전기차를 충전할 때 손실이 생긴다는 것은 전기차를 처음 접해 보는 분들이라면 다소 생소할 수 있으나 “전기”라는 개념에서는 당연히 발생하는 것이어요. 기본적으로 전기라는 것은 전선을 통해 전하가 이동하는 과정에서 전선을 이루는 물질들에 대한 저항이 발생하여 손실이 생긴다는 것은 모두 알고 있는 사실이지요. 이러한 관점에서 본다면 전기차역시 충전할 때 케이블을 통해 충전이 되기 때문에 손실이 생기는 것이 당연한 것인데요. 전기차는 충전은 완속 충전과 고속(급속) 충전으로 나뉘지요. 이 방법에 따라서 과연 손실률도 달라질까요?
물론 이러한 손실률은 온도, 날씨와 같은 환경에 따라 다르고 충전기의 상태, 차량의 배터리 상태에 따라서 조금씩 차이가 나기는 해요.
그러나 이런 많은 변수를 제외하고 단지 완속 충전과 고속 충전의 큰 틀 안에서는 얼마나 차이가 날까요? 먼저 예상해 보기로는 일상 범위에서 쓰이는 전기에서 보면 전압(V)가 높으면 손실률이 적은 것으로 알려져 있는데요. 전기차의 충전은 완속 보다 고속 충전에서 전압과 전류가 더 높고 많아요. 그러므로 완속보다는 고속 충전이 좀 더 손실률이 적게 나와야 정상이겠지요? 저 또한 이러한 상식을 알고 있었으나 정확히 어느정도의 손실율이 생기는지는 궁금하기도 했거든요. 그래서 이번기회에 테스트를 해 보고자 했어요.
7kW 완속 충전의 손실률
먼저 제가 사는 아파트의 완속 충전기에서 테스트를 진행해 보았어요. 7kW 완속 충전기에 충전을 하였고 배터리의 상태는 62%의 SOC(State Of Charge) 상태에서 충전을 진행하였어요. 여기서 알아둘 점은 테스트 차량이 아이오닉 5 본인 차량이었으며 이 차량에는 72.6kWh의 배터리가 탑재되어 있으며 이것을 SOC 100%로 보아야 해요. 사실 정확하게 말하면 여기에서 5% 정도는 안전마진 때문에 제외해야 하지만 이런 것은 고려하지 않고 어차피 계기판 상의 SOC가 100%가 될 때까지 충전하는 것을 기본으로 해 보았어요.
7kW 완속 충전기에 충전 시작
아파트에 설치된 부분 공용 한전 충전기
충전 속도는 6.6kW를 기록하고 있네요
충전시간은 4시간 45분이 걸리고 속도는 6.6kW를 기록하고 있는데요. 72.6kWh의 62%는 약 45kWh로서 단순히 숫자상으로는 72.6kWh의 38%인 27.6kWh가 충전되어야 해요. 아침이 되어 한국전력에서 온 메시지를 확인하여 몇 kWh를 충전했는지 확인할 수 있었어요. 무려 30.9kWh를 충전한 것으로 나와 있었어요.
” 단순히 계산한 27.6kWh보다 3.3kWh가 더
충전이 된 것이고 이것을 금액적으로 따져보면
742원이 더 충전이 된 것이고
충전 전력(27.6kWh) 대비 퍼센트로 환산해 보면
약 12%가 더 충전이 된 것이므로
이것이 손실률이라고 볼 수 있겠지요. “
100kW의 고속 충전기의 손실률
이제 완속 충전의 손실률을 알아보았으니
고속 충전의 손실률을 알아보아야겠지요?
먼저 제가 자주 이용하는 에스에스 차저의
100kW 고속 충전기를 이용해 보기로 하였어요.
먼저 배터리 SOC 상태가 완속 충전 때와
마찬가지로 62%로 맞추었어요.
충전기는 에스에스 차저의
100kW 2채널 고속 충전기였어요.
충전을 시작합니다.
충전 중인 필자의 차량
충전 속도는 90kW로 잘 나오고 있네요.
80%가 넘어가자 테이퍼링 구간에
진입하여 29kW로 충전되고 있어요.
99%대에서는 10kW 이하대로 충전이 되고요.
자~! 드디어 100% 충전이 완료되었어요.
고속 충전기를 이용하여 전기차를 100% 충전하는 것은 이론적으로는 시간과 효율, 배터리 수명 등과 같은 것이 좋지 않지만 그렇다고 해서 절대 해야 돼서는 안되는 그런 것은 아니어요. 게다가 이번 경우에는 테스트를 목적으로 한 것이니 크게 문제는 없지요. 충전을 다 하고 나서 충전 량이 표시가 되어 있지요? 28.47kW가 충전되었으며 시간은 39분가량이 걸렸는데요 에스에스 차저의 앱에서도 역시 마찬가지 정보가 표시되었어요.
여기에서 잠깐! 왜 앱과 충전기의 표시 가격이
다르냐?라고 의문점을 가지 실수 있는데
에스 트래픽의 럭키패스(충전료할인구독서비스)를
적용받기 때문에 충전기에 표시된 가격과 핸드폰 앱에서
표시하는 가격이(50% 할인) 다른 것이어요.
