관리번호

2022-전기수소차-일반-01

산업

기술

분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제유형

□ 원천기술   ■ 혁신제품

자동차/철도차량

융합유형

■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형  □ 신산업창출형  □ 해당없음

해당여부

□ IP R&D연계  □ 표준연계  □ 디자인연계  □ BI연계  □ 경쟁형 R&D  □ 국제공동  □ 안전과제  □ 챌린지 트랙  □ 복수형 R&D □ 대형통합형 □ 서비스형 □ 국가핵심기술 □ 탄소중립

R&D

샌드박스유형

■ R&D 샌드박스(일반) □ R&D 샌드박스(지정)

과제명

이동식 유·무선 전기차 자동충전시스템 요소부품 및 운용기술 개발

품목코드

(HSK10)

류

호

소호

통계부호

(TRL :  [시작] 5단계 〜 [종료] 7단계)

8

7

0

3

8

0

1

0

0

0

1. 개념 및 정의

ㅇ 충전시스템 설치를 위한 전기차 전용 주차공간 확보가 어렵거나 소수의 충전시스템에 대한 특정 사용자의 독점 사용 등으로 인해 전기차 충전시스템에 대한 접근성이 저해되는 곳에서는, 일반 주차구역에 주차한 전기차도 일정 충전전력량을 공급받을 수 있도록 충전전력 전달이 가능한 이동식(Mobile) 충전시스템의 필요성이 대두

* 이동식(Mobile) 충전시스템 : 장소 이동이 가능한 카트 또는 차량 구조에 전기차 충전부, 전력변환부, 배터리 등을 탑재하고 있으며, 배터리에 저장된 전기에너지로 전기차를 충전할 수 있는 충전시스템 (국가기술표준원 공고 제2022-0138호에 개정 공고된 KC 61851-1 부속서E 참조)

- 전기차 충전시스템이 미설치된 위치에서도 충전이 가능하여 전기차 사용자의 충전시스템 접근성을 향상시키고 인프라 활용성이 증대

ㅇ 교통약자의 전기차 수용성 향상과 무선충전 전기차 시장 확대에 기여 가능하도록 유선 및 무선 충전방식이 모두 지원되는 통합 충전시스템의 도입 필요성이 증대

- 많은 전기차가 적용하고 있는 전도성 유선 충전방식의 충전시스템에 비해 상대적으로 사용자 편의성 향상이 가능한 반면 현재까지의 무선충전 인프라 구축이 미약한 상황

ㅇ 기 설치된 전기차 유선충전 인프라와 연계하여 일반 주차구역에서도 전기차 충전전력 공급이 가능한 이동식 유·무선 자동충전시스템을 개발하고, 이동식 자동충전시스템의 운용성 검증을 위한 테스트 사이트에서의 시스템 최적화 개발을 통해 기술경쟁력 제고 필요

2. 연구목표 및 내용

□ 최종 목표

ㅇ 충전기 미설치 공간 또는 일반 주차구역에 주차한 전기차를 자동으로 충전 가능한 이동식 유·무선 전기차 자동충전시스템 요소부품 및 운용기술 개발

- 전기차 주차 위치로 이동하여 전기차를 자동으로 충전하는 이동식 유·무선 자동충전시스템용 요소부품 및 시스템 최적화기술 개발

- 이동식 유·무선 자동충전시스템 검증을 위한 테스트 사이트 구축 및 운용기술 개발

ㅇ 정량적 목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내최고 수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	유·무선 충전출력		kW	11 이상	-	-
2	무선충전 자동정렬 오차 (Misalignment Tolerance)		cm	±5	±10(좌우),±7.5(전후)	±10(좌우),±7.5(전후) (미국, WiTricity)
3	무선충전 최대효율1)		%	92 이상	-	92 (미국, WiTricity)
4	충전 대응 차량 수신부(VA) PAD 종류		종	3 이상	-	-
5	테스트 사이트2) 구축		개소	1 이상	-	-
6	테스트 사이트 운용 기간3)		개월	6 이상	-	-
7	이동식 자동충전시스템 시제품 제작 대수		대	3 이상	-	-
8	검증 대응 전기차 확보4)		대	3 이상	-	-
9	전자파 대응	전자파 인체 노출량(EMF) (ICNIRP2010 기준)	-	만족(PASS)	-	만족(PASS) (미국, WiTricity)
		FOD(MOD, LOD)5)	-	J2954 만족	Not Enough	Ready (미국, WiTricity)

※ 주1) 무선충전 충전부의 입력전력 대비 차량측 배터리 충전전력의 비율로 계산

주2) 주차면수 10개 이상 확보로 이동식 유·무선 자동충전시스템 운용 검증이 가능한 테스트 사이트

주3) 테스트 사이트 운용 기간 내, 유·무선 총 충전횟수 중 무선충전 비율 20% 이상

주4) 유선 및/또는 무선충전(무선충전 적용 차량 구매 또는 개조)이 가능한 전기차(또는 실차모사장치)

주5) FOD : Foreign Object Detection / MOD : Metal Object Detection / LOD : Living Object Detection

