전기자동차 충전장치 시설기준

왜 배우는가: 전기자동차 보급이 늘면서 충전설비는 건축물의 전기설비 설계에서 빠질 수 없는 요소가 되었다. 충전 방식, 커넥터 형식, 저압전로 시설기준이 해마다 시험에서 반복해 출제되므로 개념 체계를 먼저 잡아야 한다.

출제 이력: 제136회 4교시 6번, 제135회 2교시 4번, 제131회 3교시 3번, 제128회 2교시 4번, 제126회 3교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

전기자동차 충전장치는 교류 또는 직류 전력을 전기자동차 배터리에 안전하게 전달하도록 전원공급설비, 충전장치, 충전 케이블 및 부속품을 구성한 설비다. 전기자동차 충전장치는 전원공급설비·충전장치·충전 케이블 및 부속품으로 구성되어 차량에 안전하게 전력을 공급하는 설비이다.

• 충전 모드(Charging Mode)
• 완속 충전(Slow Charging)
• 급속 충전(Fast Charging)
• 커넥터(Connector)
• 충전 케이블(Charging Cable)
• 전기자동차 공급설비(EVSE)
• 저압전로
• 계통 연계(Grid Connection)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 전기자동차 충전장치는 집이나 건물의 전기를 자동차 배터리가 받아들일 수 있는 형태로 연결해 주는 장치이다. 전기는 전선을 따라 흐르기 때문에 충전장치가 안전하게 연결·차단·보호되어야 사람과 설비를 지킬 수 있다.

정식 정의는 다음과 같다. 전기자동차 충전장치란 전기자동차의 축전지에 전기를 공급하기 위해 교류 또는 직류 전원을 변환·제어하고, 차량과 전기적으로 접속하는 장치 일체를 말한다. 국제적으로는 IEC 61851 계열이 충전 시스템의 일반 요구사항과 제어 기능을 정하고, IEC 62196 계열이 플러그·소켓·커넥터·인렛의 형상과 시험을 정한다.

충전 모드는 전원과 차량 사이의 연결 방식과 보호 기능에 따라 나눈 분류다. IEC 61851-1은 모드 1부터 모드 4까지 정의한다. 모드 1은 일반 콘센트를 쓰는 완속 충전, 모드 2는 차량 전용 보호장치를 추가한 완속 충전, 모드 3은 차량 전용 다핀 소켓과 제어·보호 기능을 갖춘 교류 충전, 모드 4는 직류 급속 충전이다.

완속 충전은 교류 전력을 차량 내부 충전기(On-board Charger)로 변환해 배터리에 충전하는 방식이다. 급속 충전은 충전장치에서 직류를 만들어 차량 배터리에 직접 공급하는 방식이다. 두 방식은 충전 시간, 설비 용량, 차량 내부 구조가 다르므로 설계 기준도 달라진다.

커넥터는 차량 쪽 인렛과 결합하는 플러그·소켓 쌍을 말한다. IEC 62196 계열은 교류용과 직류용 커넥터를 나누어 규정한다. 국내에서는 완속 충전에 교류 커넥터, 급속 충전에 직류 커넥터를 주로 쓴다.

충전 케이블 및 부속품은 충전장치와 차량을 잇는 케이블, 커넥터, 케이블 보호장치, 제어 신호선 등을 포함한다. 케이블은 충격과 열에 노출되므로 외함과 케이블의 기계적 강도가 함께 검토된다.

3. 등장 배경과 필요성

전기자동차는 내연기관 자동차에 비해 배출가스가 적어 도시 대기질 개선에 기여한다. 그러나 차량이 늘어나면 충전설비가 없는 곳에서는 보급이 멈춘다. 따라서 충전 인프라를 건물과 공공장소에 미리 설치하는 것이 필요하다.