‘스마트폰보다 빠르다!’ 전기차를 10분 안에 충전하는 방법

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(출처 : Giphy)

전기차 구매 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 기후 위기 심각성은 점차 확대됐고 탄소중립은 전 지구적 과제가 됐다. 내연기관차는 거의 시한부 상황에 놓였다. 대신 전기차 시대가 도래하고 있다. 유럽에서는 2035년부터 모든 내연기관 신차 판매 금지를 공식화했다. 미국 캘리포니아도 관련 규제를 도입했고, 우리나라도 비슷한 규제를 검토 중이다. 각국 정부가 나서서 전기차로의 전환에 속도를 내고 있다. 그만큼 전기차 시장은 꾸준히 성장하고 있다.

2021년 글로벌 전기차 시장 동향 보고서에 따르면 전기차의 신규 자동차 등록 대수는 전년 대비 70%나 증가했다. 시장 분석 업체 블룸버그NEF 역시 올해 전 세계 전기차 판매량이 1000만 대를 넘어설 것으로 전망했다. 전 세계 전기차 판매량이 10년 전 처음으로 10만대를 넘어선 것을 감안하면, 무려 100배가량 성장한 셈이다.

전기차 시장 성장하고 있지만…여전히 망설이는 소비자들

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하지만 여전히 다수의 소비자가 전기차 채택을 망설이고 있다. 여기에는 다양한 이유가 존재하는데, 그중 한 가지가 ‘내연기관차보다 오래 걸리는 충전 속도’다. 현재 내연기관차의 연료를 채우는 데는 5분도 채 걸리지 않는다. 반면 전기차 배터리를 현재 기술로는 빨라야 20분에서 1시간 정도가 소요된다. 이마저도 완전히 충전되는 것이 아니라 80% 정도로 충전된다. 가장 느린 충전기는 완충까지 무려 40~50시간이 걸린다고 한다. 이는 소비자들이 전기차를 선택하는 데에 큰 걸림돌이 되고 있다.

그렇다면 전기차 배터리의 급속 충전은 왜 어려운 것일까. 전기차는 리튬 배터리를 사용한다. 리튬 배터리는 충전 과정에서 리튬 이온이 내부의 전해질을 통해서 양극(+)에서 음극(-)으로 이동한다. 이때 급속 충전하면, 리튬 이온이 전극과 전해질을 거쳐 전달되는 속도가 충전 속도만큼 빠르지 못해 배터리 용량과 수명이 급격히 감소한다. 이렇게 손상된 배터리는 추후에 화재 발생으로 이어질 수 있어 더 큰 주의가 필요했다.

‘이효리도 아니고’…전기차 배터리 완충, 10분이면 충분해

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국내외 연구진은 배터리를 손상하지 않으면서도 빠르게 충전하는 기술을 개발하는 데 심혈을 기울였다. 그리고 최근 미국에서 관련 연구 결과를 발표했다. 지난 27일(현지 시간) 워싱턴포스트(WP)에 따르면 미국 에너지부 산하 아이다호 국립연구소(Idaho National Laboratory)는 배터리 손상 없이 전기차를 10분 안에 90%까지 충전시키는 방법을 고안해냈다.

연구를 주도하는 에릭 듀펙(Eric Dufek) 박사는 초고속 충전 모델을 설계하는 데 머신러닝(machine learning)을 활용했다고 전했다. 연구팀은 배터리 충전 속도, 성능 저하와 관련된 2~3만 개의 데이터를 분석했다. 데이터를 분석하면서 배터리가 어떻게 노화되는지 살펴봤다. 이 과정에서 연구팀은 배터리를 손상시키지 않고 초고속 충전을 가능케 하는 충전 프로토콜을 만들었다. 구체적인 기술 구현 방식이나 세부 정보까지 공개되지 않았지만, 전기차를 더 효율적으로 만들 기술로 의미있게 평가됐다.


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연구팀은 내연기관차에서 연료를 충전하는 것만큼 빠른 전기차 배터리 충전을 목표로 한다. 이들은 전기 자동차에 연료를 공급하는 리튬 배터리를 충전하는 것은 매우 섬세한 작업이라고 강조했다. 그래서일까. 시장에 내놓으려면 아직 5년의 시간이 더 필요하다고 밝혔다. 상용화까지 시간이 아직 더 남은 것이다. 그러나 해당 모델이 적용되면 전기차 전환로의 전환에 속도를 낼 수 있을 것이다.

전기차 보급을 막는 것, 충전 속도만 있는 것은 아냐

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빠른 충전이 가능해질 것이라는 사실에 외신은 너도나도 전기차 전환에 긍정적인 전망을 내놨다. 그동안 느린 배터리 충전 속도는 소비자들이 전기차를 선택하는 데 걸림돌이 됐다. 전기차 급속 충전은 분명 큰 도움이 될 것이다.

하지만 걸림돌이 과연 느린 충전 속도만 있을까. 해결해야 할 문제는 남아있다. 일반 내연기관차보다 연료 충전 인프라가 부족하다는 점도 큰 문제다. 고속도로를 달리다가 연료가 떨어졌을 때, 주유소를 찾는 것은 어렵지 않다. 하지만 전기차 배터리 충전소를 찾는 것은 여전히 어려운 일이다. 그뿐만 아니라, 전기차 구매 시 높은 초기 비용도 진입 장벽을 형성한다.

전기차 시장이 빠르게 성장하고 있다. 기후 위기가 심화하는 상황에서 전기차로의 전환은 선택이 아닌 운명일지도 모른다. 이왕 타야하는 전기차라면 조금의 불편함도 허락하고 싶지 않다. 10분 안에 빠르게 전기차를 충전하는 방법은 분명 전기차의 효율성을 높이는 데 기여할 것이다. 전기차를 선택하는 소비자도 더 늘어날 것이다. 해당 모델은 5년 뒤 상용화가 목표다. 따라서 남은 시간 동안 전기차가 직면한 문제들을 차근차근 해결해 나가야 할 것이다.

테크플러스 에디터 이수현

tech-plus@naver.com​

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