미국 전기자동차 무선충전 기술 시장 동향

전기자동차 무선충전 기술의 발전

-  무선으로 전력을 전송하는 무선전력전송 기술은 전기자동차의 접촉식 충전시스템보다 유지보수 비용이 저렴하고 안전성이 높으며, 차량의 경량화를 향상시킬 수 있으므로 미래 교통시스템의 전력공급 솔루션이 될 것으로 전망됨

-  또한, 무선전력전송 기술은 높은 자유도와 이동성을 지니고 있어 전기자동차 뿐만 아니라 전자기기, 노면 트램, 조명 장비, 제조설비 등의 산업으로 확대되고 있음

-  무선전력전송 기술은 자기장 혹은 전자기파를 이용하여 전력을 전송하는 기술로 초단거리 전송의 자기유도 방식, 비접촉식 전송이 가능한 자기공진 방식 및 장거리 전송의 전자기파 방식으로 구분할 수 있음

-  전송하는 전력에 따라 무선전력전송기술은 소전력 전송(10W 이하), 중·대전력 전송(50W 이상 2.4KW 이하), 초대전력 전송(3.3KW 이상)으로도 구분할 수 있으며, 전기자동차의 무선충전시스템은 주로 3.3kW 이상의 전력을 송신하는 초대전력 무선전력전송 기술을 사용함

미국 전기자동차 시장의 상장

-  미국에서는 1980년대 후반부터 세금 공제의 방법을 통해 전기자동차(EV, Electric Vehicle)의 사용을 장려하고 있으며 2015년 이후에는 미국의 전기 자동차 경쟁이 치열해질 것으로 전망됨

-  최근의 전기 자동차는 가격이 ‘럭셔리 전기차’의 절반이면서 한번 충전으로 달리는 거리는 두 배로 실용 전기차 시판이 눈앞으로 다가옴

-  2016년 미국 자동차 시장 내 전기자동차 연간 판매대수는 총 14만 6000대를 기록해 중국(33만6000대), 유럽(20만1000대)에 이어 글로벌 시장 규모의 3위를 기록함

-  또한, 미국 전기자동차는 2014년에는 약 12만 대, 2015년은 판매량이 다소 감소한 11만6000대를 기록했고, 2016년 들어 전기자동차 주행거리의 개선, 다양한 모델 출시, 가격 경쟁력 향상, 무선충전기술의 도입 등으로 판매량이 전년 대비 약 26% 증가함

미국 전기자동차 무선충전 기술의 상용화

-  미국에서는 무선급전기술과 관련된 연구개발이 전기자동차, 노면 트램, 산업용 기기 등의 다양한 분야에서 촉진되고 있음

-  특히 Qualcomm, WiTricity, Delphi 등의 무선전력전송 산업계 기업은 전기자동차 기업과 협력하여 이미 기술의 상용화 단계에 접어들고 있음

Qualcomm사의 “Qualcomm HALO” 무선충전 기술

-  미국 Qualcomm사는 2015년 자기공진 방식을 이용한 무선 충전기술로 6.6kW의 전기자동차 무선충전 기술 “Qualcomm HALO”을 처음으로 공개함

-  “HALO”는 주차를 한 상태에서 충전이 이뤄지는 고정충전(static charging) 방식 외에도 신호대기 등 특정한 구간에 정차 시 충전이 가능한 세미-다이내믹(semi-dynamic)과 향후 도로에 충전 시설을 내장해 주행을 하면서도 충전이 가능한 다이내믹(dynamic) 충전 방식 등 여러 옵션으로 모두 개발됨

-  또한, 운전자가 충전판 표면에 정확히 맞춰 차량을 주차하지 않더라도 충전이 가능하도록 20~30cm 수준의 오차범위를 감안하며, 각기 다른 차종과 SUV 같이 차체가 높은 차량의 충전도 문제가 없도록 호환성을 제공함

-  배터리 용량이나 차종에 따라 충전전력이 달라지는 것에 대응해 전력을 최소 3.3kW에서 6.6kW, 20kW까지 세 가지 유형으로 제공함

Qualcomm사의 “DEVC(Dynamic Electric Vehicle Charging)” 무선충전 기술

-  이어서, Qualcomm사는 2017년 주행 중에도 전기자동차의 배터리 충전을 할 수 있는 DEVC(Dynamic Electric Vehicle Charging) 기술을 공개함

-  도로에 매장되는 형태인 DEVC 기술은 차량 스스로 100km/h 넘게 달려도 20kW급의 무선충전이 가능함. 또한 거의 비슷한 속도의 차량 2대가 달리거나, 차량이 갑작스럽게 후진을 해도 무선충전이 가능함

-  Qualcomm은 DEVC 무선 충전 수신기가 장착된 르노 전기 상용차 ‘캉구(Kangoo)'로 DEVC 기술 테스트에 성공했다고 밝힘

-  DEVC 기술은 2015년에 발표된 ‘HALO’라고 불린 전기자동차 무선충전 기술이 진화된 형태이며, 벤츠, BMW와 공동으로 전기자동차 무선충전 시스템을 2년 이내 출시할 것으로 전망됨

WiTricity사 및 Delphi사의 자기공진 무선충전 기술

-  미국 보스턴(Boston)의 전기 자동차 무선 충전 업체인 WiTricity사는 무선충전 기술 개발 기업 Delphi와 공동으로 3.3kW 이상의 전력을 송신하는 초대전력 무선전력전송 기술을 개발하여 2016년부터 Toyota 및 GM과 자기공진 방식의 전기자동차 무선충전 시스템을 개발 중임

-  WiTricity 무선충전 시스템은 3.7kW / 7.7kW / 11kW로 사용이 가능하고 91~94%의 효율을 가지고, 최대 25kW까지 사용할 수 있다고 전함. 이 시스템은 상호 운용성을 위해 설계되어 여러 차량 브랜드 및 모델과 호환이 가능하고 고객의 차고에 바닥 패드로 설치되거나 공공 주차 공간의 도로 밑에 설치되어 무선충전 서비스도 제공함

-  일본의 Toyota사는 “WiT-3300”이라는 모델명으로 WiTricity 무선충전 시스템을 탑재하고 무선충전식 전기자동차를 개발하고 있음. 2014년 2월부터 Toyota는 프리머스 모델에 적용하여 현재까지 시험 개발 중이고, 모델의 충전 용량은 3.3 ㎾급으로 85 ㎑의 주파수를 적용, 10㎝(4 inch)의 공극(Air gap)으로 설계되어 충전 효율은 89% 수준을 유지함

-  또한, 최근 GM은 WiTricity의 7.7kW 및 11kW의 무선 충전 시스템의 시제품을 미국 자동차 기술 학회(SAE)의 국제 표준안에 따라 개발하고 테스트할 계획이라고 밝힘