전기 자동차는 이제 우리 도로에서 흔히 볼 수 있으며, 전 세계적으로 전기 자동차 충전 인프라가 구축되고 있습니다. 마치 주유소에서 전기를 충전하는 것과 같으며, 머지않아 어디에나 있을 것입니다.
하지만 여기서 흥미로운 질문이 제기됩니다. 공기 펌프는 단순히 구멍에 액체를 붓는 방식으로 오랫동안 표준화되어 왔습니다. 그러나 전기차 충전기의 경우는 그렇지 않으므로, 현재 상황을 자세히 살펴보겠습니다.
전기차 기술은 지난 10여 년 동안 대중화되면서 급속도로 발전해 왔습니다. 대부분의 전기차는 여전히 주행 가능 거리가 제한적이기 때문에 자동차 제조업체들은 실용성을 높이기 위해 수년에 걸쳐 더 빠른 충전 기술을 개발해 왔습니다. 이는 배터리, 제어 장치 하드웨어 및 소프트웨어 개선을 통해 이루어졌습니다. 충전 기술이 발전함에 따라 최신 전기차는 단 20분 만에 수백 마일의 주행 거리를 추가할 수 있게 되었습니다.
하지만 이러한 속도로 전기차를 충전하려면 막대한 양의 전력이 필요합니다. 따라서 자동차 제조업체와 업계 단체들은 최고급 차량 배터리에 최대한 빠르게 고전류를 공급할 수 있는 새로운 충전 표준을 개발하기 위해 노력해 왔습니다.
참고로, 미국의 일반 가정용 콘센트는 1.8kW의 전력을 공급할 수 있습니다. 이러한 가정용 콘센트로 최신 전기 자동차를 충전하려면 48시간 이상이 소요됩니다.
반면, 최신 전기차 충전 포트는 경우에 따라 2kW에서 350kW까지 다양한 출력을 제공할 수 있으며, 이를 위해서는 고도로 전문화된 커넥터가 필요합니다. 자동차 제조업체들이 더 빠른 속도로 차량에 더 많은 동력을 공급하기 위해 노력하면서 수년에 걸쳐 다양한 표준이 등장했습니다. 오늘날 가장 일반적인 선택 사항들을 살펴보겠습니다.
SAE J1772 표준은 2001년 6월에 발표되었으며 J 플러그라고도 합니다. 5핀 커넥터는 일반 가정용 콘센트에 연결했을 때 1.44kW의 단상 AC 충전을 지원하며, 고속 전기차 충전소에 설치하면 최대 19.2kW까지 출력을 높일 수 있습니다. 이 커넥터는 두 개의 전선으로 단상 AC 전원을, 다른 두 개의 전선으로 신호를 전송하며, 나머지 한 개의 전선은 접지선입니다.
2006년 이후 캘리포니아에서 판매되는 모든 전기 자동차에는 J 플러그가 의무화되었고, 미국과 일본에서 빠르게 인기를 얻으며 다른 세계 시장으로도 확산되었습니다.
개발사인 독일 제조업체 메네케스(Mennekes)의 이름을 따서 명명된 타입 2 커넥터는 2009년 EU의 SAE J1772를 대체하기 위해 처음 제안되었습니다. 이 커넥터의 주요 특징은 단상 또는 삼상 AC 전원을 모두 전송할 수 있는 7핀 설계로, 최대 43kW의 차량 충전이 가능하다는 점입니다. 실제로 많은 타입 2 충전기는 최대 22kW 이하의 출력을 제공합니다. J1772와 마찬가지로, 타입 2 커넥터 또한 사전 삽입 및 사후 삽입 신호를 위한 두 개의 핀과 접지선, 중성선, 그리고 3개의 AC 상을 위한 세 개의 도체를 가지고 있습니다.
2013년 유럽 연합은 AC 충전용으로 J1772 및 EV 플러그 얼라이언스의 3A, 3C 타입 커넥터를 대체할 새로운 표준으로 2형 플러그를 채택했습니다. 이후 이 커넥터는 유럽 시장에서 널리 사용되기 시작했으며, 많은 해외 시장 차량에도 적용되고 있습니다.
