현재 전기자동차는 V2G를 고려하지 않고 배터리에 단방향으로 충전 기능만을 제공하고 있으나, V2G 기술의 상용화 및 시장전망에 따라 이에 대한 기술개발이 이루어지고 있다.
V2G를 실현하기 위해서는 전기자동차에 양방향 전력전송 기능이 갖추어져야 하며, 전기자동차 충전기도 양방향 전력전송을 위해서 양방향 전력전송이 가능해야 하는 부품으로 교체되어야 한다.
전기자동차 충전 시스템은 전자기적인 특성을 이용한 비접촉식 충전기와 접촉식 충전기로 구분된다. 전력계통의 교류 (AC)는 전기자동차 내부 또는 외부의 전력변환 장치를 통해서 직류 (DC)로 변환되어 배터리에 충전된다. 따라서 양방향 전력전송을 위해서는 단방향의 교류-직류 전력변환장치가 양방향 전력 전송이 가능해야 한다.
AC 충전시스템은 AC 충전기를 거쳐 전기자동차 내부에 장착된 On-Board Charge (OBC)에 의하여 양방향 전력전송이 되어야 한다. DC 충전시스템은 계통의 AC가 DC 충전기 내부에서 DC로 변환되어 전기자동차 배터리에 직접 DC를 공급하여 충전된다. 이 경우에는 DC 충전기가 양방향 전력 전송이 가능하다. 이상에서 전력변환기는 AC-DC 양방향 전력변환이 필요하다는 공통점이 있다.
AC 충전 시스템은 AC 충전기와 전기자동차의 OBC로 구성된다. OBC는 양방향 전력변환 기능을 담당하여 AC 충전기에서 받은 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 배터리에 충전시키고, 역전송 시에는 배터리 DC 전력을 AC로 변환하여 충전기를 통하여 계통에 전력을 전송한다. AC 충전기는 양방향 전력전송을 위한 전력 metering 및 보호회로를 제공해야 한다.
DC 충전 시스템은 대용량 DC quick charger가 전기자동차와 인터페이스 통신을 통하여 배터리에 직접 충전한다. DC 충전기는 고전압과 대전류를 사용하므로 충․방전 시 배터리에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 그에 따른 충전 및 방전전류는 배터리 수명을 고려하여 적절히 제어되어야 한다.
V2G 기술은 전기자동차가 수백대, 수천대가 계통에 연결되었을 때 효과적으로 구현될 수 있다. 전기자동차의 배터리에서 계통으로의 역전송은 배터리 수명과 관련이 있으므로 전기자동차 사용자에 V2G 참여 보상에 대한 계약도 필요할 것이다.
전기료가 쌀 때 충전된 배터리 전력을 비쌀 때 역전송해서 얻는 전기료 차액에 대한 V2G 효과는 배터리 수명 문제와 연관되어 있다. V2G 기능을 활성화하기 위해서는 V2G로 인하여 계통에서 얻어지는 주파수제어, 무효전력보상, 전압제어, 피크전력보상 등의 효과를 기여도로 환산하여 전기자동차 사용자에게 혜택을 주는 방안도 모색되어야 할 것이다.
전력변환 시스템의 양방향 전력전송 설계, 충전기 인터페이스, 전기자동차 인터페이스 개발 비용으로 인하여 충전인프라 비용은 상승하지만, 스마트그리드 관점에서 전력안정화 비용을 고려하면 V2G가 경쟁력이 있다고 할 수 있겠다.
V2G용 전력변환시스템 (PCS)
V2G용 전력변환시스템 (PCS)
- 입력 2015.10.26 11:33
- 수정 2015.10.26 11:34
- 기자명 나주신문
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