무인충전기

무인충전기는 사용자의 도움없이 로봇을 이용하거나 무선으로 충전할 수 있는 전기자동차 충전기이다.

개요

무인충전기는 무겁고 두꺼운 충전케이블을 사람이 아닌 로봇이 들어 충전해주는 충전기이다. 전기자동차 배터리의 대용량화로 초고압의 전기를 사용하는 100㎾ 이상 초 급속충전기가 확산되면서 대용량과 고전압의 충전설비로부터 사용자의 안전과 편리성을 개선하기 위해 개발됐다. 이미지 센서를 장착해 로봇이 전기자동차의 충전구를 확인한 후 좌표값을 기억한 다음 로봇이 충전기의 충전케이블을 찾아 차량 충전구에 탈착하는 방식이다. 차량 한대 충전을 마치면 로봇이 충전케이블을 제거해 다음 차량의 충전을 돕기 때문에 별도의 인력을 투입하지 않고도 다른 차량의 연속적인 충전이 가능하다.

종류

로봇충전기

㈜모던텍

㈜모던텍(Modern Tec)은 2003년 4월 설립 후 개발한 유럽과 중국이 주도하고 있는 전기자동차 시장에서 일찍이 인정받은 기술력으로, 2020년 1월 미국 라스베이거스에서 개최된 국제전자제품박람회(CES) 2020에서 무선충전기인 전기자동차 충전용 세계 최초 지능형 로봇충전 시스템과 배터리 교환식 전기스쿠터 충전장치를 선보여 충전 플랫폼 운영회사들로부터 합작 운영 및 투자 제안을 받는 등 국내외 글로벌 기업들의 많은 주목을 받고 있다. ㈜모던텍의 기술을 기반으로 세계 최초 로봇충전 시스템도 개발했다. 관제 시스템의 지령에 따라 로봇은 설치된 레일을 따라 이동한 후 영상처리 시스템을 통해 주차된 차량의 종류, 주차 상태, 차량 위치를 인식하여 자동으로 충전하는 시스템으로 자동화된 방식으로 인해 인력과 시간이 낭비되지 않으며 사람이 직접 개입하지 않아 안전성도 크게 개선되어 여러 면에서 혁신적이라는 평가를 받고 있다. 더불어 ㈜모던텍의 충전로봇 시스템은 해외특허출원을 진행 중이며, 오토핸들장치, 에너지저장시스템(ESS)모듈이 구비된 충전장치, 전력모듈이 구비된 충전장치 등 전기자동차 충전, 자동화 충전로봇시스템 관련 특허를 총 19건 보유하고 있다.

폭스바겐

폭스바겐(Volkswagen)은 로봇이 스스로 차량을 찾아 충전기를 연결하고 충전기 완료되면 충전기를 제거하고 다른 차량을 찾아 충전시키는 무인충전기 로봇의 프로토 타입을 공개했다. 이것은 폭스바겐이 전기자동차 충전 인프라를 확장하기 위해 만든 새로운 충전 개념으로 이 로봇은 지하 주차장과 같은 정해진 주차 구역에서 전기자동차를 완전히 자율로 충전한다. 앱 또는 카 투 엑스(Car to X) 통신을 통해 충전 로봇은 완전히 자율적으로 작동한다. 스스로 충전 소켓 플랩을 열고 충전플러그를 연결하며 분리하는 것까지 스스로 해내며 전체적인 충전 프로세스는 사람의 개입없이 무인으로 진행된다. 이 로봇 무인충전기는 배터리 트레일러를 매달고 이동해 자동차 옆으로 이동한다. 하나의 트레일러를 자동차 뒤에 세워 배터리를 충전하고 로봇은 다시 이동하여 또 다른 트레일러를 가지고 나머지 자동차도 충전하며 이러한 과정이 완전 자율로 진행된다. 폭스바겐의 토마스 슈몰은 "미래를 위한 효율적인 충전 인프라를 설정하는 전체 부분에 도전하는 핵심 과제이며 비용이 많이 드는 독립형 조치를 방지하는 데 도움이 되는 솔루션을 개발 중이고, 모바일 충전 로봇과 폭스바겐의 급속충전 스테이션은 이러한 솔루션 중 두 가지에 불과하다"고 말했다.