CCS는 통합 충전 시스템(Combined Charging System)의 약자로, DC와 AC 충전을 모두 지원하는 "콤보" 커넥터를 사용합니다. 2011년 10월에 발표된 이 표준은 신형 차량에 고속 DC 충전을 쉽게 구현할 수 있도록 설계되었습니다. 기존 AC 커넥터에 DC 도체 한 쌍을 추가함으로써 이를 실현할 수 있습니다. CCS에는 콤보 1 커넥터와 콤보 2 커넥터의 두 가지 주요 형태가 있습니다.
콤보 1은 타입 1 J1772 AC 커넥터와 두 개의 대형 DC 도체를 갖추고 있습니다. 따라서 CCS 콤보 1 커넥터가 장착된 차량은 J1772 충전기에 연결하여 AC 충전을 하거나, 콤보 1 커넥터에 연결하여 고속 DC 충전을 할 수 있습니다. 이 설계는 J1772 커넥터가 보편화된 미국 시장의 차량에 적합합니다.
콤보 2 커넥터는 메네케스 커넥터와 두 개의 대형 DC 도체가 결합된 형태입니다. 유럽 시장에서는 콤보 2 소켓이 있는 차량을 타입 2 커넥터를 통해 단상 또는 삼상 AC로 충전하거나, 콤보 2 커넥터에 연결하여 DC 고속 충전을 할 수 있습니다.
CCS는 설계에 내장된 J1772 또는 Mennekes 서브 커넥터 표준에 따른 AC 충전을 지원합니다. 또한 DC 고속 충전 시에는 최대 350kW의 초고속 충전이 가능합니다.
콤보 2 커넥터를 사용하는 DC 고속 충전기는 AC 위상 연결과 중성선이 필요 없으므로 커넥터에서 해당 부분을 제거한다는 점에 유의해야 합니다. 콤보 1 커넥터는 해당 부분을 그대로 두지만 실제로는 사용되지 않습니다. 두 설계 모두 차량과 충전기 간의 통신을 위해 AC 커넥터에서 사용하는 것과 동일한 신호 핀을 사용합니다.
전기차 분야의 선구적인 기업 중 하나인 테슬라는 자사 차량의 요구 사항을 충족하기 위해 자체 충전 커넥터를 설계하기 시작했습니다. 이는 테슬라의 슈퍼차저 네트워크 구축의 일환으로, 다른 인프라가 거의 없는 환경에서 자사 차량을 지원하는 고속 충전 네트워크를 구축하는 것을 목표로 합니다.
유럽에서는 테슬라 차량에 타입 2 또는 CCS 커넥터를 장착하지만, 미국에서는 자체 충전 포트 표준을 사용합니다. 이 표준은 AC 단상 및 삼상 충전은 물론, 테슬라 슈퍼차저 스테이션에서의 고속 DC 충전도 지원합니다.
테슬라의 초기 슈퍼차저 스테이션은 차량당 최대 150킬로와트의 전력을 제공했지만, 이후 도심 지역용으로 개발된 저전력 모델은 72킬로와트로 전력 공급이 제한되었습니다. 테슬라의 최신 충전기는 적절한 장비를 갖춘 차량에 최대 250킬로와트의 전력을 공급할 수 있습니다.
중국 국가표준화관리국에서 발행한 GB/T 20234.3 표준은 단상 교류(AC)와 직류(DC) 고속 충전을 동시에 지원하는 커넥터에 관한 것입니다. 중국의 독특한 전기차 시장 외에서는 잘 알려지지 않았지만, 최대 1,000V DC, 250A의 전류에서 최대 250kW의 속도로 충전할 수 있도록 설계되었습니다.
중국에서 제조되었거나 중국 시장 또는 중국과 긴밀한 무역 관계를 맺고 있는 국가를 위해 설계된 차량이 아니면 이러한 포트를 찾아보기 어려울 것입니다.
