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[모빌리티 인사이트] 도로 위만 달려도 전기차를 충전합니다, 일렉트리온(ElectReon)
2021.07.22.
모빌리티(mobility). 최근 몇 년간 많이 들려오는 단어입니다. 한국어로 해석해보자면, ‘이동성’ 정도가 적당하겠네요. 그런데 말입니다. 어느 순간부터 자동차도 모빌리티, 킥보드도 모빌리티, 심지어 드론도 모빌리티라고 말합니다. 대체 기준이 뭘까요? 무슨 뜻인지조차 헷갈리는데, 아이러니하게도 지난 몇 년간 세계적으로 큰 성공을 거둔 스타 벤처 중 상당수는 모빌리티 기업이었습니다.
‘마치 유행어처럼 여기저기에서 쓰이고 있지만 도대체 무슨 뜻인지, 어디부터 어디까지 모빌리티라고 부르는지 도무지 모르겠다!’라는 분들을 위해 준비했습니다. [모빌리티 인사이트]를 통해 국내외에서 주목받는 다양한 모빌리티 기업과 서비스를 소개합니다. 우리에게 익숙한 차량호출 서비스부터 아직은 낯선 ‘마이크로 모빌리티’, ‘MaaS’, 모빌리티 산업의 꽃이라는 ‘자율주행’ 등. 모빌리티 인사이트가 국내외 사례 취합 분석해 어떤 의미를 담고 있는지 하나씩 알려 드립니다.
성장하는 전기차 시장, 충전 인프라는?
국내 전기차 시장은 점점 성장하고 있습니다. 2020년말 기준, 국내 전기차 등록대수는 13만 4,962대로 전체 자동차 중 친환경차 비중은 3.4%를 기록했죠. 수치상으로 아직 미비하다고 생각할 수 있지만, 매해 증가추세입니다.
출처: 국토교통부
최근 한 회계법인이 13개국 9,000명을 대상으로 조사한 결과에 따르면, ‘다음 차로 전기차를 구매하겠다’는 답변은 41%에 달했죠. 또한, 딜로이트에서 발간한 전기차 시장전망 보고서에 따르면, 전기차 판매는 매년 증가해 2030년 3,110만 대까지 증가할 전망이며, 전기차 시장 점유율은 신차 판매량 중 약 32%에 달할 것으로 예상합니다.
출처: 딜로이트 분석, IHS Markit, EV-volumes.com
전기차 증가와 함께 전기차 충전소도 중요해지고 있는데요. 전기차 충선소가 부족하다면, 아무리 친환경을 강조해도 전기차를 타려고 하지 않겠죠. 그래서 정부는 전기차 인프라를 구축하기 위해 전기차 충전소를 지속적으로 늘리고 있습니다. 2020년 11월 기준, 국내 공용전기차 충전기는 6만 2,789기로 추가적으로 충전소를 설치할 계획이라고 합니다.
충전소 숫자도 중요하지만, 충전 시간도 중요한 것 같아요. 기름을 채우는 시간과 전기를 충전하는 시간은 차이나잖아요?
그렇습니다. 전기차 충전소가 충분해지더라도 충전속도, 그러니까 시간을 신경써야 합니다. 전기차 충전기는 충전속도에 따라 분류할 수 있는데요. 완전방전에서 완전충전까지 4~5시간 필요한 완속 충전기부터 이보다 빠른 급속 충전기, 초급속 충전기로 나눠집니다.
그동안 정부는 100kW급 급속 충전기를 주로 설치했는데, 내년부터 350kW급 초급속 충전기를 설치해 충전 시간을 줄인다고 발표했습니다. 통상적으로 350kW급 충전기는 약 400km를 주행할 수 있는 전기차 배터리를 80% 충전하는데 20분 정도 걸립니다. 지금보다 충전 시간을 획기적으로 감소하는 것이죠. 그래도 여전히 기존 내연기관차의 주유 속도와 비교하면 많이 느립니다. 다만, 전기차 충전 관련 개발을 계속 하면서 충전 시간은 지속적으로 줄고 있다는 점에 기대해야겠네요.
