어떻게 하면 전기차(EV)를 더 빠르게 충전할 수 있을까?

기사입력 2018.04.17 18:39
댓글 0
  • 페이스북으로 보내기
  • 트위터로 보내기
  • 구글플러스로 보내기
  • 밴드로 보내기
  • 카카카오스토리로 보내기
  • 기사내용 프린트
  • 기사 스크랩
  • 기사 내용 글자 크게
  • 기사 내용 글자 작게

전세계적으로 전기차 출시가 많아지고 있다. 최근 특히 눈에 띄는 점은, 주행 거리가 현행 200~300마일 대에서 점점 더 늘어나고 있다는 것이다. 그럼으로써 이제 전기차가 모든 주행 상황 및 조건으로 내연 엔진(ICE) 차량에 대한 경쟁력을 갖출 수 있게 되었다.

전기차 성공에 대한 중요한 척도는 소비자들의 수용능력이다. 소비자들은 리튬이온 배터리의 가격이 낮아지고 국가별로 규제 지원을 받을 수 있는 것으로 감안할 때, 전기차 가격에 대해서는 우려하지 않는다. 반면 충전 속도는 높이고 충전 시간은 단축하는 문제에 대해 큰 관심을 가지고 있다. 지금껏 소비자들은 연료 탱크를 몇 분 만에 채울 수 있는 것에 익숙해져 있다. 전기차를 충전하는 데 걸리는 시간은 어느 정도 참고 기다릴 수 있을까?

 

제목 없음.jpg


ICE 차량은 연료 탱크를 가득 채우는 데 5분이 채 걸리지 않는 반면, 전기차는 배터리 팩을 충전하는 데 오랜 시간이 걸린다. 더 심각한 문제는 충전소도 많지 않다는 점이다. 즉, 소비자들은 충전을 위해 오랜 시간 줄을 서서 기다려야 할 수도 있다. (시간을 단축할 수 있는 충전 시스템과 전력 수준에 대한 자세한 정보는 블로그 참조)

그렇다면 그 외의 다른 어떤 방법으로 전기차 충전 속도를 높일 수 있을까? 효율적인 전력 전달과 전력 수준을 높이는 것은 충전 속도를 높일 수 있는 방법 중 하나이다. 배터리는 손상을 방지하기 위해서 정전류 기법으로 충전되는데, 국가들마다의 각기 다른 규제를 가지기에 전류를 높이는 것이 별 효과가 없거나 가능하지 않을 수 있다. 또한 전류를 높이는 것은 와이어링 하네스 문제를 초래하고 자동차 무게를 증가시킬 수 있다.

그러므로 현실적으로 가능한 해결책은 전압을 400V 혹은 그 이상으로 높이는 방법이다. 전력 반도체에 와이드 밴드갭 기술인 실리콘 카바이드(SiC)를 사용함으로써 고전압에서 전력을 효율적으로 전달할 수 있다.

SiC는 실리콘 기반 전력 스위치(MOSFET과 IGBT)를 대체할 수 있는 와해성 소재로서 부상한 광대역 밴드갭 반도체이다. 많은 자동차 회사들과 충전 시스템 업체들은 이미 SiC를 도입하고 있다. SiC는 손실이 낮기에 효율은 높으며 또한 높은 전압을 견딜 수 있다. 그러므로 배터리 전기차의 배터리 전압(400V 이상)이 높아지고 온보드 차저(10kW 이상) 및 오프보드 DC 차저(50kW 이상)로 전력 수준이 높아짐에 따라서 전력 반도체 스위치로인 SiC의 사용이 늘고 있다.

SiC는 더 우수한 소재 특성에 의해서 손실이 낮고 고전압 동작이 가능하다. 표 1에서 보는 것처럼 실리콘과 비교해서 온 저항이 낮고, 열 전도율이 높고, 높은 항복 전압이 가능하고, 포화 속도가 빠르다. 

[이청수 기자 desk@worldyan.com]
  • 페이스북으로 보내기
  • 트위터로 보내기
  • 구글플러스로 보내기
  • 밴드로 보내기
  • 카카카오스토리로 보내기
<저작권자ⓒ월드얀 & worldyannews.com 무단전재-재배포금지>
 
회사소개 | 광고안내 | 제휴·광고문의 | 기사제보 | 다이렉트결제 | 고객센터 | 저작권정책 | 개인정보취급방침 | 청소년보호정책 | 독자권익보호위원회 | 이메일주소무단수집거부 | RSS top
모바일 버전으로 보기