SG협회, ‘V2G 통신 인터페이스’ 공청회 열어
“ISO 15118 국내 표준화 및 대응 서둘러야”

▲ 전기차 V2G 통신 인터페이스 공청회에 참석한 박승권 한양대 교수가 주제발표를 시작하고 있다.
스마트그리드 표준화 포럼의 전기자동차 충전 인프라 관련 표준 제정을 위한 공청회가 열렸다.

한국스마트그리드협회 내 스마트그리드표준화포럼은 지난달 30일 서울 양재동 엘타워 엘하우스에서 스마트그리드 관련 산·학·연 전문가 70여 명이 참석한 가운데 ‘전기자동차 V2G 통신 인터페이스 공청회 및 세미나’를 개최했다.

이날 박승권 한양대 교수가 ‘전기자동차 충전인프라 국내․외 기술 및 표준화 현황’에 대해 소개한 데 이어 강유성 한국전자통신연구원 선임이 ‘도로차량-V2G통신 인터페이스-제1부 : 일반 정보 및 활용사례 정의’, 한국전기연구원 이재조 책임이 ‘ISO/IEC 15118-2, -3 표준 개발 현황 및 내용’에 대해 각각 설명했다.

이날 공청회 중 박승권 교수의 발표 내용을 중심으로 국내외 전기자동차 충전인프라 현황에 대해 알아봤다.

충전인프라 각 분야 국내․외 표준화 진행 중

전기자동차 충전 인프라의 표준은 충전 커넥터, 충전 시스템, V2G통신, 충전 케이블, 홈네트워크 연계 영역 등에서 국내외 표준화가 활발히 진행 중이다.

플러그, 소켓-아웃렛, 자동차 커넥터 및 자동차 인렛 표준에는 국제 표준으로 IEC 62196-1, -2, -3이 있으며 한국 표준으로 KS C IEC 62196-1, -2와 SPS-SGS 03 003-1885가 있다. 62196-1은 플러그와 소켓-아웃렛, 자동차 커넥터 및 자동차 인렛 등 일반적인 요건을 다루며, 62196-2는 AC에 관한 요건을, 62196-3은 DC 및 AC-DC 커플링에 대한 표준을 다루고 있다.

한편 현재 DC 콤보방식 국제 표준인 IEC 62196-3에 대응하는 국내 SPS-SGS 03 003-1885 표준은 DC CHAdeMo Mode 4/Case C 방식만을 지원하고 있으므로, IEC 62196-3의 국내 표준화 및 인증이 필요한 실정이다.

전기차 충전 커넥터는 AC 방식의 경우 미국식과 유럽식의 두 가지 타입이 있으며, DC 방식으로 CHAdeMo가 있다. 또 AC나 DC를 모두 제공할 수 있는 DC 콤보 방식의 커넥터에도 두 가지 타입이 존재한다. 현재 각 제조사마다 다른 표준을 채택하고 있으나, 국제 추세로 봤을 때 DC 콤보 방식이 확산될 것으로 예상된다.

전기차 직접식 충전시스템 표준은 국제 표준으로 IEC 61851-1, 61851-21-1, -21-2 61851-22, -23, -24가 있으며 국내에는 KS C IEC 61851-1과 61851-22, -23, -24의 네 가지가 있다. 이들 국내 표준은 각각 일반 요구사항, 교류 충전설비, 직류 충전설비, 전기자동차와 전도성 충전시스템간 직류 충전을 위한 통신 인터페이스를 다루고 있다.

충전 환경에 따른 충전 모드 구분을 살펴보면, 네 가지 모드 중 모드1은 가정용 완속 충전 방식이다. 16A를 초과하지 않으며 단상 250V 또는 3상 480V 이하, 표준 소켓-아웃렛을 사용한다. 모드2는 전류가 모드1보다 좀 더 높은 32A 미만이며, 제어 파일럿 기능을 포함하고 있다. 모드3은 완속과 급속이 모두 가능하며, 주전원에 영구적으로 연결되고 제어 파일럿 기능과 함께 커뮤니케이션 기능이 추가돼 있다. 모드4는 DC 전용 충전 모드로서, 오프보드 충전기를 사용하며 모드3의 특징을 포함한다.

