충전 표준 커넥터이며, 전 세계적으로 많이 사용되는 충전 타입이다. 국내에 출시된 레이 EV(Ray EV), 쏘울 EV(Soul EV), 아이오닉(Hyundai Ioniq), 쉐보레 스파크 EV(Chevrolet Spark EV), i3, 리프(LEAF) 등 대부분의 전기자동차에서 AC 단상을 통한 완속충전이 이루어지고 있다. 국내는 르노 SM3를 제외하고 모두 연결할 수 있다. 일반적인 교류 전원을 사용하고, 통산 220V/32A, 7KW 급으로 이야기한다. 전류의 양을 조절하며 용량을 낮출 수 있으나, 공급 전원은 220V 교류 전원으로 기준하기 때문이다.

AC 3상

AC 3상은 2012년 프랑스 르노에서 개발한 충전 방식이다. 여타 급속충전과는 달리 교류 전원을 이용하는 점이 특징이다. 예를 들어 차데모와 DC콤보 방식은 충전기 내에서 교류를 직류로 변환한 뒤 직류 전원으로 배터리를 충전하는 방식이라면, AC 3상의 경우 충전기에서 교류 전원으로 차량 내부에 설치된 전류전환장치까지 전류를 흘려보낸 뒤 직류로 전환된 전류가 배터리를 충전하는 방식이다. 충전기 내에 별도의 직류 변환 어댑터가 필요하지 않기 때문에 다른 충전 방식에 비해 인프라 구축 비용이 적고 DC콤보와 마찬가지로 하나의 케이블로 완속충전과 급속충전이 모두 가능하다. 반면, 낮은 전압을 이용하기 때문에 충전기 출력을 20kW 이상 올리기 어렵고 이로 인해 고용량 배터리를 탑재한 상용차 시장에서는 찾아보기 힘든 방식이다. 중국 전기버스 제조사인 비야디(BYD)의 일부 모델이 DC콤보와 AC 3상 충전을 겸용하고 있다.

비교

완속충전 vs 급속충전

완속충전은 교류를 이용해 충전을 한다. 그렇기 때문에 전기차 내에서 교류를 배터리에 저장하기 위한 직류로 변환하기 위한 별도의 컨버터가 필요하다. 전기차에서는 차량 내의 전류전환장치(On-board Charger)라고 불리는 장치가 컨버터 역할을 수행한다. 물론 완속충전 방식은 교류 전원이 전기차에 직접 연결되기 때문에 충전기의 구조는 단순하다. 하지만 전력 크기에 제한이 있어 낮은 출력만 가능하고 이 때문에 장시간 충전시켜야 하는 불편함이 존재한다. 완속충전기는 초기에는 3.3kW 출력으로 충전이 되었으며 최근에는 충전 시간을 단축하기 위하여 7.7kW로 표준을 제정했다. 휴대용 비상충전기의 경우는 약 2~3kW 수준의 출력을 갖는다. 출력을 높이기 위해서는 차량 내의 전류전환장치의 용량과 크기도 함께 커져야 하기 때문에 차량 가격이나 크기에 있어 제약이 크다. 완속충전 요금은 계절과 시간에 따라 변동된다. 국내의 경우, 완속충전기를 통한 충전 요금은 kWh에 평균 100원 수준이다. 게다가 2017년부터 3년 동안 기본료 면제와 50% 충전 요금 할인이라는 정책이 시행되어 비용은 더욱 저렴해졌다. 할인 전 금액인 1kWh에 100원이라고 하더라도 전기차가 평균 1kWh에 6km 주행이 가능하니 휘발유와 비교하면 약 13%에 해당하는 금액이다. 2017년 출시된 제너럴모터스의 쉐보레 볼트 EV(Chevrolet Bolt EV)를 완속충전기를 이용해 완충하려면 약 8시간 정도가 소요된다는 점이 문제가 되지 않는다면 상당히 매력적인 비용이다.

완속충전과는 달리 급속충전은 일반적으로 직류를 이용해 충전을 한다. 충전기 내부에 컨버터 회로를 내장하여 직류를 출력하기 때문에 전기차 내부에 충전을 위한 별도의 장치는 필요가 없다. 대신 충전기 내에 컨버터 회로를 내장하기 때문에 완속충전기에 비해 부피가 크고 설치 가격이 비싸진다. 일반적으로 설치비를 포함하여 완속충전기의 가격은 700만 원이며, 급속충전기의 가격은 4,000만 원 정도이다. 완속충전 방식이 7.7kW로 충전이 되는데 비해 급속충전은 최대 50kW의 출력을 지원한다. 그렇기 때문에 앞서 언급한 쉐보레 볼트 EV의 경우 약 1시간 20분이면 완충이 가능하다. 국내 충전 요금은 평균 100원인 완속충전에 비해 비싼 kWh에 255원이라는 요금을 환경부에서 공지하여 적용하고 있다. 또한 친환경제품을 구매할 때 사용할 수 있는 그린카드를 이용할 경우 추가로 50%를 더 할인 가능하여 그린카드를 이용해 급속충전을 할 경우 1kWh에 87원으로 충전이 가능하다. 50%를 할인한 완속충전 요금과 비교해도 큰 차이가 나지 않는 비용이다.