출처: 동아일보
그런데 말이죠. 스마트폰을 충전하면서 이용하듯, 만약 전기차를 운전하면서 충전할 수 있다면 어떨까요? 그렇게 개발한 것이 무선충전도로입니다. 말 그대로 전기차가 도로 위를 달리기만 하면 알아서 충전된다는 겁니다.
운전하는 동안에도 충전된다? 그게 가능한가요?
해외 주요 국가들이 무선충전도로를 개발하고 있습니다. 미국의 퀄컴은 퀄컴 헤일로(Qualcomm Halo)라는 전기차 전용 무선 충전 시스템을 개발하고 있는데요. 퀄컴 헤일로는 도로에 전력을 보내는 송전 패드를 삽입하고, 전기차에 전력을 받는 패드를 달아 충전하는 방식입니다. 실제 테스트도 진행했는데, 100m 길이 테스트 트랙을 만들어 성공적인 무선 충전을 구현했다고 합니다.
출처: 퀄컴 홈페이지
노르웨이는 2024년까지 오슬로의 모든 택시를 전기차로 바꾸고, 모멘텀 다이내믹스(Momentum Dynamics), 포텀 리차지(Fortum ReCharge)와 함께 무선충전도로를 설치할 계획이라고 밝혔습니다. 중국은 정부 주도로 무선충전도로를 구축하고 있고요.
이렇듯 해외 여러 나라가 무선충전도로를 도입하고 있는데요. 그 중 최대 규모의 무선충전도로를 가지고 있는 나라는 바로 스웨덴입니다. 스웨덴 고틀랜드섬에는 1.65km 길이의 무선충전도로가 설치되어 있다는데요. 이 도로는 이스라엘의 스타트업 일렉트리온(ElectReon)이 개발한 것입니다.
출처: 일렉트리온 유튜브
일렉트리온은 어떤 방식으로 전기차 무선충전도로를 구현했나요?
일렉트리온은 도로 아래에 구리 송전 코일을 설치하는 방식입니다. 도로 아래에 설치한 구리 송전 코일에 전기를 보내고, 전기차에 장착한 장치를 통해 배터리를 충전하는거죠. 무선충전도로 1km를 설치하는데 하룻밤이면 충분하다고 밝혔습니다.
충전량 테스트 결과를 보니 최대 60km/h 속도로 200m를 주행했을 때, 평균 70kW의 충전 속도 결과를 얻었습니다. 내년 국내에 설치할 예정인 초급속 충전기 보다 느린편이긴 하지만, 주행하면서 충전한다는 장점이 있죠. 흔히 사용하는 완속 충전기의 충전속도는 7kW라는 점을 고려하면, 느린 충전 속도도 아닙니다. 다만, 무선충전도로에서 보내는 전자기를 전기차에서 끌어들일 수 있어야 하는데요. 그래서 특정 전자기 유도 충전 시스템을 설치한 전기버스, 리튬이온 배터리를 이용하는 전기트럭 등만 충전할 수 있다고 합니다.
무선충전도로는 전기차의 주요 단점 중 하나인 충전 문제를 해결할 수 있습니다. 충전과 배터리죠. 부족한 배터리 용량 경고에서 벗어날 수 있습니다. 또한, 많은 업체가 배터리 성능을 개선하기 위해 노력을 쏟고 있는데요. 무선충전도로를 주요 도로에 설치할 수만 있다면… 이 역시 손쉽게 해결할 수 있습니다.
출처: 일렉트리온 유튜브
일렉트리온의 무선충전도로는 스웨덴에서만 이용할 수 있나요?
스웨덴 외에도 본사가 위치한 이스라엘에서 테스트를 진행해왔습니다. 지난 2020년, 텔 아비브 지역에 600m 길이의 무선충전도로를 설치했죠. 스웨덴 지역에서 실시한 테스트를 성공적으로 마무리하면서 다른 나라들도 일렉트리온 기술을 찾고 있습니다. 올해는 이탈리아 밀란과 브레시아 사이 일부 도로에 무선충전도로를 설치할 계획을 밝혔고, 독일에서도 설치하기 위한 허가를 기다리고 있습니다.
국내에서도 무선충전도로 기술을 개발하고 있나요?
