[전기차 이야기] #2. 전기자동차 배터리 충전 시간을 단축할 수 있는 방법은? – LG 공식 블로그
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[전기차 이야기] #2. 전기자동차 배터리 충전 시간을 단축할 수 있는 방법은?

작성일2016-11-23

전기차 이야기

전기차의 배터리를 충전하는 것
내연기관 차량에 주유를 하는 것과 같은 개념입니다.

일반 차량의 주유는 단 몇 분만 소요되기 때문에,
전기차가 경쟁력을 가지기 위해서는
‘배터리 용량’ ‘충전 시간’이 중요한 요인입니다.

하지만 ‘배터리 용량’이 커지면
이와 비례해 ‘충전시간’도 증가됩니다.
먼 거리를 갈 수 있는 전기차일수록
충전에 걸리는 시간이 길어진다는 말이죠.

이러한 충전 시간의 문제를 극복하기 위해
어떤 방법들이 논의되고 있을까요?

① 급속 충전 기술

급속 충전은 흐르는 전류량을 늘림으로써
충전을 더욱 빨리 하는 방식으로,
현재 기술은 20~30분 이내에
배터리 용량의 약 80%까지 
충전 가능한 수준입니다.

100 % 충전에 약 6시간 가량 소요되는
완속 충전 방식에 비하면 빠르지만,
일반 차량의 주유 시간에 비해서는 여전히 개선이 필요합니다.

전기차이야기 2

Q. 급속 충전에서는 왜 배터리 용량의 80 % 정도까지만 하나요?

리튬이차전지에서 충전은 음극 사이로 리튬이온이 이동하는 것을 의미합니다.
쉽게 말해, 빈 책장(음극층)에 책(리튬이온)을 한 권씩 채워 넣는 것입니다.
(완속 충전은 한 사람이 책을 꽂는 것이고, 급속 충전은 여러 사람이 동시에 책을 꽂는 것과 같습니다.)

처음에는 빈 책장에 책을 꽂는 것이 쉽지만, 어느 정도 책이 꽂혀있는 상태에선 책을 넣는 속도가 더뎌집니다.
비어 있는 책장 공간이 점점 줄어, 책들 사이사이에 책을 끼어 넣어야 하기 때문입니다.
이런 이유로 급속 충전에서는 보통 용량의 80% 수준까지만 충전을 합니다.

Q. 내연기관 차량 주유처럼, 급속 충전 시간이 5분 내로 짧아질 수 없나요?

5분 내에 충전이 완료될 수 있다면 전기차 보급이 더욱 빨라지겠죠?
하지만 현재 리튬이차전지는 흑연(Graphite)을 음극 소재로 사용되는데, 이 구조에서는 충전 시간을 그렇게 단축시키기 쉽지 않습니다.

이에 흑연을 대체할 수 있는 새로운 물질의 ‘책장’을 개발하고자 다양한 연구들이 진행되고 있으니, 좋은 소식을 기대해보죠!

② 무선 충전 기술

휴대폰, 가전기기 등에서는 무선 충전 기술이
점차 보편화되고 있는데요.

만약 주행 중인 전기차를 무선 충전할 수 있다면?
지속적 충전을 통해 주행거리가 확대된다는 큰 이점이 있겠죠.

OLEV(On Line EV)라는 기술은
주행이나 정차 중에 무선으로 전력을 공급받아
배터리를 충전할 수 있도록 하는 무선 충전 기술 중 하나입니다.

온라인전기자동차 기술의 원리

온라인전기자동차 (OLEV) 기술의 원리

집전장치 – 차량하부에서 고효율로 집전
급전레일 – 저렴한 도로 급전

차량 – 고주파용 코어, 집전코일, 발생된 자기장 흡수, 전력으로 변환
도로 – 강철코어, 전력선, 급전코일, 고추파 자기장 발생

이 기술은 긴 충전 대기시간이 필요 없는 방법으로,
전기차 시대를 앞당길 수 있는 상용화 모델로 평가 받고 있습니다.

구미 시내에는 OLEV 무선충전 전기버스가 달립니다. LG화학의 배터리를 싣고 말이죠!

구미 시내에는 OLEV 무선충전 전기버스가 달립니다. LG화학의 배터리를 싣고 말이죠!

물론 도로 아래에 충전 인프라를 매설해야 하기에
초기 투자비용 부담이 있습니다.

이 때문에 구미시에서도 버스 노선의 종점에만
무선 충전 인프라를 설치하고, 대기 시간을 활용해
전기버스를 충전하는 형태로 운영하고 있습니다.

③ 배터리 교환 방식(Battery change model)

배터리 충전을 빠르게 하기 위한
배터리 교환 방식도 새로운 모델로 제시되고 있습니다.
(너무 당연한가요? ^^;)

휴대폰의 다 쓴 배터리를 교체해 끼우듯이
전기차 배터리도 새 배터리로 교체하는 방식입니다.

물론 이 방법 역시 초기 인프라 투자가 필요하지만,
지금까지 소개해드린 방식들 중에는
배터리를 가장 짧은 시간에
완충(?)할 수 있다는 장점이 있습니다.

휴대폰처럼 배터리를 교체하는 단순한?(단순해 보이는!) 방법

휴대폰처럼 배터리를 교체하는 단순한?(단순해 보이는!) 방법

배터리 충전 시간을 단축해주는 다양한 방식들 중에
어떤 방식이 개선 과제들을 극복하고
산업 내 주류로 자리잡게 될까요?

그 방법이 뭐든지 간에,
배터리 충전 시간 단축 기술의 발전이
전기차의 보급 시기에 큰 영향을 미칠 것으로 보입니다. :smile:

백주열 프로필

LG 그룹, 나아가선 대한민국의 미래를 책임질 새로운 먹거리, 전기 자동차와 ESS용 전지를 연구하고 있습니다. 숨겨진 LG화학의 매력과 재미있는 화학이야기로 여러분을 찾아가겠습니다.