” 자~ 그럼 완속 충전 때와 마찬가지로
손실률을 계산해 보면 27.6kWh보다 0.87kWh가
더 충전이 된 것이고 충전이 되어야할 27.6kWh 대비
퍼센트로 환산해 보면 3.1%가 더 충전이 되었으므로
손실률을 3.1%라고 볼 수 있어요. “
그렇다면 초고속 충전기의(이피트) 손실율은?
아이오닉5의 800V 충전시스템을 지원하는
E-pit(이피트)는 어느정도의 손실율이 있을까요?
완속과 고속 충전에 대한 손실율을 알아 보았으니
초고속 충전소의 손실율을 테스트 해 보았어요.
SOC 상태는 32%부터 시작을 하였어요.
내린천 휴게소(서울방향)에서
PNC 충전을 시작합니다.
충전은 초고속 충전으로 선택 하였고요.
32%대 부터 시작해서 80%까지 밖에
하지 못하니 DOD(충전심도)는 48%입니다.
초고속 충전중인 필자의 차량
52%대에서 최고 속도가 나왔어요.
79%가 되어도 149kW의 속도를 보여주고 있네요.
12분가량 걸려 32%~80%까지
완료 하였어요 화장실 갔다올 시간도 없네요.
충전량은 36.63kWh입니다.
초고속 충전은 62%에서 시작하지 못하여 비교하기에는 약간 무리가 있지만 그래도 48%에 대한 손실율을 계산해 보면 72.6kWh의 32%는 23.2kWh이고 72.6kWh의 80%는 58kWh이니까 34.88kWh가 충전이 되어야 하는데 36.63kWh가 충전되었으니 1.75kWh가 더 충전이 된것이어요.
34.84kWh의 1.75kWh는 약 5%인데요 이것은 충전해야 될 양이 100kW에 연결하여 충전한것 보다 많기 때문에 초고속 충전이더 손실율이 많다고 볼수는 없어요 100kW고속 충전기에 48%를 충전하게되면 이것보다 더 많은 손실율이 나올테니까요. 전기차를 이용하다보면 지속적으로 완속 충전만 할수 있는것도 아니고 반대로 급속 충전만 계속 이용할수는 없는 노릇이므로 종합적으로 보았을때 전기차의 완속,고속 충전을 합쳐 평균적으로 약10%정도로 생각 해 두시면 될듯 하네요.
전기차 충전 손실률의 결론
위의 테스트는 통계에 의한 정확한 손실률이라고 이야기할 수는 없어요 표본이 될 수 있는 테스트를 여러 차례 해서 정확한 손실률을 계산하고 싶으나 그러지 못한 것이 아쉽기는 하지만 중요한 팩트는 전기차를 충전하는 데 있어서 완속 충전과 고속 충전의 손실률이 존재하고 그 수치가 다르다는 것을 알 수 있는 것이지요. 그러나 이런 손실율은 차량이나 환경에 따라서 조금씩 다를수 있기 때문에 이부분 또한 생각해 두어야 해요.
게다가 앞서 말한 전기라는 관점에서 볼 수 있듯이 전기차의 충전 역시 완속 충전의 손실률이 더 많게 나왔으며 그에 비해 고속 충전의 손실률은 적게 나왔어요 그도 그럴 것이 완속 충전은 ICCU(통합충전 제어장치)나 OBC를 거쳐 AC(교류)가 DC(직류)로 바뀌어 배터리에 저장하게 되는데 이 과정에서도 손실이 생길 수 있기 때문에 좀 더 많은 손실이 생기는 것 같아요.
어떻게 보면 당연한 결과 이기는 하지만 이번 실험으로서 여러분들에게 전기차의 충전 손실에 관해 조금이라도 더 알려 드리고자 했는데 어떠셨나요?
결론적으로 완속 충전보다 고속 충전이 손실률이 적다 그러나 배터리 건강도(SOH)에는 완속 충전이 좋아요, 또한 고속 충전비용이 완속 충전비용 보다 더 높잖아요? 그러나 시간은 줄일 수 있고 손실 또한 적은 것이지요 반대로 완속 충전은 비용은 상대적으로 싸지만 좀 더 손실이 많고 안전하며 배터리의 수명에는 고속 충전에 비해 좋다는 것이지요.
여기에서 잠깐 더 생각해 보아야 할 문제는 배터리의 DOD(충전 심도)를 38% 구간만 테스트했을 때 저런 것이고 만약에 20%~80%를 충전하고 DOD를 60%를 잡았을 때는 비율적으로는 크게 차이가 나지 않아도 손실량의 총합은 좀 더 크게 날수 있어요.
간단한 예를 들어보면 DOD 90%가 정시(10%~100% 충전) 완속 충전은 약 2천 원을 더 내야 하는 것이고 고속 충전은 약 천 원을 더 내야 하는 것이죠. 그나마 완속 충전의 단가가 고속 충전보다 싸기 때문에 충전 손실률이 많이 나더라도 나은 것이지 에너지의 손실 측면에서 본다면 고속 충전을 하는 것이 더 나을 수도 있다는 것인데요 참 아이러니 한 문제이기도 해요.
하지만!
하지만! 전기차를 운행하면서 굳이 이렇게
복잡하게 생각할 필요는 없어요. 충전하는데 있어
완속보다 급속의 손실율이 크지않다 라는 정도의
기본적 개념만 알고 계시면 될듯해요.
로드스터
IONIQ 5 오너
