전기차의 충전방식으로는 고속도로 휴게소 등에서 사용하는 50kW급 이상의 급속충전, 마트나 가정에서 사용하는 7kW급 완속충전, 아파트와 같은 공동주택에서 사용하는 3kW급 이동형 충전 등이 있다. 최근 관련 법·제도 개선 및 정부의 전기차 충전 인프라 보급 확대 정책과 발 맞추어 이동형 충전 방식 기술의 적용이 가속화되고 있다. 본 고에서는 이동형 충전 기술에 적용되는 표준 기술 동향을 국내외에 걸쳐 소개하고자 한다.
IEC TC23
전기적 부대용품(Electrical Accessory)의 표준화를 담당하는 IEC TC23은 안전, 성능, 상호 호환성, 상호 공존성, 에너지 효율 등의 기술을 7개의 SC(Subcommittee), 3개의 WG(Working Group), 3개의 MT(Maintenance Team), 1개의 JWG(Joint Working Group), 1개의 AG(Advisory Group) 및 1개의 ahG(Ad-Hoc Group)에서 관리하고 있다. 그 중 SC23E/WG7에서 전기차 충전을 위한 보호 장치를 담당하고 있으며 관련된 표준으로 IEC 62752가 있다.
•IEC 62752
2016년 발행된 IEC 62752 표준은 흔히 이동형 충전기로 알려진 케이블 일체형 제어 및 보호 장치(IC-CPD, In Cable Control and Protection Device)를 명시하고 있다. 50/60Hz의 주파수로 250V를 초과하지 않는 단상 전원 또는 480V를 초과하지 않는 다상 전원과 같은 상용 교류 전원의 32A 용량까지를 전기차와 연결하여 충전하는데 사용하며 제어 감시와 누전 차단 기능을 포함하고 있다. 이는 IEC 61851-1에서 요구하는 안전 및 제어 기능을 만족하며 표준내에 정의된 <그림 1>과 같은 Mode 2 충전 방식에 적용된다. 관련 국내 표준으로는 2018년에 부합화된 KS R IEC 62752가 있다. IC-CPD는 <그림 2>에서와 같이 크게 세 부분으로 나눌 수 있다.
•소켓-아웃렛 연결용 플러그
상용 교류 전원과 연결하기 위한 유연성 케이블의 종단으로써 두 개 또는 세 개의 단자를 포함한다.
•제어 및 보호 기능의 어셈블리
IEC 61851-1에 명시된 전기차와의 PWM(Pulse Width Modulation) 파일럿(Pilot) 신호를 통해 IC-CPD의 정격 전류를 제어하며 잔류 전류로부터의 보호 조치로서 차단기를 작동시킨다.
•전기차 접속을 위한 커넥터
전기차 쪽의 인렛(Inlet)과 연결하기 위한 유연성 케이블의 종단으로써 IEC 62196-1 및 2 시리즈의 커넥터 규격을 만족한다.
IEC TC69 JWG11
전기차의 전기적 전력/에너지 전달 시스템을 담당하는 TC69와 전력시스템 관리 및 관련 정보교환을 담당하는 TC57간 작업반인 JWG11은 전기차 충방전 인프라의 관리 표준을 담당하고 있다.
•IEC 63110 시리즈
전기차 충전 장비(EVSE, Electric Vehicle Supply Equipment)와 충전 인프라 운영사업자(CPO, Charging Point Operator)간의 통신 프로토콜 규격인 IEC 63110 시리즈는 <그림 3>에서와 같이 EVSE와 중앙 CSMS(Charging Service Management System) 사이에 적용된다.
표준 시리즈는 <표 1>에서와 같이 총 3개의 파트로 구성되어 있으며 순서별로 기본 정의/유스케이스, 프로토콜 규격, 적합성 시험 등을 다루고 있다. 국내 기준으로는 전기차 사용자와 전기차 충전서비스 사업자간의 통신과 관련된 표준으로 볼 수 있다. 모든 파트는 2022년까지의 발행을 목표로 표준화 작업이 진행중에 있다.
OCPP
OCA(Open Charge Alliance)의 OCPP(Open Charge Point Protocol)는 IEC 63110과 유사한 영역을 다루는 개방형 충전 통신 프로토콜이다. OCPP 1.6은 2017년 제정 완료되었으며 2018년에 국내 단체표준인 개방형 충전 포인트 프로토콜 1.6(SGSF/OCPP 1.6-034-05-1:2018)으로 해당 표준이 부합화되었다. OCPP 1.6 표준에서 규정하고 있는 프로토콜은 TCP/IP 기반의 통신에서 충전 포인트(Charging Point)와 중앙시스템(Central System)의 동작과 트랜잭션(Transaction) 및 해당하는 메시지 내용을 포함하고 있다. 오픈소스 기반으로 배포된 OCPP 1.6은 전기차 충전사업자가 쉽게 접근할 수 있으며 인증체계 또한 마련되어 있다. 환경부의 전기차 완속 충전기 보급사업의 충전인프라 설치·운영 지침에서는 OCCP1.6을 이용하여 운영시스템 및 충전시설을 연결해야 한다고 명시하고 있다.
2020년 제정된 OCPP 2.0.1은 V2G(Vehicle to Grid)를 포함해 양방향 충전과 관련된 메시지 교환이 가능하며 보안기능의 강화 및 ISO 15118-1 표준의 플러그앤 차지(Plug and Charge)와 같은 스마트 충전 등도 포함하고 있다. OCPP 2.0.1은 OCPP 1.6과의 호환성은 지원하지 않는다.
친환경자동차법의 개정으로 2022년부터 신축 및 구축아파트에서도 일정 규모 이상의 전기차 충전기를의무적으로 설치해야 하게 되면서 이동형 충전기와 상용 교류 전원을 이용한 충전시설의 확충에 대한 관심이 높아지고 있다. 이동형 충전 케이블의 표준 규격인 IEC 62752는 KS 부합화까지 완료되었으나 전기차 충전 장비와 충전 인프라 운영사업자 내지는 중앙 시스템과의 표준 규격인 IEC 63110은 개발 단계에 있어 산업 단체표준인 OCCP 1.6이 현장에 적용되고 있다. V2G 서비스를 위한 OCCP 2.0.1 규격 또한 존재하고 있어 향후 OCCP 1.6의 개선 및 IEC 63110과의 관계 등은 해결해야 할 과제로 남아 있다.
글 / 김영선 (한국전기연구원)
출처 / 오토저널 2021년 10월호
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