EV 충전 기능의 추세

전기차 시장의 성장은 불가피해 보일 수 있습니다. 이산화탄소 배출량 감축에 대한 집중, 현재의 정치 상황, 정부와 자동차 업계의 투자, 그리고 전기차 사회로의 지속적인 전환은 전기차의 호황을 예고하고 있습니다. 하지만 지금까지는 긴 충전 시간과 충전 인프라 부족으로 인해 소비자들의 전기차 보급이 저해되어 왔습니다. 전기차 충전 기술의 발전은 이러한 문제를 해결하여 가정과 도로에서 안전하고 빠른 충전을 가능하게 하고 있습니다. 급속도로 성장하는 전기차 시장의 요구를 충족하기 위해 충전 부품과 인프라가 지속적으로 개발되고 있으며, 이는 전기 운송 산업의 기하급수적인 성장을 위한 토대를 마련하고 있습니다.

EV 시장의 원동력

전기차에 대한 투자는 수년간 증가해 왔지만, 사회 여러 분야에서 관심과 수요가 증가하고 있다는 점이 강조되었습니다. 기후 솔루션에 대한 관심이 커지면서 전기차의 중요성이 부각되었습니다. 내연기관의 탄소 배출을 줄이고 청정 에너지 운송에 투자할 수 있는 전기차는 정부와 산업계 모두의 광범위한 목표로 자리 잡았습니다. 지속 가능한 성장과 천연자원 보존에 대한 이러한 관심은 기술 발전의 핵심 동력이 되어, 유해 배출물 없이 재생 가능한 자원에 기반한 무한한 에너지를 사용하는 완전 전기 사회로 나아가고 있습니다.
이러한 환경 및 기술적 요인은 연방 규제 및 투자 우선순위에 반영되어 있으며, 특히 2021년 인프라 투자 및 일자리 법안(Infrastructure Investment and Jobs Act)은 연방 차원의 전기차 인프라 구축에 75억 달러, 전기차 충전 및 재충전 인프라 보조금에 25억 달러, 그리고 국가 전기차 충전 프로그램에 50억 달러를 배정했습니다. 바이든 행정부는 또한 전국에 50만 개의 직류(DC) 충전소를 건설 및 설치하는 목표를 추진하고 있습니다.

이러한 추세는 주 정부 차원에서도 나타납니다. 캘리포니아, 매사추세츠, 뉴저지 등의 주에서는 완전 전기차 도입을 위한 법안을 추진하고 있습니다. 세액 공제, '일렉트리파이 아메리카(Electrify America)' 운동, 인센티브, 그리고 의무화 정책 또한 소비자와 제조업체 모두에게 전기차 도입을 촉진하는 데 영향을 미치고 있습니다.

자동차 제조업체들도 전기차 전환에 동참하고 있습니다. GM, 포드, 폭스바겐, BMW, 아우디 등 기존 자동차 제조업체들은 꾸준히 새로운 전기차 모델을 출시하고 있습니다. 2022년 말까지 시장에는 80종 이상의 전기차 모델과 플러그인 하이브리드 모델이 출시될 것으로 예상됩니다. 테슬라, 루시드, 니콜라, 리비안 등 새로운 전기차 제조업체들도 시장에 진출하고 있습니다.

전력 회사들 또한 완전 전기 사회를 준비하고 있습니다. 증가하는 수요를 충족하기 위해서는 전력 공급 측면에서 전력 회사가 앞서 나가는 것이 중요하며, 고속도로를 따라 충전소를 위한 마이크로그리드를 포함한 주요 인프라가 필요합니다. 고속도로를 따라 차량 간 전력망 통신(V2G) 시스템 또한 점차 확대되고 있습니다.

