신에너지 자동차 개발이 본격화되고 있으며, 에너지 보충 문제도 업계가 주목하는 이슈 중 하나가 되었습니다. 모두가 과충전과 배터리 교체의 장점에 대해 논쟁을 벌이고 있는 가운데, 신에너지 차량 충전을 위한 "플랜 C"가 있습니까?
스마트폰 무선충전의 영향인지 자동차 무선충전 역시 엔지니어들이 극복해낸 기술 중 하나가 됐다. 언론 보도에 따르면 얼마 전 차량 무선 충전 기술이 획기적인 연구를 받았다. 연구개발팀은 무선충전패드가 출력 100kW로 차량에 전력을 전달할 수 있어 20분 이내에 배터리 충전 상태를 50%까지 높일 수 있다고 주장했다.
물론 차량용 무선충전 기술은 새로운 기술은 아니다. 신에너지 자동차의 등장으로 BBA, 볼보, 국내 여러 자동차 회사 등 다양한 세력이 오랫동안 무선 충전을 모색해 왔습니다.
전반적으로 자동차 무선충전 기술은 아직 초기 단계이며, 많은 지자체에서도 이를 기회로 삼아 미래 교통의 더 큰 가능성을 모색하고 있다. 그러나 비용, 전력, 인프라 등의 요인으로 인해 차량용 무선충전 기술이 대규모로 상용화되고 있다. 아직 극복해야 할 어려움이 많습니다. 자동차 무선 충전에 대한 새로운 이야기는 아직 쉽게 이야기하기 쉽지 않습니다.
우리 모두 알고 있듯이 무선 충전은 휴대폰 업계에서 새로운 것이 아닙니다. 자동차용 무선 충전은 휴대폰 충전만큼 대중적이지는 않지만 이미 많은 기업들이 이 기술에 관심을 갖고 있습니다.
전체적으로 무선 충전 방식에는 전자기 유도, 자기장 공명, 전기장 결합, 전파 등 4가지 주류 무선 충전 방식이 있습니다. 그 중 휴대폰과 전기 자동차는 주로 전자기 유도와 자기장 공진을 사용합니다.
그 중 전자기 유도 무선 충전은 전자기와 자기의 전자기 유도 원리를 이용해 전기를 생성한다. 충전 효율은 높지만 유효 충전 거리가 짧고 충전 위치 요구 사항도 엄격합니다. 상대적으로 자기 공명 무선 충전은 위치 요구 사항이 낮고 충전 거리가 길어 수 센티미터에서 수 미터까지 지원할 수 있지만 충전 효율성은 이전보다 약간 낮습니다.
따라서 무선충전 기술을 연구하는 초기 단계에서 자동차 회사들은 전자기유도형 무선충전 기술을 선호했다. 대표적인 기업으로는 BMW, 다임러 등 자동차 회사가 있습니다. 이후 퀄컴, 와이트리시티 등 시스템 공급업체를 중심으로 자기공명 무선충전 기술이 점차 추진됐다.
이미 2014년 7월, BMW와 다임러(현 메르세데스-벤츠)는 전기차용 무선 충전 기술을 공동 개발하기로 협력 계약을 발표한 바 있다. BMW는 2018년부터 무선 충전 시스템을 생산하기 시작해 5시리즈 플러그인 하이브리드 모델에 옵션 장치로 만들었다. 정격 충전 전력은 3.2kW, 에너지 변환 효율은 85%에 달하며 3.5시간 만에 완전 충전이 가능하다.
2021년 볼보는 XC40 순수 전기 택시를 사용해 스웨덴에서 무선 충전 실험을 시작할 예정이다. 볼보는 스웨덴 예테보리 도시에 특별히 여러 테스트 영역을 설정했습니다. 충전 차량은 도로에 내장된 무선 충전 장치에 주차하기만 하면 자동으로 충전 기능이 시작됩니다. 볼보는 무선 충전 전력이 40kW에 달하고 30분 만에 100km를 주행할 수 있다고 밝혔다.
자동차 무선 충전 분야에서 우리나라는 항상 업계 선두에 있었습니다. 2015년 중국남방전력망 광시전력연구소는 국내 최초의 전기차 무선 충전 테스트 레인을 구축했다. 2018년 SAIC Roewe는 무선 충전 기능을 갖춘 최초의 순수 전기 모델을 출시했습니다. FAW Hongqi는 2020년에 무선 충전 기술을 지원하는 Hongqi E-HS9를 출시했습니다. 2023년 3월 SAIC Zhiji는 공식적으로 최초의 11kW 고출력 차량 지능형 무선 충전 솔루션을 출시했습니다.
