V2H, V2G, V2L 양방향 충전은 어떤 용도로 사용되나요?

양방향 충전은 어떤 용도로 사용되나요?
양방향 충전기는 두 가지 용도로 사용될 수 있습니다. 첫 번째이자 가장 많이 언급되는 용도는 차량-전력망(V2G) 충전으로, 전력 수요가 높을 때 전력망으로 에너지를 보내거나 내보내는 데 사용됩니다. V2G 기술이 적용된 수천 대의 차량이 연결되어 작동된다면, 전력 저장 및 생산 방식을 대규모로 혁신할 잠재력이 있습니다. 전기차는 크고 강력한 배터리를 탑재하고 있기 때문에, V2G 기술을 사용하는 수천 대의 차량이 만들어내는 총 전력량은 엄청날 수 있습니다. 참고로, V2X는 아래에서 설명하는 세 가지 변형을 모두 지칭하는 용어로 사용되기도 합니다.

차량-전력망 연계(V2G) – 전기차가 전력망을 지원하기 위해 에너지를 수출하는 것을 말합니다.
차량-가정용(V2H) 에너지 – 전기차에서 발생하는 에너지를 가정이나 사업장에 공급하는 것을 말합니다.
차량-부하(V2L)* – 전기차는 가전제품에 전력을 공급하거나 다른 전기차를 충전하는 데 사용할 수 있습니다.
* V2L은 작동에 양방향 충전기가 필요하지 않습니다.

양방향 전기차 충전기의 두 번째 용도는 차량-가정(V2H)입니다. 이름에서 알 수 있듯이, V2H는 전기차를 가정용 배터리 시스템처럼 사용하여 남는 태양 에너지를 저장하고 가정에 전력을 공급할 수 있도록 합니다. 예를 들어, 테슬라 파워월과 같은 일반적인 가정용 배터리 시스템의 용량은 13.5kWh입니다. 반면, 평균적인 전기차의 용량은 65kWh로, 테슬라 파워월 약 5개에 해당하는 용량입니다. 이처럼 대용량 배터리를 탑재한 전기차는 완충 시 일반 가정에 며칠 동안 전력을 공급할 수 있으며, 옥상 태양광 발전 시스템과 함께 사용할 경우 훨씬 더 오랜 기간 동안 전력을 공급할 수 있습니다.

차량-전력망 연계 – V2G
차량-전력망 연계(V2G)는 서비스 계약 조건에 따라 필요에 따라 전기차 배터리에 저장된 에너지의 일부를 전력망으로 내보내는 기술입니다. V2G 프로그램에 참여하려면 양방향 DC 충전기와 호환되는 전기차가 필요합니다. 물론, 전기차 소유자에게는 재정적 인센티브가 제공되며, 크레딧이나 전기 요금 할인 혜택을 받을 수 있습니다. V2G 기능을 갖춘 전기차는 가상 발전소(VPP) 프로그램에 참여하여 전력망 안정성을 향상시키고 전력 수요가 많은 시간대에 전력을 공급할 수도 있습니다. 현재 V2G 및 양방향 DC 충전 기능을 갖춘 전기차는 닛산 리프(ZE1) 최신 모델과 미쓰비시 아웃랜더 또는 이클립스 플러그인 하이브리드 등 소수에 불과합니다.

많은 홍보에도 불구하고, V2G 기술 도입의 문제점 중 하나는 규제상의 어려움과 표준 양방향 충전 프로토콜 및 커넥터의 부재입니다. 태양광 인버터와 마찬가지로 양방향 충전기는 또 다른 형태의 발전으로 간주되므로 모든 규제 안전 기준을 충족하고 전력망 장애 발생 시 전력 공급을 차단해야 합니다. 이러한 복잡성을 해결하기 위해 포드와 같은 일부 자동차 제조업체는 전력망으로 전력을 송출하는 대신 포드 전기차에만 전력을 공급하는 간단한 AC 양방향 충전 시스템을 개발했습니다. 닛산과 같은 다른 제조업체는 아래에서 자세히 설명하는 Wallbox Quasar와 같은 범용 양방향 충전기를 사용합니다. V2G 기술의 이점에 대해 자세히 알아보세요.
현재 대부분의 전기차는 표준 CCS DC 충전 포트를 탑재하고 있습니다. 현재 양방향 충전을 위해 CCS 포트를 사용하는 유일한 전기차는 최근 출시된 포드 F-150 라이트닝 EV입니다. 하지만 향후 V2H 및 V2G 기능을 갖춘 CCS 연결 포트를 탑재한 전기차가 더욱 많아질 것으로 예상되며, 폭스바겐은 자사의 ID 전기차가 2023년 중 양방향 충전 기능을 제공할 수 있다고 발표했습니다.
2. 차량에서 집으로 – V2H
차량-가정용(V2H)은 차량-전력망(V2G)과 유사하지만, 생산된 에너지를 전력망으로 보내는 대신 가정에서 자체적으로 사용하는 방식입니다. 이를 통해 전기차는 일반 가정용 배터리 시스템처럼 작동하여 자급자족 능력을 향상시킬 수 있으며, 특히 옥상 태양광 발전 시스템과 결합할 경우 더욱 효과적입니다. 하지만 V2H의 가장 큰 장점은 정전 시 백업 전력을 제공할 수 있다는 점입니다.

V2H 시스템이 작동하려면 호환되는 양방향 전기차 충전기와 추가 장비가 필요하며, 여기에는 주 전력망 연결 지점에 설치되는 에너지 계량기(CT 계량기)가 포함됩니다. CT 계량기는 전력망과의 에너지 흐름을 모니터링합니다. 시스템이 가정에서 전력망 에너지를 소비하는 것을 감지하면 양방향 전기차 충전기에 동일한 양의 에너지를 방전하도록 신호를 보내 전력망에서 끌어오는 전력을 상쇄합니다. 마찬가지로, 시스템이 옥상 태양광 발전 시스템에서 생산된 에너지가 전력망으로 유출되는 것을 감지하면 해당 에너지를 전기차 충전에 사용하는데, 이는 스마트 전기차 충전기의 작동 방식과 매우 유사합니다. 정전이나 비상시 백업 전원을 공급하려면 V2H 시스템은 전력망 장애를 감지하고 자동 접촉기(스위치)를 사용하여 전력망에서 시스템을 분리할 수 있어야 합니다. 이를 아일랜딩(islanding)이라고 하며, 양방향 인버터는 전기차 배터리를 사용하여 사실상 독립형 인버터처럼 작동합니다. 백업 작동을 위해서는 백업 배터리 시스템에 사용되는 하이브리드 인버터와 마찬가지로 전력망 분리 장비가 필요합니다.