이 포트의 가장 흥미로운 설계는 아마도 A+ 및 A- 핀일 것입니다. 이 핀들은 최대 30V의 전압과 최대 20A의 전류를 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 표준에서는 이 핀들을 "차량 외부 충전기에서 공급되는 전기 자동차용 저전압 보조 전원"으로 설명하고 있습니다.
번역본만으로는 정확한 기능이 명확하지 않지만, 완전히 방전된 전기차 배터리 시동을 돕기 위해 설계된 것으로 추정됩니다. 전기차의 구동 배터리와 12V 배터리가 모두 방전되면 차량의 전자 장치가 작동하지 않아 충전기와 통신할 수 없기 때문에 충전이 어려워집니다. 또한, 접촉기가 작동하여 구동 장치를 차량의 여러 하위 시스템에 연결할 수 없게 됩니다. 이 두 핀은 차량의 기본 전자 장치를 작동시키고 접촉기에 전력을 공급하여 차량이 완전히 방전된 상태에서도 구동 배터리를 충전할 수 있도록 설계된 것으로 보입니다. 이와 관련하여 더 자세한 정보를 알고 계시다면 댓글로 알려주세요.
CHAdeMO는 전기차, 특히 고속 충전에 사용되는 커넥터 표준입니다. 고유한 커넥터를 통해 최대 62.5kW의 출력을 제공할 수 있습니다. 이는 제조사와 관계없이 전기차에 DC 고속 충전을 제공하도록 설계된 최초의 표준이며, 차량과 충전기 간의 통신을 위한 CAN 버스 핀을 갖추고 있습니다.
이 표준은 일본 자동차 제조업체들의 지원을 받아 2010년에 전 세계적으로 사용될 것을 제안했습니다. 그러나 이 표준은 일본에서만 널리 보급되었고, 유럽은 여전히 타입 2를, 미국은 J1772와 테슬라 자체 커넥터를 사용하고 있습니다. 한때 EU는 차데모 충전기의 완전한 단계적 폐지를 고려했지만, 결국 충전소에 "최소한" 타입 2 또는 콤보 2 커넥터를 의무적으로 설치하도록 하는 방안을 채택했습니다.
2018년 5월에는 하위 호환성을 유지하는 업그레이드가 발표되었는데, 이를 통해 CHAdeMO 충전기는 최대 400kW의 전력을 공급할 수 있게 되어 현존하는 CCS 커넥터보다도 우수한 성능을 보여줄 것으로 예상됩니다. CHAdeMO 지지자들은 CHAdeMO의 본질을 미국과 유럽의 CCS 표준 간의 차이가 아닌 단일 글로벌 표준으로 보고 있습니다. 그러나 일본 시장 외에서는 큰 성공을 거두지 못했습니다.
CHAdeMo 3.0 표준은 2018년부터 개발되어 왔습니다. 차오지(ChaoJi)라고도 불리는 이 표준은 중국 국가표준화관리국과 협력하여 개발한 새로운 7핀 커넥터 디자인을 특징으로 합니다. 액체 냉각 케이블을 사용하여 충전 속도를 900kW까지 높이고, 1.5kV에서 작동하며, 최대 600A의 전류를 공급하는 것을 목표로 합니다.
이 글을 읽으면서, 새 전기차를 몰고 어디를 가든 다양한 충전 표준 때문에 골치 아플 거라고 생각하실 수도 있겠지만, 다행히 그렇지 않습니다. 대부분의 지역에서는 하나의 충전 표준만 지원하고 다른 표준은 대부분 배제하는 방식을 채택하고 있어, 해당 지역의 대부분 차량과 충전기는 호환이 가능합니다. 물론 미국의 테슬라는 예외인데, 테슬라는 자체적인 전용 충전 네트워크를 운영하고 있습니다.