그리고 Tesla는 무선 충전 분야의 탐험가 중 하나이기도 합니다. 2023년 6월 Tesla는 Wiferion을 인수하는 데 7,600만 달러를 지출하고 이름을 Tesla Engineering Germany GmbH로 변경하여 저렴한 비용으로 무선 충전을 활용할 계획입니다. 앞서 머스크 테슬라 CEO는 무선충전에 대해 부정적인 태도를 보이며 무선충전을 '에너지가 낮고 비효율적'이라고 비판한 바 있다. 이제 그는 그것을 유망한 미래라고 부릅니다.
물론 토요타, 혼다, 닛산, 제너럴모터스(GM) 등 많은 자동차 회사에서도 무선충전 기술을 개발하고 있다.
많은 당사자들이 무선 충전 분야에 대해 장기적인 연구를 진행해 왔지만, 자동차 무선 충전 기술은 아직 현실화되려면 멀었습니다. 그 발전을 제한하는 핵심 요소는 권력이다. Hongqi E-HS9를 예로 들어보겠습니다. 탑재된 무선 충전 기술은 최대 출력 10kW로 완속 충전 파일의 7kW 전력보다 약간 높다. 일부 모델은 3.2kW의 시스템 충전 전력만 달성할 수 있습니다. 즉, 이러한 충전 효율에는 전혀 편의성이 없습니다.
물론, 무선충전의 위력이 향상된다면 이야기는 달라질 수도 있다. 예를 들어 기사 서두에 언급한 대로 연구개발팀은 100kW의 출력을 달성했는데, 이는 이 정도의 출력이 달성된다면 이론적으로 차량을 완전히 충전하는 데 약 1시간이 소요된다는 뜻이다. 아직 슈퍼차저와 비교하기는 어렵지만 여전히 에너지 보충을 위한 새로운 선택입니다.
사용 시나리오 관점에서 자동차 무선 충전 기술의 가장 큰 장점은 수동 단계가 줄어든다는 점입니다. 유선 충전에 비해 자동차 소유자는 주차, 하차, 총 집어들기, 전원 연결 및 충전 등 일련의 작업을 수행해야 합니다. 제3자 충전 파일을 마주할 경우 다양한 정보를 입력해야 합니다. , 이는 비교적 번거로운 과정입니다.
무선 충전 시나리오는 매우 간단합니다. 운전자가 차량을 주차하면 기기가 자동으로 이를 감지해 무선으로 충전한다. 차량이 완전히 충전된 후 차량은 직접 주행하며 소유자는 더 이상 작업을 수행할 필요가 없습니다. 사용자 경험 측면에서도 전기차를 이용할 때 고급스러운 느낌을 줄 수 있을 것이다.
자동차 무선 충전이 기업과 공급업체로부터 그토록 많은 관심을 끄는 이유는 무엇입니까? 개발 관점에서 볼 때, 무인 시대의 도래는 무선 충전 기술이 크게 발전하는 시기일 수도 있습니다. 자동차가 진정한 자율주행차가 되려면 충전 케이블의 족쇄를 없애기 위한 무선 충전이 필요합니다.
따라서 많은 충전 공급업체는 무선 충전 기술의 개발 전망에 대해 매우 낙관적입니다. 독일의 거대 기업인 Siemens는 유럽과 북미의 전기 자동차 무선 충전 시장이 2028년까지 20억 달러에 이를 것으로 예측합니다. 이를 위해 Siemens는 이르면 2022년 6월에 2,500만 달러를 투자하여 무선 충전 공급업체인 WiTricity의 소수 지분을 확보했습니다. 무선 충전 시스템의 기술 연구 및 개발을 촉진합니다.
지멘스는 앞으로 전기자동차의 무선충전이 주류가 될 것이라고 믿고 있다. 무선충전은 충전을 더욱 편리하게 만드는 것 외에도 자율주행을 구현하기 위한 필수 조건 중 하나다. 실제로 자율주행차를 대규모로 출시하려면 무선충전 기술이 필수다. 이는 자율주행의 세계로 나아가는 중요한 단계입니다.
물론 전망은 좋지만 현실은 추악합니다. 현재, 전기자동차의 에너지 보충방식은 점점 다양해지고 있으며, 무선충전에 대한 전망이 매우 기대되고 있습니다. 그러나 현재 관점에서 볼 때 자동차용 무선충전 기술은 아직 테스트 단계에 있으며, 고비용, 느린 충전, 일관성 없는 표준, 느린 상용화 진행 등 많은 문제에 직면해 있다.
충전 효율 문제도 걸림돌 중 하나다. 예를 들어 앞서 언급한 Hongqi E-HS9의 효율성 문제를 논의했습니다. 무선충전 효율이 낮다는 비판이 제기됐다. 현재 전기차의 무선충전 효율은 무선 전송 시 에너지 손실로 인해 유선 충전에 비해 효율이 낮다.