충전기 용량에 따라 충전 레벨을 구분하면 레벨 1,2와 DC Fast 방식으로 나눌 수 있다. 레벨1은 충전 시간이 6~20시간, 레벨2는 3~8시간에 달하므로 가정이나 주차장에서 주차 후 해당 시간을 기다려야 한다. 이에 반해 DC Fast 방식은 30분 내에 완전 충전이 가능하므로 일반 충전소 등에서 쓰일 수 있다.

2013년 12월말 현재 국내 전기차 충전 인프라 보급 현황을 살펴 보면, 전국에 1817대의 전기자동차가 있으며 이 중 100대 이상이 보급된 지역은 서울(688대), 제주(350대), 경남(155대), 경기(140대), 전남(112대), 충남(100대) 등이다. 또 총 1785대가 보급돼 있는 완속충전기는 서울(659대), 제주(347대), 경남(142대), 전남(121대), 충남(104대)만이 100대 이상 설치돼 있으며, 전국에 177대에 불과한 급속충전기는 제주(39대), 서울(35대), 경기(25대), 강원(21대)의 순서로 보급돼 있다. 이처럼 국내 충전인프라는 아직 부족하지만 점점 늘어나고 있는 추세이다.

V2G 인터페이스로 양방향 정보교환 통신 가능

전기자동차와 스마트그리드 사이의 연계가 가능한 V2G(Vehicle-to-Grid)는 양방향 전력 전달 및 전력 소비, 인증 및 과금, 부가서비스 등의 정보 교환을 위한 통신이 가능하다. 국제 표준 ISO/IEC JWG 15118은 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 SECC(Supply Equipment Communication Controller)를 이용한 V2G 통신 인터페이스 규격을 제공한다. ISO/IEC 15118-1은 일반적인 통신 전체의 여러 가지 정의를 포괄하고 있으며, 15118-2는 프로토콜 정의 및 OSI 계층 요구사항, 15118-3은 물리 계층 및 데이터 링크 계층 요구사항을 담고 있다.

V2G 통신 인터페이스 표준에서 HLC(High-Level Communication)은 IEC 61851 표준이 제공하지 못하는 데이터 통신을 지원한다. HLC의 데이터 링크는 PLC(Power Line Communication)를 사용하며, 15118-3에서는 홈플러그 GP와 G3를 PLC 후보 기술로 정의하고 있다.

한편 국내 스마트그리드 PLC 통신 표준인 ISO 12139-1과 국제 PLC 통신 표준인 ISO/IEC 15118-3 사이에 주파수 간섭이 발생하고 있어, 국제 표준인 15118-3에 국내 표준인 12139-1 표준을 조건부 반영할 예정이다.

한편 스마트그리드협회가 개발한 SPS-SGSF-06-2013-10-2024 전기자동차 충전용 케이블 일반 요구사항 표준은 콘센트 또는 충전기와 전기자동차 간에 충전하는 케이블에 대한 요구사항과 시험에 대한 규정으로, 충전 케이블은 KS C IEC 61851-1에 따라 모드 1에서 모드 4까지 적용하며, KS C 61851-1에서 정의된 각 연결방식 및 규정된 전압, 전류, 주파수, 제어파일럿 신호를 사용하는 충전시스템에 적용된다.

국제표준 국내 대응 필요

이상에서 살펴본 바와 같이, 전기차 충전 인프라와 관련한 여러 국제 표준에 따른 국내 표준화 및 인증 과제가 상존하고 있다. 충전 커넥터의 국제 추세는 DC 콤보 방식이 확산될 것으로 예상되므로, 해당 국제 표준인 IEC 62196-3에 따른 국내 표준화 및 인증 대응이 필요하다. 또 스마트그리드 연계가 가능한 V2G 통신 인터페이스 표준인 ISO 15118-2, -3의 조기 국내 표준화를 통해 다양한 그리드 연계 장치 및 서비스 개발 확산에 나서야 하며, V2G 지원 전기자동차 및 충전기의 적합성 인증을 위한 ISO 15118-4, -5 표준화의 국내 대응 또한 필요할 것으로 보인다.

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