물론 잘못된 충전기를 잘못된 장소에서 잘못된 시간에 사용하는 사람들도 있지만, 대개는 필요한 곳에서 어댑터를 사용할 수 있습니다. 앞으로 대부분의 신형 전기차는 판매 지역에 설치된 충전기 유형을 따르게 되어 모두의 편의가 더욱 높아질 것입니다.
현재 보편적인 충전 표준은 USB-C입니다.
모든 기기는 예외 없이 USB-C로 충전해야 합니다. 저는 100kW급 전기차 충전기를 구상하고 있는데, 이는 1000개의 USB-C 커넥터를 병렬로 연결한 형태입니다. 적절한 재료를 사용하면 무게를 50kg(110lb) 이하로 유지하여 사용 편의성을 높일 수 있을 것입니다.
많은 플러그인 하이브리드 차량(PHEV)과 전기차는 최대 1,000파운드(약 450kg)까지 견인할 수 있으므로 트레일러를 사용하여 어댑터와 변환기를 운반할 수 있습니다. Peavey Mart에서는 이번 주에 발전기도 판매하고 있으니, 차량 총중량(GVWR) 여유가 몇 백 파운드(약 900kg) 정도 있다면 구매를 고려해 보세요.
유럽에서 Type 1(SAE J1772) 및 CHAdeMO 커넥터에 대한 리뷰는 베스트셀링 전기차 두 모델인 닛산 LEAF와 미쓰비시 아웃랜더 PHEV에 이러한 커넥터가 장착되어 있다는 사실을 완전히 무시하고 있습니다.
이러한 커넥터는 널리 사용되고 있으며 앞으로도 계속 사용될 것입니다. 타입 1과 타입 2는 신호 레벨에서 호환되므로 타입 2에서 타입 1로 변환하는 케이블을 분리할 수 있지만, CHAdeMO와 CCS는 호환되지 않습니다. 현재 LEAF는 CCS를 이용한 충전이 현실적으로 불가능합니다.
만약 고속 충전기가 더 이상 차데모(CHAdeMO)를 지원하지 않는다면, 장거리 여행에는 내연기관 차량을 다시 이용하고 닛산 리프는 가까운 거리에서만 사용하는 것을 진지하게 고려해 볼 것입니다.
저는 아웃랜더 PHEV를 소유하고 있습니다. 무료 충전 행사가 있을 때 DC 급속 충전 기능을 몇 번 사용해 봤습니다. 물론 20분 만에 배터리를 80%까지 충전할 수 있지만, 그 정도면 전기차 모드로 약 20km 정도 주행할 수 있습니다.
많은 DC 고속 충전기는 정액제이기 때문에 20km를 충전하는 데 평소 전기 요금의 거의 100배에 달하는 비용을 지불해야 할 수도 있습니다. 이는 휘발유만 사용할 때보다 훨씬 더 비싼 금액입니다. 분당 요금제 충전기도 최대 22kW로 제한되어 있어 상황이 크게 다르지 않습니다.
저는 제 아웃랜더를 정말 좋아합니다. EV 모드가 제 출퇴근 경로 전체를 커버해주기 때문이죠. 하지만 DC 고속 충전 기능은 남자의 세 번째 젖꼭지만큼이나 쓸모없습니다.
CHAdeMO 커넥터는 모든 리프(leaf?)에서 동일하게 유지되어야 하지만, 아웃랜더는 신경 쓰지 않아도 됩니다.
테슬라는 J1772(당연히)와 CHAdeMO(더욱 놀랍게도)를 사용할 수 있도록 하는 어댑터도 판매했습니다. 결국 CHAdeMO 어댑터는 단종되고 CCS 어댑터가 출시되었지만, 특정 차량과 특정 시장에서만 사용 가능했습니다. 미국에서 테슬라 차량을 전용 슈퍼차저 소켓이 있는 CCS 타입 1 충전기로 충전하는 데 필요한 어댑터는 한국에서만 판매되고 있으며(!) 최신 차량에서만 작동하는 것으로 알려져 있습니다. https://www.youtube.com/watch?v=584HfILW38Q
아메리칸 파워와 닛산 모두 차데모(Chademo) 시스템을 단계적으로 폐지하고 CCS 시스템을 도입할 것이라고 밝혔습니다. 신형 닛산 아리아는 CCS 시스템을 탑재할 예정이며, 닛산 리프는 곧 생산이 중단될 것입니다.
