전기 자동차(EV) 충전 인프라는 초기의 주행 거리 불안 문제에서 추가적인 문제 해결과 운전자 경험 개선으로 나아가고 있습니다.
EV 소유자는 어디를 가든 안정적으로 충전할 수 있도록 상호 운용성을 기대하기 시작했습니다. 도로에서 EV의 성장은 전력망이 수요를 관리하고 도시를 더욱 탄력적으로 만들 수 있는 V2G(Vehicle-to-Grid) 및 V2H(Vehicle-to-Home) 응용 분야를 탐구할 준비가 되어 있어야 한다는 것을 의미합니다. 전력 가용성을 방해하는 비상 사태가 발생할 경우 특히 그렇습니다.
어디서나 충전할 수 있기를 원하는 운전자의 바람
EV 충전소는 판매 시점(POS) 단말기와 약간 유사하여 가는 곳마다 다릅니다. POS 기계와 EV 충전기의 차이점은 결제는 항상 가능하지만 모든 충전소에서 EV를 충전할 수 있는 것은 아니라는 것입니다.
공용 EV 충전소에 대한 요구가 증가함에 따라 EV 충전소 간의 상호 운용성이 중요해지고 있습니다. 즉, 운전자는 공급업체에 상관없이 가장 가까운 충전소를 이용할 수 있기를 원합니다. 상호 운용성은 사용자 경험을 간소화하면서 충전 접근 문제와 주행 거리 우려를 완화하는 "최종 단계"가 되고 있습니다.
OCPP(Open Charge Point Protocol)는 상호 운용성을 지원하는 핵심 요소입니다. 2009년에 개발된 OCPP는 충전 및 라이선스 요구 사항 없이 국제적으로 사용되는 개방형 표준입니다. OCPP는 충전소와 중앙 백오피스 시스템 간의 통신을 지원하며, 충전소 제조업체, 충전 지점 운영자(CPO), 백오피스 소프트웨어 공급업체, 공공 시설 등 주요 EV 산업 회사의 지지를 받고 있습니다. 프로토콜을 중심으로 소프트웨어 솔루션을 개발할 수 있습니다.
EV 충전 상호 운용성은 셀룰러 로밍과 비유됩니다. 주요 공급업체의 적용 범위가 전체를 포괄하기 전에는 고객은 도시를 벗어날 때 다른 공급업체의 셀룰러 네트워크 인프라를 이용할 수 있도록 로밍에 의존했습니다. 그러면 어느 기지국에 연결되든 수신이 가능했습니다. EV 충전소는 운전자가 원하는 충전소를 이용할 수 있도록 동일한 방식으로 로밍을 지원해야 합니다. EV Connect와 같은 기업은 충전소 상호 운용성을 위해 개방형 네트워크를 사용하는 충전소와 해당 소프트웨어를 제공합니다. 따라서 EV 운전자는 플랫폼 및 공급업체에 상관없이 충전소를 이용할 수 있습니다.
EV 충전 인프라를 주유소처럼 보편적이고 사용자 친화적으로 만들려면 상호 운용성이 필요합니다.
스마트 결제, 보안 및 기타 충전소 기능
EV 충전 상호 운용성은 모든 차량이 공급업체에 상관없이 모든 충전소를 이용하고 쉽고 안전하게 결제할 수 있도록 보장합니다.
좋은 소식은 다양한 방식으로 EV 충전 요금을 지불할 수 있다는 것입니다. 비결은 운전자가 선택한 지불 방식을 안심하고 이용할 수 있도록 하는 것입니다. 현재 이용 가능한 방법은 다음과 같습니다.
- 모바일 앱: 대부분의 충전 네트워크에서는 충전기에서 선택한 지불 방법을 사용하여 스마트폰 앱에서 온라인으로 결제할 수 있습니다. 하지만 이 앱은 충전기가 작동하는 특정 네트워크의 구성 요소여야 합니다.
- RFID 카드: 일부 충전 네트워크에서는 결제를 용이하게 하기 위해 회사별 RFID 카드를 채택합니다. 운전자는 스마트폰 앱 없이 네트워크 전용 충전기에서 자금을 로드하여 충전 서비스 요금을 지불할 수 있습니다. RFID 카드는 승인된 차량에만 충전할 수 있도록 보장하므로 차량 사업자에게 적합합니다.
- 비접촉식 결제: 이 방법은 QR 코드 스캔처럼 간단하므로 결제를 처리하기 위해 신용 카드 리더기와 같은 하드웨어가 필요하지 않습니다. 즉, 운전자는 네트워크 전용 앱이나 구독 없이 전자 지갑을 사용하여 결제할 수 있습니다.
결제 시스템 이외에 충전소는 설정된 구성을 통해 효율적으로 관리될 수 있도록 점점 더 스마트해지고 있으며, OCPP로 인해 부분 모니터링이 가능하며, 펌웨어 업데이트, 로깅, 이벤트 알림, 인증 프로필, 보안 통신 등을 통해 보안을 더욱 강화할 수 있습니다.