무선충전기

비엠더블유

비엠더블유(BMW)은 상용차 생산업체로는 최초로 무선충전시스템의 양산했다. 비엠더블유의 플러그인 하이브리드 자동차인 530e i퍼포먼스 모델에 우선 적용한 무선충전 패드는 배터리를 최대 3.2kW로 충전이 가능하고 완충까지는 대략 3.5시간이 걸린다. 무선 충전 방법은 무선 충전 코일이 차량의 앞쪽 부분에 위치해 있어서 충전패드 위로 차량이 올라가면 자기장을 통해서 전기를 발생하고 차량의 뒤쪽에 있는 패터리 팩으로 전달되서 충전이 이루어지는 구조로 되어 있다. 기존에는 충전플러그를 콘센트에 꽂아야 하는 불편함이 있었지만, 이 충전패드는 주차장소에 세워두는 것만으로 충전이 되기 떄문에 미래 전기자동차의 더 현실성 있는 대안이 된다. 무선 충전은 휴대폰 및 전동 칫솔과 같은 장치에 전력을 공급하는 데 이미 널리 사용되는 것과 동일한 유도 충전 기술을 사용하여 이제 전기자동차의 고전압 배터리를 충전한다. 주요 이점은 운전자가 더 이상 에너지를 보충하기 위해 케이블을 사용하여 플러그인 하이브리드 자동차를 연결할 필요가 없기 때문에 타의 추종을 불허하는 사용 편의성을 얻게 된다. 대신, 유도 충전 스테이션 위의 올바른 위치에 차량을 주차 한 후 시작과 정지 버튼을 누르면 충전 프로세스가 시작되고 배터리가 완전히 충전되면 시스템이 자동으로 꺼진다. 비엠더블유 무선 충전은 운전자가 올바른 주차 위치로 이동할 수 있도록 도와주고 와이파이 연결을 통해 충전소와 차량 간의 통신이 설정된다. 그러면 주차하는 동안 운전자를 안내하는 데 도움이되는 컬러 라인과 함께 차량과 그 주변의 오버 헤드 뷰가 컨트롤 디스플레이에 나타나고 유도 충전을위한 올바른 주차 위치에 도달하면 그래픽 아이콘이 표시된다. 이것은 최적 위치에서 세로로 최대 7cm, 가로로 최대 14cm까지 벗어날 수 있다. 그라운드 패드(GroundPad)는 날씨 조건에 관계없이 사용할 수있는 옥외에 설치할 수도 있고 전기를 전도하는 모든 구성 요소는 비와 눈으로부터 보호되며 그라운드 패드 위를 운전해도 어떤 식 으로든 손상되지 않는다. 충전 중 주변 전자기 방사는 차량 차대로 제한되고 영구적으로 모니터링되며 이물질이 감지되면 꺼진다. 비엠더블유는 요청시 비엠더블유 무선 충전 설치 서비스도 제공한다. 비엠더블유 무선 충전의 출시는 사용자 친화적이고 실용적인 충전 인프라를 만들기 위해 시행되었고, 2015년에 이러한 성과를 인정 받아 유엔으로부터 변화를 위한 모멘텀 상을 받았다. 아이오니티(IONITY) 합작 투자의 공동 설립자 중 하나로서 비엠더블유는 다른 자동차 제조업체와 협력하여 자랑해야하는 전기자동차를 위한 최대 350kW 충전 전력을 갖춘 유럽 전역의 고속 충전 네트워크를 구축하고 있다. 2020년까지 400개 스테이션과 원래 비엠더블유 I에서 시작한 차지나우 서비스는 32 개국에서 130,000 개 이상의 통합 충전 지점에 대한 액세스를 제공하는 동종 최대 규모의 글로벌 네트워크이다.

