전기차 보편화로 관련 기술과 함께 성장하고 있는 전기차 충전기를 알아볼 텐데 오늘은 전기차 충전기의 충전 방식과 충전구 규격에 대해 알아보도록 하겠습니다.
충전 방식과 충전구 규격
전기차 충전기는 내연기관의 연료 주유 방법과는 다르게 급속과 완속 충전이라는 다른 방식의 충전이 가능합니다. 급속과 완속 충전별로 전력이 차량에 공급되는 방식에도 차이가 있지만, 충전기의 사양과 국가별 충전구 규격으로도 구분할 수 있습니다.
충전 방식
먼저 충전 방식은 ‘Level’로 구분하고 있으며 단계가 높아질수록 충전 출력 사양이 높아지는 형태입니다. 이는 충전기에서 얼마나 많은 양의 전력을 전기차에 공급할 수 있는지 나타냅니다. 아래는 Level 별 최대 충전 사양이며 차량의 배터리, 또는 OBC 성능에 따라 받아들일 수 있는 출력은 상이합니다.
| 종류 |
전압/출력 | 적용 차종 |
사용 패턴 | 설치 장소 |
|---|---|---|---|---|
| Level 1 | ~ 220V / ~3kW | PHEV, 소형 EV | 장시간 (콘센트 연결) | 주택, 아파트, 건물 주차장 |
| Level 2 | 240V / 3~22kW | EV | 장시간 (별도 충전기) | 주택, 아파트, 건물 주차장 |
| Level 3 | 480V~ / 22kW~ | EV | 단시간 (별도 충전기) | 아파트, 건물 주차장, 충전소 |
Level 1과 2는 완속 충전용으로 이용되는 방식으로 일반 콘센트에 연결하여 사용하는 Level 1과 별도 월박스를 설치하여 사용하는 Level 2로 구분할 수 있습니다. 두 방식 모두 완속 충전으로 충전 시간이 오래 걸리기 때문에 장시간 이용하는 사용패턴을 가지고 있고 거주지나 건물에 주로 설치되어 있습니다. 반면 Level 3는 높은 전압과 출력을 가진 급속 충전 용도로 사용되며 높은 성능을 구현하기 위해 별도의 충전 Station이 필요한 방식입니다. 최근 전기차의 높은 보급률로 일반 거주지에도 설치되는 추세이지만 높은 사양일수록 별도의 급속 충전소에 설치되어 운영됩니다.
충전구 규격
충전기 어댑터와 차량의 충전구 규격은 급속 (DC)과 완속 (AC) 충전 방식과 국가별로 구분되며 크게 5가지 형태로 구분 가능합니다 (중국은 자신들의 별도 충전 방식을 채택하여 사용 중이나 이는 별도 포스팅으로 소개해 드리겠습니다).
1. AC 단상 (5핀) – 완속 충전
프랑스의 대표 자동차 제조사인 르노에서 개발된 충전구로 단상 (5핀)의 경우 국내에서는 완속 충전 표준 커넥터로 채택되었으며 전 세계적으로도 많이 사용되고 있는 충전구 규격입니다. 국내에서 대부분의 완속 충전기에서 제공하고 있는 규격이며 해외에서도 테슬라를 제외한 다른 제조사 기준 가장 높은 점유율을 가지고 있습니다. 220V / 32A (7kW)의 사양을 가지고 있으며 교류 전원을 사용하여 완속 충전을 지원합니다. 충전구에 보이는 큰 3개의 핀이 전력을 공급해주고 나머지 2개의 핀은 센서로 충전기와 차량 간의 충전 상태를 제공합니다.
2. AC 3상 (7핀) – 완속 + 급속 충전
AC 단상과 동일하게 르노에서 개발된 규격이지만 완속과 급속 충전을 동시에 할 수 있는 방식의 충전구입니다. 다만 이를 적용하고 있는 차종이 르노 차종에 제한되어 사용 중이기 때문에 충전기 보급률이 저조하다는 단점이 있습니다.
3. DC 콤보 (CCS) – 급속 + 완속 충전
미국의 GM, 포드와 독일의 BMW 등 7개의 다른 자동차 제조사에서 개발되어 보급된 충전 규격으로 미국과 국내에서 급속 충전 표준으로 채택되어 사용되고 있습니다. 100kW 이상 충전 출력을 지원하며 국가별로 미국과 국내는 CCS1, 유럽은 CCS2로 구분할 수 있습니다. 두 타입 모두 완속과 급속 충전이 가능하며 충전구 상단의 AC 단상/3상과 동일한 형태의 포트는 교류 전원을 전달해 완속 충전을 담당하고, 하단의 큰 2개의 포트는 직류 전원을 전달해 급속 충전을 담당합니다.
4. 차데모, CHAdeMO – 급속 충전
일본의 자동차 제조사인 토요타, 닛산, 미쓰비시에서 개발되어 적용된 규격으로 초기 직류 전원 (DC)을 사용한 급속 충전용으로 개발된 규격입니다. 차데모는 급속 충전만 제공하기 때문에 차체에 완속 충전구를 추가로 구성해야 한다는 단점이 있습니다.
5. 테슬라 NACS – 급속 + 완속 충전
전기차의 강자인 테슬라는 위에 소개해 드린 방식과 다른 테슬라 차량만의 전용 충전구인 NACS를 개발하여 적용하고 있습니다. NACS는 North American Charging Standard의 약자로 북미충전규격이라는 이름을 가지고 있으며 아직 미국 내 공식 기관으로부터 채택을 받은 표준 충전 방식은 아니지만 테슬라에서 향후 미국 내 표준화하려는 전략적인 네이밍으로 화제를 모으기도 했습니다. 최근에는 북미 시장의 주요 전기차 제조사였던 포드와 GM이 테슬라의 충전기를 사용하고, 또한 ’25년부터는 NACS를 사용하겠다고 발표함으로써 NACS가 이름과 같이 표준화돼가고 있습니다.
과거 국내에 출시된 테슬라 차량은 AC 3상 (7핀) 충전구를 사용했지만, 최근에는 모두 동일한 방식으로 변경하여 출시하고 있습니다. 테슬라 충전기들도 각각 급속 충전과 완속 충전을 제공하는 슈퍼 차저와 데스티네이션 차저로 구분할 수 있는데 기능은 다르지만 충전구는 동일하게 사용하고 있습니다.
WRAP-UP
오늘은 전기차 충전기별 충전 방식과 브랜드별 / 국가별 충전기 규격에 대해 알아보았습니다. 별도의 포스팅을 통해서도 다루겠지만 최근 충전기 규격 관련 테슬라의 공격적인 전략으로 미국의 주요 전기차 제조사인 포드와 GM도 테슬라의 충전 인프라를 사용하기 위해 테슬라의 NACS에 맞는 어댑터를 지원하고 향후 규격에 맞는 충전구까지 적용한다 하니 세계적으로 분포되어 있는 테슬라의 충전 인프라에 타 제조사들이 어떻게 반응을 할지 기대가 됩니다.