근황

위축되는 완속충전

정부는 전기자동차의 충전 속도가 빠른 급속충전기는 확대되고 있지만, 거주지 중심의 전기차 완속충전기 정책 강화에는 소홀한 모습을 보이고 있다. 특히 아파트 등 공동 주택을 위한 충전 방해 금지법 개정안이 여전히 마련되지 않고 있다. 정부가 국회에 제출한 3차 추경안에 따르면 전기화물차와 전기이륜차 보급에 1천 15억 원을 추가하는 방안, 전기차 사용 후 배터리 자원순환 클러스터 구축에 5억 원을 추가하는 방안 등이 마련됐다. 하지만 공동 주택 거주자들을 위한 완속충전기 보급 관련 예산은 추가로 편성되지 않았다. 업계에 따르면 대다수 전기차 사용자들의 충전 패턴 중 약 80%는 완속충전기에 의존하는 것으로 나타났다. 특히 한 번 충전으로 최소 380km 넘게 주행할 수 있는 장거리 전기차가 도심 위주로 주행하면 주행거리 손해가 크지 않기 때문에 급속충전보다 완속충전에 더 의존하는 경우가 많다. 하지만 정부는 해마다 완속충전기 보급을 위한 예산을 줄여나가고 있다. 한국자동차환경협회 발표 자료에 따르면 2019년 3월 25일부터 12월 31일까지 정부가 편성한 완속충전기 지원 예산은 1만 2천 대 규모였다. 하지만 2020년 4월 13일부터 2020년 12월 31일까지 지원될 완속충전기 지원 예산은 8천 대로 대폭 줄었다. 기간의 차이와 코로나19 여파 등이 있었지만, 늘어나는 전기차 누적 판매 대수의 충전 수요를 반영하지 못했다는 평가를 받는다. 급속충전기 1기를 완속충전기 10기와 똑같이 여겨 완속충전 비용을 지불할 수 없는 정부의 입장도, 당분간 많은 전기차 이용자들의 반발을 불러일으킬 것으로 전망된다.

국내 완속충전기는 보통 7kW 수준의 충전을 진행할 수 있고, 급속충전기는 최소 50kW 이상 전력을 쓰며 충전할 수 있는 구조이다. 전기차 업계에서는 급속충전기 충전 시 보통 배터리 0%에서 80%까지의 충전을 권장한다. 80% 이후 충전이 진행되면 배터리 과열 등의 사고를 방지를 위해 충전 전력이 단계적으로 100% 완충 때까지 더 많은 시간이 소요될 수 있다. 그리고 환경부가 주도적으로 설치한 급속충전기는 다음 사용자 등을 위해 한 번 최대 충전 가능 시간을 40분으로 제한한다. 심지어 자주 급속충전을 하면 전기차 배터리 수명 저하를 일으킬 수 있다는 우려도 여러 차례 나온 상황이다. 이를 위해서는 언제든지 편안하고 안정적으로 충전할 수 있는 완속충전기 확충이 필요하다는 의견이 힘을 얻고 있다. 완속충전을 활용하면 배터리 수명 저하 우려를 덜 수 있고, 안정적으로 100% 완충을 진행할 수 있다는 이점이 있다. 우리가 거주지에서 스마트폰을 충전하는 개념과 거의 같다. 완속충전기 확보에 대한 목소리가 커지면서, 정부 내부에서도 이같은 목소리를 반영하기 위한 예산 편성에 한 때 나섰던 것으로 확인됐다. 하지만 예산안 편성을 담당하는 기획재정부는 완속충전기 확보를 위한 예산 편성에 난감한 반응을 보이는 것으로 알려졌다. 완속 확보보다는 급속 확보가 오히려 필요하다는 의견도 기획재정부 내에 힘을 얻고 있는 것이다. 거주지 완속충전 활성화를 위한 전기차 충전방해금지법 개정안 마련도 여전히 지지부진하다. 국가법령정보센터 홈페이지에 나와있는 '환경친화적 자동차의 요건 등에 관한 규정' 제6조 '충전 방해 행위' 조항에는 충전 방해 행위를 적발할 수 있는 구역을 '급속충전기'로 한정 짓고 있다. 만약에 급속충전 시설을 이용하는 환경친화적 자동차가 충전을 시작한 이후 1시간이 경과한 후에도 해당 충전 구역 내에 주차하면 벌금을 물 수 있다. 그러나 해당 법안을 보면 완속충전 시설 활성화를 위한 조항이 없다. 이러다 보니 일부 내연기관 차량이 숙박 시설이나 기차역사 주차장에 설치된 완속충전 공간을 무단 점유하는 사례가 연이어 나오고 있다. 이런 사례가 반복되도 우리나라 지자체는 법적인 근거가 없다며 적극적인 단속을 하지 않고 있고, 주무부서인 산업통상자원부는 개선 의지를 수개월 째 보이지 않고 있다.

참고자료

• GERI, 〈전기차 충전방식 비교 ① "완속 vs 급속"〉, 《가천에너지연구소》, 2017-02-06
• 엠에스리, 〈전기차 충전구 종류와 충전 방식〉, 《네이버 블로그》, 2017-04-01
• 롯데렌터카, 〈전기차 구입 전, 꼭 알아야 한다! 다양한 전기차 충전 방식과 향후 전망〉, 《네이버 블로그》, 2018-04-18
• tardistechnology, 〈충전기종류〉, 《이큐위키》, 2019-03-13
• R.E.F 13기 정수인, 〈All About 전기차, STEP 1 전기차 충전〉, 《에너지설비관리》, 2019-05-07
• 김동규 기자, 〈(ER 궁금증) 전기차 충전의 모든 것〉, 《이코노믹리뷰》, 2019-05-18
• 기노현 기자, 〈전기차 급속충전, 완속충전보다 좋을까?〉, 《오토트리뷴》, 2019-08-26
• 김영대 기자, 〈전기 상용차의 ‘탯줄’…다양한 충전방식과 기구〉, 《상용차신문》, 2019-10-31
• 조재환 기자, 〈완속보다 급속?...거꾸로 가는 전기차 충전기 확대 정책〉, 《지디넷코리아》, 2020-06-05

같이 보기

• 급속충전
• 완속충전기
• 데스티네이션 차저
• AC 단상
• AC 3상

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