네덜란드의 전기차 전문업체 묵산(Muxsan)은 닛산 리프(Leaf)의 AC 포트를 CCS로 대체하는 애드온을 개발했습니다. 이 애드온을 사용하면 기존의 CHAdeMo 포트를 유지하면서 Type 2 AC 및 CCS2 DC 충전이 가능합니다.
123, 386, 356은 보지 않고도 알아요. 아, 사실 마지막 두 개는 헷갈려서 확인해 봐야겠네요.
네, 특히 문맥상 연결되어 있다고 생각하면 더 그렇죠… 하지만 제가 직접 클릭해 봤는데, 아마 그게 맞는 것 같긴 한데, 번호만으로는 전혀 감을 잡을 수가 없네요.
CCS2/Type 2 커넥터는 J3068 표준으로 미국에 도입되었습니다. 3상 전원을 사용하여 훨씬 빠른 충전 속도를 제공하므로 대형 차량용으로 설계되었습니다. J3068은 Type 2보다 높은 전압을 지원하며, 상간 전압은 최대 600V까지 도달할 수 있습니다. DC 충전 방식은 CCS2와 동일합니다. Type 2 표준을 초과하는 전압 및 전류의 경우, 차량과 EVSE(전기차 충전기)가 호환성을 판단할 수 있도록 디지털 신호가 필요합니다. J3068은 최대 160A의 전류에서 166kW의 AC 전력을 공급할 수 있습니다.
"미국에서 테슬라는 자체 충전 포트 표준을 사용합니다. AC 단상 및 삼상 충전을 모두 지원합니다."
단상 전원만 지원합니다. 기본적으로 J1772 플러그인과 동일한 제품이며, 레이아웃만 다르고 DC 기능이 추가된 형태입니다.
J1772(CCS 타입 1)는 실제로 DC를 지원할 수 있지만, 이를 구현한 사례는 본 적이 없습니다. 기본적인 J1772 프로토콜에는 "디지털 모드 필요"라는 값이 있고, "타입 1 DC"는 L1/L2 핀에 DC 전원이 공급됨을 의미합니다. "타입 2 DC"를 사용하려면 콤보 커넥터에 추가 핀이 필요합니다.
미국산 테슬라 커넥터는 3상 교류를 지원하지 않습니다. 저자들은 미국산 커넥터와 유럽산 커넥터를 혼동하고 있는데, 후자(CCS 타입 2라고도 함)는 3상 교류를 지원합니다.
관련 주제로 질문 하나 드리겠습니다. 전기차는 도로세를 내지 않고 도로를 달릴 수 있나요? 만약 그렇다면, 그 이유는 무엇인가요? (완전히 비현실적인) 환경주의적 유토피아에서 모든 자동차의 90% 이상이 전기차라면, 도로 유지에 필요한 세금은 어디서 나올까요? 공공 충전소 비용을 추가할 수도 있지만, 사람들은 가정용 태양광 패널을 사용하거나, 심지어 '농업용' 디젤 발전기(도로세 면제)를 사용할 수도 있습니다.
모든 것은 관할 지역에 따라 다릅니다. 어떤 곳에서는 유류세만 부과하고, 어떤 곳에서는 차량 등록비를 유류 할증료로 부과합니다.
언젠가는 이러한 비용을 회수하는 방식 중 일부가 바뀌어야 할 것입니다. 저는 주행 거리와 차량 중량을 기준으로 요금이 책정되는 공정한 시스템을 보고 싶습니다. 왜냐하면 그것이 도로에 미치는 마모 정도를 결정하기 때문입니다. 연료에 대한 탄소세가 더 적합한 방안일 수도 있습니다.
게시 시간: 2022년 6월 21일