네. 우리나라 역시 무선충전도로를 연구개발하고 있습니다. 지난 2009년, 카이스트(KAIST)는 무선충전기술을 도입한 올레브(OLEV: On-Line Electric Vehicle) 버스를 개발했는데요. 2010년에 타임(Time)지가 ‘세계 50대 발명품’에 선정하기도 했죠. 2014년 3월부터 경북 구미 지역에서 상용화를 시도했고, 이어 세종시에서도 도입했습니다. 다만, 일부 지역에서만 활용했는데요. 현재는 시설 노후화로 중단된 상태입니다.
최근 들어 한층 기술을 향상시킨 올레브 버스를 대전시가 도입한다는 계획을 밝혔는데요. 카이스트를 기점으로 대덕특구를 거쳐 도시철도역 등을 경유하는 노선을 시범 개통했니다. 개통식 이후 일주일간 무료로 운행하고, 이후에는 일반 시내버스와 동일한 요금을 받는다고 하네요.
카이스트 올레브 버스, 출처: 와이파워원
특허청에 따르면, 지난 10년간 전기차 무선충전 특허출원도 크게 늘었습니다. 이 중 도로와 전기차 코일 위치를 일치시키는 송수신 패드 기술은 169건에 이른다네요. 그만큼 무선충전도로의 가능성에 많은 이들이 기대를 걸고 있다고 할 수 있겠죠.
앞으로 해결해야 할 과제들은 무엇이 있을까요?
여러 국가와 기업이 무선충전도로 상용화를 위해 노력하고 있지만, 아직 해결해야 할 문제는 많습니다. 현재 가장 상용화 가능성이 높은 방법은 도로를 뜯어 장치를 설치하는 방식인데, 주요 도로에 이를 적용하기 위해서는 엄청난 비용과 시간을 필요로 하죠. 고속도로의 경우, 통행량이 적은 시간대를 활용한다고 해도 러시아워로 복잡한 도심지역 도로를 한번에 뜯을 수는 없잖아요.
게다가 비나 눈이 오는 경우에 대한 안정성, 정전기로 인한 피해 가능성 등도 고려해야 합니다. 도로 아랫쪽에 전기가 흐르는거잖아요. 감전 위험도 걱정할 수 있죠. 일렉트리온은 도로 표면에 흐르는 전압은 약한 수준이고, 5~6cm 아래에 장비를 설치해 안전하다는 입장이지만…, 이마저도 도로 파손이나 아스팔트 노후에 따라 위험할 수 있구요.
그래도 무선충전도로에 대한 연구개발은 계속 이어질 것으로 보입니다. 전기차충전소를 가지 않아도 되고, 충전을 위해 30분 이상 머물 필요도 없으니까요. 게다가 전기차 배터리 용량을 확보하기 위해 무거운 배터리를 탑재하지 않아도 됩니다. 차량 무게는 자연스럽게 감소해 연비 증가 효과를 얻을 수도 있습니다.
글쎄요. 스마트폰을 무선충전한다고 했을 때 의문 부호가 뒤따랐지만, 우리는 어느새 자연스럽게 이용하고 있잖아요? 어쩌면 말이죠. 얼마 지나지 않아 전기차도 도로를 달리면서 충전하는 시대가 오지 않을까 싶습니다.
글 / 한국인사이트연구소 김아람 선임연구원
한국인사이트연구소는 시장 환경과 기술, 정책, 소비자 측면에서 체계적인 방법론과 경험을 통해 다양한 민간기업과 공공에 필요한 인사이트를 제공하는 컨설팅 전문 기업이다. 모빌리티 사업의 가능성을 파악하고, 모빌리티 DB 구축 및 고도화, 자동차 서비스 신사업 발굴, 자율주행 자동차 동향 연구 등 모빌리티 산업을 다각도로 연구하고 있다. 지난 2020년 ‘모빌리티 인사이트 데이’라는 전문 컨퍼런스를 개최한 것을 시작으로 모빌리티 전문 리서치를 강화하고 있으며, 모빌리티 분야의 정보를 제공하는 웹사이트 ‘모빌리티 인사이트’를 오픈할 예정이다.
정리 / IT동아 권명관(tornadosn@itdonga.com)