전기차 시장이 확대됨에 따라 전기차 소비자가 늘고 있지만 여전히 오래 걸리는 충전 속도에 대한 불만의 목소리도 높아지고 있다.
전기차 출시 초기에는 전기차에 대한 흥미로 충전 시간은 큰 문제가 아니었다. 그러나 글로벌 자동차 업체에서 수 많은 전기차를 출시하면서 소비자들은 여러 전기차를 비교해보고 처음만큼 충전시간에 관대하지 않다. 따라서 더 빠르고 편리한 충전 방식 도입이 필요한 셈이다.
하지만 전기차 충전 속도를 앞당기는데는 몇가지 해결하기 어려움 부분이 있다. 전기차 배터리팩을 빠르게 재충전하는 것은 단순히 내연기관 연료를 넣는 것보다 훨씬 민감한 과정이다. 주입되는 전력의 안전한 수준을 유지하기 위해 리튬이온 배터리 셀에 과열과 화학 반응의 위험성을 고려해야 하기 때문이다.
배터리를 전원 공급원에 연결하면 +,- 이온이 양극으로 퍼진다. 너무 많은 이온을 한번에 보내면 과열과 함께 리튬 금속의 침전물로 남게 된다. 그럴 경우 배터리 수명의 감소 또는 시스템이 폭발하여 화재를 일으킬 수도 있다.
결국 급속 충전의 핵심은 리튬 이온이 에너지 밀도에 큰 타격을 입히지 않고 배터리 내에서 자유롭게 이동할 수 있는 방법을 찾아내야 하는 것이다.
현재 충전 인프라가 부족한 상황에서 고속 충전을 공급하기에 난제가 많다. 고속 충전소를 설치하려면 현재 약 350kW 충전 장치의 두 배 전력을 공급할 수 있어야 한다. 이처럼 많은 양의 전력을 공급할 수 있는 충전소 설치가 쉽지 않은 것이 현실이다.
다행인 것은 전기차 관련 산업의 연구자, 자동차 회사 및 배터리 업체가 충전 시간을 10분으로 단축하기 위한 혁신을 이뤄내고 있다는 것이다.
펜실베이니아주립대학의 차오양 왕 연구원은 10분 미만에 80%를 충전할 수 있는 셀을 개발한 바 있다. 충전 전에 배터리를 60도까지 가열하는 초박형 니켈 호일을 사용하여 리튬 적층을 방지하고 열이 더 잘 방출되도록 개선한 것이다. 개발된 셀은 여러 자동차 제조업체에서 현재 테스트를 진행하고 있다.
만약 현재보다 더 빠른 고속 충전이 가능해진다면 전기차 시장에 급격한 변화를 줄 것으로 예상된다. 우선 배터리 걱정 없이 장거리 주행을 마음 놓고 할 수 있을 것이고 이럴 경우 전기차 판매 또한 다시 급증할 수 있다.
안예주 에디터 yj.ahn@carguy.kr
