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  • 기사등록 2021-09-14 09:42:24
  • 수정 2021-09-14 09:43:07
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▲ KRISS 전기자기표준그룹 연구진(왼쪽부터 이형규 전기자기표준그룹장, 김규태 책임연구원, 이상화 책임연구기술원)



[기계신문] 한국표준과학연구원(KRISS) 전기자기표준그룹이 전기차 급속 충전에 사용되는 대전류 직류전력량 표준을 개발하는 데 성공했다. 이를 이용하면 500 kW 급속충전기까지 검정할 수 있다.


KRISS는 국가교정시험기관인 산업기술시험원 등을 대상으로 교정서비스를 개시했다. 이를 통해 전기차 급속충전기 계량오차 감소, 충전요금 과금 오류 감소 등 전기차 시장 전반의 신뢰성 확보가 가능할 전망이다.


전기자동차 시장 발전 초기에는 1회 충전 시 주행거리가 가장 큰 해결 과제였으나, 배터리 기술의 급격한 발전으로 해결되어가고 있다. 현재는 전기차 충전기의 확보와 배터리 충전시간을 줄이는 것이 다음 과제로 부상한 상태다.


전기차는 충전 방식 및 충전기 용량에 따라 충전시간이 다르다. 7 kW 사양의 완속충전기는 교류를 사용하며 아파트와 개인주택에 주로 설치된다. 급속충전기는 50 kW, 100 kW, 350 kW 등 용량에 따라 충전 속도 차이가 있지만 1시간 내외의 시간 동안 빠르게 전기차를 충전할 수 있다.



▲ KRISS가 개발한 500 kW급 대전류 직류전력량 표준을 이용해 교정대상(직류전력량계)을 측정하고 있다. 500 kW급 대전류 직류전력량 표준은 전류가 매우 크기 때문에 교정대상에 알맞은 크기로 변환하는 변환기를 사용한다.



급속충전기는 전기차의 차량 내부의 탑재형 충전기를 거치지 않고 전기차의 배터리를 직류전기로 직접 충전하는 방법으로 높은 전력으로 빠른 충전이 가능하다.


64 kWh 용량의 배터리를 장착한 국산 전기자동차의 경우, 완충 시 406 km를 주행할 수 있는 것으로 알려져 있다. 충전 시 50 kW 사양의 급속충전기를 사용하면 약 1시간 20분, 현재 고속도로 휴게소에 보급되고 있는 350 kW 초급속충전기를 설치하면 약 20분이 소요된다.


전기차 시장 확대에 발맞추어 국내 업체들도 400 kW 이상 충전이 가능한 급속충전기를 개발하고 있지만, 이의 신뢰성을 확보해줄 표준이 부재한 상태다. 현재 세계적으로 직류전력량 표준을 제공하는 국가는 거의 없으며 스위스가 50 kW까지 표준을 제공하고 있다.


KRISS 전기자기표준그룹은 국가기술표준원 차세대계량기술개발사업 지원으로 500 kW(1000 V×500 A)급 직류전력량 표준을 개발하는 데 성공해 교정서비스를 개시했다. 500 kW급 직류전력량 표준은 세계에서 첫 번째로 확립한 사례다.



▲ KRISS 전기자기표준그룹 김규태 책임연구원이 대전류 직류전력량 실험을 진행하고 있다.



2020년부터 법정계량기에 포함된 직류전력량계는 앞으로 계량에 관한 법률에 따라 주기적으로 검정을 받아야 한다. 산업기술시험원 같은 시험인증기관은 국가표준으로 교정된 측정기로 충전기들의 검정을 수행해야 하는데, 이번에 KRISS가 개발한 표준은 이러한 측정기들을 교정하는 데 사용될 전망이다.


이번 성과를 위해 KRISS가 기존에 개발 및 보유하고 있는 직류전압 및 직류대전류 측정표준을 이용했다. 정확한 직류전력을 출력하는 가상의 충전기를 만들고, 이 가상 충전기와 교정대상 충전기의 출력값을 비교해 오차를 평가한다. 개발한 표준의 불확도는 0.04 %(k=2)이다.


KRISS 이형규 전기자기표준그룹장은 “KRISS가 기존에 축적해 놓았던 대전류 측정기술로 정부와 시장의 요구에 선제적으로 대응했다는 것에 큰 자부심을 느낀다”며 “향후 전기차 급속충전기의 신뢰성 및 품질 향상에 도움이 될 것”이라고 밝혔다.


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한음표 기자 hup@mtnews.net

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