성장의 장애물

전기차 보급이 확대되고 있지만, 성장에 걸림돌이 될 것으로 예상됩니다. 인센티브를 통해 소비자나 차량의 전기차 전환을 촉진할 수 있지만, 여기에는 함정이 따를 수 있습니다. 전기차가 주행 거리를 추적하기 위해 인프라와 통신할 수 있도록 하는 움직임이 있을 수 있으며, 이를 위해서는 기술 혁신과 옥외 통신 인프라가 필요합니다.

소비자 수준에서 전기차 도입의 가장 큰 장애물 중 하나는 안정적이고 효율적인 충전 인프라입니다. 예상되는 전기차 시장 성장을 수용하기 위해 2030년까지 약 960만 개의 충전 포트가 필요할 것으로 예상됩니다. 이 포트의 약 80%는 가정용 충전기이고, 약 20%는 공공 또는 직장용 충전기가 될 것입니다. 현재 소비자들은 주행 거리 불안, 즉 충전 없이는 장거리 주행이 불가능할 것이라는 우려와 필요할 때 충전소를 이용할 수 없거나 효율적이지 않을 것이라는 우려 때문에 전기차 구매를 주저하고 있습니다.

특히 공공 또는 공유 충전기는 24시간 내내 거의 일정한 고속 충전 기능을 제공할 수 있어야 합니다. 고속도로변 충전소에 정차하는 운전자는 빠른 고출력 충전이 필요할 가능성이 높습니다. 고출력 충전 시스템은 단 몇 분의 충전만으로도 차량의 배터리를 거의 완전히 충전할 수 있습니다.

고속 충전기는 안정적으로 작동하기 위해 특정 설계 고려 사항이 필요합니다. 액체 냉각 기능은 충전 핀을 최적의 온도로 유지하고 차량이 더 높은 전류로 충전될 수 있는 시간을 연장하는 데 필수적입니다. 차량이 밀집된 충전 구역에서 접촉 핀을 냉각하면 끊임없이 증가하는 소비자 충전 수요를 충족하는 효율적이고 일관되고 안정적인 고출력 충전이 가능합니다.

고출력 충전기 설계 고려 사항

EV 충전기는 EV 운전자의 요구를 충족하고 주행 거리 불안을 해소하기 위해 견고성과 고출력 충전 성능 최적화에 중점을 두고 점점 더 많이 개발되고 있습니다. 500암페어의 고출력 EV 충전기는 액체 냉각 및 모니터링 시스템을 통해 구현됩니다. 충전 커넥터의 접촉 캐리어는 열 전도성을 가지고 있으며, 냉각수가 통합 냉각 덕트를 통해 열을 방출하는 방열판 역할도 합니다. 이러한 충전기에는 냉각수 누출 센서를 포함한 다양한 센서가 포함되어 있으며, 모든 전원 접점에서 정밀한 온도 모니터링을 통해 핀이 섭씨 90도를 초과하지 않도록 합니다. 해당 임계값에 도달하면 충전소의 충전 컨트롤러가 허용 가능한 온도를 유지하기 위해 출력을 줄입니다.

EV 충전기는 마모에 강하고 유지 보수가 용이해야 합니다. EV 충전 핸들은 마모에 견딜 수 있도록 설계되었으며, 시간이 지남에 따라 거친 취급으로 인해 접합면에 영향을 줄 수 있습니다. 충전기는 접합면을 쉽게 교체할 수 있도록 모듈식 부품으로 설계되는 경우가 점점 늘어나고 있습니다.
충전소의 케이블 관리 또한 수명과 신뢰성에 중요한 고려 사항입니다. 고출력 충전 케이블에는 구리선, 수냉식 냉각 라인, 그리고 활동 케이블이 포함되어 있지만, 잡아당기거나 차량이 과속하는 것을 견뎌야 합니다. 또한, 잠금식 래치(접합면의 모듈화 및 냉각수 흐름 그림)를 통해 운전자가 공공 충전소에 차량을 두고 가도 누군가 케이블을 분리할까봐 걱정하지 않고 충전할 수 있습니다.