일부 충전소에서는 센서가 차량이 충전소를 막고 있거나 EV가 너무 오래 머무르고 있는지를 감지하여 앱을 통해 다른 운전자에게 충전소를 이용할 수 없다는 알림 메시지를 보냅니다. EV의 수가 증가하고 운전자가 이용 가능한 충전소를 찾는 데 어려움이 있으므로 충전 시간을 초과하여 머무르는 EV는 문제가 됩니다.
스마트 충전소는 V2G 및 V2H 애플리케이션을 지원하는 역할도 합니다.
그리드로의 회귀
EV 배터리와 충전소의 장기적인 비전은 전력이 한 방향으로 흐르지 않을 것이라는 점입니다. 예를 들어 정전 시 충전된 EV를 사용하여 건물에 전력을 공급할 수 있습니다.
2030년까지 2억 5000만~3억 2000만 대의 EV(플러그인 하이브리드 포함)와 2백만 대 이상의 전기 버스가 도로를 운행하게 되면 정전 시 이러한 차량을 통해 저렴한 에너지 저장장치를 공급하여 건물의 중요 시스템을 계속해서 작동할 수 있습니다. 전 세계의 많은 도시에서는 이미 정전 시 EV 배터리에 저장된 전기를 스마트 건물 인프라에 실시간으로 전송할 수 있도록 차고에 EV 양방향 충전소를 설치하도록 건물에 요구하고 있습니다. 그러면 오염물을 배출하는 디젤 발전기가 필요하지 않습니다.
하지만 운전자들이 잦은 충전과 방전으로 인해 배터리 수명 주기가 단축될 것을 염려하여 배터리를 공유하지 않을 것이라는 우려가 있습니다. 또한 운전자들은 가능하면 차량을 완전히 충전하기를 원하며, V2G 애플리케이션으로 인해 80%만 충전된 상태로 여행을 출발하기를 원하지 않습니다. 하지만 EV 운전자는 EV 에너지를 자신의 집과 공유하는 것은 받아들일 것입니다.
EV를 전기 그리드를 위한 저장 자산으로 변환하는 것은 효과적이어야 하며, 필요한 데이터를 수집하고 에너지 전달 과정을 원활하게 만들기 위한 사물 인터넷(IoT) 장치 및 소프트웨어의 개발로 이어졌습니다. 이러한 기술을 활용하면 충전소 공급업체가 인프라를 모니터링하면서 동시에 최적화할 수 있습니다.
블록체인 기술과 인공 지능(AI)도 V2G 애플리케이션에서 중요한 역할을 합니다. EV 운전자가 배터리 전력을 그리드와 공유할 수 있도록 인센티브가 필요할 수 있으며, 블록체인은 V2G 대금 청구 및 보상 거래를 투명하게 만들어 주는 분산형 불변 디지털 원장을 제공합니다. 한편 AI 알고리즘은 V2G 관리 시스템에서 그리드 상태와 전기 생산을 모니터링하여 충전 패턴과 방전 패턴을 권장함으로써 부분적으로 추세와 예측을 정확하고 신속하게 생성하여 에너지 소비를 최적화할 수 있도록 해 줍니다.
이는 V2G 애플리케이션의 몇 가지 예에 불과합니다. 많은 스타트업에서 자체 V2G 솔루션에 착수하고 있습니다.
스마트한 부하 관리
도로를 운행하는 EV가 점점 많아지면서 전기 그리드에 대한 압력이 증가하고 있으며, 이는 부하를 관리하고 전기 그리드의 불안정과 과부하를 줄이기 위해 더 스마트해져야 한다는 것을 의미합니다.
정적 로드 밸런싱은 클러스터 내에 고정 할당된 공급 용량에 따라 충전소에 대한 가용 전력을 관리하여 시스템의 현재 상태에 상관없이 트래픽을 분산시킵니다. 동적 부하 관리는 점점 더 스마트해지는 충전소의 소프트웨어 덕분에 더 지능적으로 작동하여, 많은 EV를 동시에 충전할 때 전력 분배가 관리됩니다. 그리드의 처리 용량보다 충전을 요구하는 차량이 더 많을 경우 충전 인프라는 각 충전소의 전력량을 제한하여 대응할 수 있습니다.
로드 밸런싱의 주된 목적은 전력 그리드의 상태를 유지하는 것이지만, 우선적으로 충전하기 위해 더 많은 비용을 지불할 의향이 있는 EV 고객의 우선 순위를 지정하고 충전 사업자의 새로운 비즈니스 모델과 제공을 지원하도록 스마트 충전소에 지시할 수도 있습니다.
EV 채택이 증가함에 따라 그리드의 균형을 유지하고 운전자의 편의를 보장하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 백미러에서 주행 거리 불안이 사라지기 시작하면서 기대치가 높아지고 있습니다. 즉, 다음 여정을 위해 더 스마트한 충전 인프라와 더 탄력적인 전력 그리드가 필요하다는 것을 의미합니다.