메르세데스-벤츠

메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)의 무인충전기는 스마트폰을 센터 콘솔의 전면 보관함에 있는 충전 공간에 놓는 것만으로도 무선 충전이 가능하다. 기종, 브랜드와 관계없이 큐아이(Qi) 표준을 충족하는 스마트폰은 대부분 무선으로 충전할 수 있으며, 이를 통해 주행하는 동시에 휴대전화 충전이 가능하다. 또한 메르세데스-벤츠의 S550e 등의 플러그인 하이브리드 자동차는 퀄컴벤처스(Qualcomm Ventures)의 무선충전 기술인 헤일로(HALO)가 적용됐다. 헤일로 무선충전 기술은 2015년 5월 경기도 일산 킨텍스에서 열린 제28회 세계전기차학술대회에서 집중적으로 소개된 적이 있었다. 퀄컴벤처스은 6.6kW급 무선충전 패드와 닛산(Nissan) 리프를 가지고 미디어와 일반 관람객들 앞에서 무선충전 기술 시연에 나서기도 했다. 메르세데스-벤츠 S550e를 충전시킬 수 있는 무선충전 패드의 출력은 3.6kW급으로 퀄컴이 시연했던 6.6kW급보다 낮다. 퀄컴벤처스는 “플러그인 하이브리드 차량에 탑재되는 배터리 용량이 순수 전기자동차보다 낮기 때문에 이같은 출력의 무선충전 패드가 적합하다”고 설명했다. 퀄컴벤처스은 완충까지의 소요 시간에 대해서는 언급하지 않았지만 6.6kW급 패드의 경우, 완충까지 약 4시간 정도 소요되는 것으로 알려졌다. 메르세데스-벤츠는 2016년 9월 열린 파리모터쇼에서도 전기자동차 무선충전 기술 활성화에 대한 의지를 밝히기도 했으며 디터 제체 메르세데스-벤츠 회장은 모빌리티의 미래를 케이스(CASE)로 비유해 소개했다. 커넥티드(Connected), 무인주행(Autonomous), 공유(Shared), 전기자동차(Electric)의 맨 앞글자를 따서 만든 메르세데스-벤츠만의 전략이다. 메르세데스-벤츠는 전기자동차 무선충전을 케이스 전략의 핵심 사양으로 손꼽아 전기자동차 브랜드 이큐 차량에 무선충전 기술을 확대시킨다는 것이 메르세데스-벤츠의 계획이다.

참고자료

• 좌용철 기자, 〈진화하는 전기차 충전기…무인충전 로봇 ‘눈길’〉, 《제주의 소리》, 2019-05-09
• 전미준 기자, 〈허성무 창원시장, 세계 최초 전기차 로봇충전시스템 기업 '모던텍' 방문〉, 《인공지능신문》, 2020-10-19
• 모터매거진, 〈폭스바겐, 전기차를 스스로 충전하는 무인 충전 로봇 공개〉, 《네이버포스트》, 2020-12-30
• 어쩌다보니여기까지, 〈BMW으 새로운 도전!! 무선충전시스템의 양산〉, 《티스토리》, 2018-07-10
• 비엠더블유, 〈Charging even easier than refuelling.〉, 《비엠더블유》, 2018-05-28
• 메르세데스-벤츠 공식 홈페이지 - https://www.mercedes-benz.co.kr/passengercars/mercedes-benz-cars/models/glb/glb-suv/comfort.pi.html/mercedes-benz-cars/models/glb/glb-suv/comfort/connectivity/wirelesscharging
• 조재환 기자, 〈전기차 무선충전, 기지개 폈다〉, 《지디넷코리아》, 2016-12-26

같이 보기

• 전기자동차
• 충전케이블
• ㈜모던텍
• 폭스바겐
• 비엠더블유
• 메르세데스-벤츠

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