비용 측면에서는 차량 무선충전을 더욱 줄여야 한다. 무선 충전은 인프라에 대한 요구 사항이 높습니다. 충전 구성요소는 일반적으로 지면에 배치되며, 여기에는 지면 개조 및 기타 문제가 수반됩니다. 건설비용은 필연적으로 일반 충전파일 비용보다 높을 것입니다. 또한, 무선 충전 기술 추진 초기 단계에서는 산업 체인이 미성숙하고 관련 부품 비용이 높을 것이며, 동일한 전력을 사용하는 가정용 AC 충전 파일 가격의 몇 배에 달할 것입니다.
예를 들어 영국의 버스 운영업체인 FirstBus는 차량의 전기화를 촉진하는 과정에서 무선 충전 기술 사용을 고려했습니다. 그러나 조사 결과 각 지상 충전 패널 공급업체가 70,000파운드를 견적한 것으로 나타났습니다. 게다가 무선 충전 도로 건설 비용도 높다. 예를 들어 스웨덴의 경우 1.6km의 무선 충전 도로를 구축하는 데 드는 비용은 약 1,250만 달러입니다.
물론, 안전 문제도 무선충전 기술을 제약하는 이슈 중 하나일 수 있다. 인체에 미치는 영향의 관점에서 볼 때, 무선 충전은 큰 문제가 되지 않습니다. 산업정보부가 발표한 '무선충전(전력전송) 장비의 무선관리에 관한 잠정규정(의견용 초안)'에는 19~21kHz, 79~90kHz의 주파수가 무선충전자동차 전용 주파수라고 명시돼 있다. 관련 연구에 따르면 충전 전력이 20kW를 초과하고 인체가 충전 베이스에 밀착된 경우에만 신체에 일정한 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 이를 위해서는 소비자가 안전을 인식하기 전에 모든 당사자가 안전을 지속적으로 대중화해야 합니다.
차량용 무선충전 기술이 아무리 실용적이고 사용 시나리오가 편리하더라도 대규모 상용화에는 아직 갈 길이 멀다. 실험실을 벗어나 이를 실생활에 구현하기까지 자동차 무선 충전의 길은 멀고 험난합니다.
모든 당사자가 자동차용 무선 충전 기술을 적극적으로 탐구하는 동안 '충전 로봇'이라는 개념도 조용히 등장했습니다. 무선충전으로 해결해야 할 페인포인트는 사용자 충전 편의성의 문제로, 이는 향후 자율주행 개념을 보완할 것이다. 그러나 로마로 가는 길은 여러 갈래가 있습니다.
이에 따라 '충전 로봇'도 자동차의 지능형 충전 과정에서 보조 역할을 하기 시작했다. 얼마 전 베이징 부중앙 건설 국가 녹색 개발 시범구의 새로운 전력 시스템 실험 기지에서는 전기 버스를 충전할 수 있는 완전 자동 버스 충전 로봇을 출시했습니다.
전기버스가 충전소에 진입하면 비전 시스템이 차량의 도착 정보를 포착하고, 백그라운드 파견 시스템이 즉시 로봇에 충전 작업을 지시한다. 길 찾기 시스템과 보행 메커니즘의 도움으로 로봇은 자동으로 충전 스테이션으로 이동하고 자동으로 충전 총을 잡습니다. , 시각적 측위 기술을 사용하여 전기 자동차 충전 포트의 위치를 식별하고 자동 충전 작업을 수행합니다.
물론 자동차 회사들도 '충전 로봇'의 장점을 깨닫기 시작했다. 2023년 상하이 오토쇼에서 로터스는 플래시 충전 로봇을 공개했습니다. 차량을 충전해야 할 때 로봇은 기계 팔을 확장하고 자동으로 차량의 충전 구멍에 충전 건을 삽입할 수 있습니다. 충전 후에는 스스로 건을 꺼내어 차량 충전 시작부터 전 과정을 완료할 수도 있다.
이에 반해 충전 로봇은 무선 충전의 편리함은 물론, 무선 충전의 전력 제한 문제도 해결할 수 있다. 사용자는 차에서 내리지 않고도 과충전의 즐거움을 누릴 수도 있다. 물론 충전 로봇에는 위치 지정 및 장애물 회피와 같은 비용과 지능적인 문제도 포함됩니다.
요약: 신에너지 자동차의 에너지 보충 문제는 업계 모든 당사자가 항상 중요하게 생각하는 문제였습니다. 현재 과충전 솔루션과 배터리 교체 솔루션이 가장 주류인 두 가지 솔루션입니다. 이론적으로 이 두 가지 솔루션은 사용자의 에너지 보충 요구를 어느 정도 충족하기에 충분합니다. 물론 상황은 항상 앞으로 나아가고 있습니다. 아마도 무인시대가 도래하면서 무선충전, 충전로봇이 새로운 기회를 열어줄 수도 있을 것이다.
게시 시간: 2024년 4월 13일