세계 각국이 전기차 충전 설비를 늘릴 뿐 아니라 주행 중에도 전력을 지속 공급할 수 있는 방안을 연구개발(R&D)하고 있다. 전차처럼 유선으로 전기를 공급하거나 자성 콘크리트로 도로를 포장하는 등의 노력이 이어지고 있다. 상용화로 이어질 경우 전기차 이용의 최대 단점인 충전 불편을 해소할 수 있고, 상용트럭에 적용하면 막대한 탄소저감 효과를 누릴 것으로 기대된다.
미국, 독일 등에서는 최근 전기차 보급 확대와 충전 편의성 향상을 위한 다양한 설비 연구가 이뤄지고 있다.
미국 인디애나주 교통부는 퍼듀대, 독일 스타트업 매그먼트(Magment GmbH)와 전기차가 고속도로 주행 중 무선 충전을 지원하는 솔루션 개발에 착수했다. 매그먼트가 개발한 자성 콘크리트를 사용해 인프라를 구축할 예정이다.
우선 퍼듀대 웨스트 라파예트 캠퍼스에서 도로포장 테스트와 분석, 최적화 연구를 진행한다. 이후 1마일(약 1.6㎞)의 테스트베드를 건설할 예정이다. 200㎾ 이상의 출력으로 대형 전기트럭을 충전하는 게 목표다. 현재 충전출력은 10㎾ 수준으로 알려졌다.
독일에서는 고속도로 트럭 운행에 전차 기술을 접목하는 시도가 이뤄지고 있다. 전기로 구동되는 모터를 탑재한 전기차, 수소연료전지차, 하이브리드차에 전력을 지속 공급하겠다는 구상이다.
주행 중 무선 충전이 가능해지면 배터리 용량에 따른 주행거리 제약이 일부 해소될 것으로 예상된다. 글로벌 완성차들도 속속 무선충전을 지원하는 차량을 출시할 예정이다. 현대차그룹의 경우에는 제네시스 'eG80'에 최초로 기술을 적용할 것으로 예상되고 있다.
콘티넨탈 엔지니어링 서비스(CES)는 지멘스 모빌리티와 함께 고속도로에 전차선 인프라를 구축하는 작업을 진행하고 있다. 차량에 전기를 지속 공급하는 e하이웨이(eHighway)를 구축하겠다는 구상이다.
상용트럭을 겨냥해 개발한 기술로 집전장치 '팬터그래프'로 전력을 받아들여 즉각적으로 모터를 구동할 수 있을뿐 아니라 전차선이 없는 곳에서의 주행을 대비한 배터리 충전도 가능하다.
CES와 지멘스 모빌리티는 현재 독일 슐레스비히 홀슈타인주, 바덴뷔르템베르크주 등에서 공개 필드 테스트를 진행하고 있다. 독일 정부는 1만3000㎞에 달하는 고속도로 중 4000㎞ 구간을 e하이웨이로 구축하는 방안을 고려하고 있다.
독일 연방교통부 연구에 따르면 4000㎞ 구간에 인프라 설비를 구축할 경우 연간 이산화탄소 배출량을 1000만~1200만톤 줄일 수 있다. CES와 지멘스 모빌리티는 테스트 결과를 토대로 독일뿐 아니라 유럽 전역으로 솔루션을 확대 공급할 계획이라고 밝혔다.
국내에서도 무선 충전 기술을 활용해 전기차 효율을 높이려는 연구가 이뤄지고 있다. 대전시와 과학기술정보통신부는 올해부터 2023년까지 2년간 무선충전 기술을 적용한 미래형 친환경 버스 '올레브(On-Line Electronic Vehicle)'를 대전 대덕구에서 시범 운행한다.
올레브는 KAIST가 자체 개발한 자기공진 방식의 무선충전 기술 기반이다. 전기버스에 무선충전장치(수신부)를 부착하고 버스정류장 하부에 무선충전기(송신부)를 매설한다. 5kHz 대역 주파수를 활용해 버스정류장 진입 전후와 정차 시 무선 충전을 진행한다. 해당 기술을 확대 적용하면 정차뿐 아니라 주행 중에도 충전이 가능하다.
올레브는 대덕특구 순환노선에서 버스기사의 휴게시간인 20분 동안 50㎾를 충전할 수 있다. 이는 버스가 23.5㎞를 달릴 수 있는 충전량이다. 전기버스의 운용 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 대전시와 과기정통부는 시범 운행을 통해 기술적 이슈와 시민 편의성 등을 검증할 계획이다.
박진형기자 jin@etnews.com