□ 개발 내용

ㅇ 전기차 유선 및 무선 충전이 모두 가능하며 전기차를 자동충전하는 이동식 자동충전시스템 요소부품 및 시스템 최적화기술 개발

- 전기차 충전용 배터리, 전력변환장치, 유·무선 충전인터페이스 등을 탑재한 이동식 자동충전시스템용 요소부품의 시제품 제작 및 무선충전 운용성 향상기술 개발

‧ 11kW이상급 전기차 유·무선 충전이 가능한 충전제어기 및 전력변환장치 시제품 제작

‧ 전기차 충전과 이동식 자동충전시스템 구동을 고려한 배터리 모듈(충전 15kWh이상) 시제품 제작

‧ 이동식 충전시스템의 위치 이동 및 방향 조작 용이성 확보가 가능한 전기동력기반 이동/방향제어용 구동장치 및 사용자 인터페이스 시제품 제작

‧ 테스트 사이트 환경을 고려한 이동식 유·무선 충전시스템용 요소부품의 내환경성 및 적용성 검증

‧ 3종 이상의 전기차측 무선충전 수신부(ex. 원형, DD, DDQ, BP)에 대응 가능한 무선충전 송신부 호환성 확보기술 개발

* DDP : Double D Pad / DDQP : Double D Quadrature Pad / BP : Bipolar Pad

‧ 실증 환경에서의 무선 송신패드 이물질 감지 및 무선 충전 중 인체 안전성을 고려한 무선충전 FOP(Foreign Object Protection) 및 EMF 저감기술 개발

‧ 이동식 충전시스템의 무선충전 송신부 위치 조정과 송신부-수신부 간 정렬오차 최소화를 위한 송신부 무빙장치 및 자동 정렬제어기술 개발

ㅇ 이동식 유·무선 자동충전시스템 테스트 사이트 구축 및 운용기술 개발

- 이동식 유·무선 자동충전시스템 운용성 검증을 위한 테스트 사이트 구축(1개소 이상)

‧ 복수의 이동식 자동충전시스템 운용이 가능한 테스트 사이트 확보(주차면수 10 이상)

* 이동식 유·무선 자동충전시스템용 배터리의 충전장치 설치/운영 포함

‧ 테스트 사이트 운용(6개월 이상)을 위한 유선 및/또는 무선 자동충전시스템 대응용 전기차 확보 또는 실차 모사장치 제작(3대 이상)

□ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	전기차용 이동식 유·무선 충전시스템 기술	7	이동식 유·무선 충전시스템 및 비즈니스 모델	실험실 /실증 사이트
2	이동식 충전시스템용 부품 최적화 기술	7	이동식 충전시스템용 부품	실험실 /실증 사이트

3. 국내·외 기술 동향

ㅇ 해외 Witricity社에서 무선충전 관련 다수의 핵심특허를 보유하고 있으며, 11kW급까지 완성차 업체와 공동개발이 진행되고 있는 것으로 알려져 있으나 현재까지 글로벌 완성차업체에서의 양산차종은 없는 것으로 확인됨

- 여러 차량 브랜드 및 모델과 호환이 가능토록 국제 표준 기반의 상호 운용성을 확보한 3.7kW, 7.7kW, 11kW급 개발 중

ㅇ 국내에서는 완성차업체를 필두로 무선충전시스템을 개발하여 양산차량에 추가 옵션으로 적용하기 시작한 상황이나 무선충전 인프라는 구축이 이뤄지고 있지 않은 상황

- 무선충전 관련 표준을 고려한 무선충전시스템을 적용한 차량이 국내 H사에서 양산

- 무선충전시스템 관련 연구사례를 다수 확인할 수 있으나, 장기간의 실증을 통한 상용화수준에 아직 미흡하며 FOD/LOD 등 안전성 확보기술도 보완 개발이 필요한 상황

ㅇ 이동식 충전시스템에 대한 연구개발은 국내에서도 점진적으로 확대되는 상황이나, 유선 및 무선충전이 모두 가능한 이동식 충전시스템은 개발 및 실증 운용된 바가 없음

4. 지원 필요성

□ 기술적 지원필요성

ㅇ 최근 전기차의 보급 확대와 더불어 충전인프라 구축도 급진적으로 증가하는 추세에 있으나, 상대적으로 사용자 편의성이 높은 무선충전 인프라에 대해서는 충전시스템 구축이 지연되고 있어 국가적 무선충전기술 고도화와 상용화 기술 개발을 위한 지속적인 R&D 지원이 필요

ㅇ 공동주택 비율이 높은 국내 주거상황과 기존 공동주택 주차장 내 일정 비율 이상의 전기차 충전시스템 확보가 필요한 현 상황을 고려하면, 전기차 전용 주차공간 확보와 충전설비 설치가 어려운 현실 문제에 대해 실질적인 해소가 가능한 이동식 충전시스템의 실증 기술개발 지원 필요

□ 경제적 지원필요성

ㅇ 2030년 국내 전기자동차 300만대 이상 보급될 것으로 예측됨에 따라, 전기자동차의 고편의 지향형 충전인프라 비즈니스 모델 육성을 위한 정부 지원 필요

ㅇ 전기차 충전시스템에 대해 신 부가가치 창출이 가능한 이동식 충전서비스 구현으로 사용자 편의 향상과 충전시스템 운용 효율화 향상에 따른 직접적 시장 창출과 더불어 전기차 보급 확대 기여를 통한 사회간접적 경제성과 창출 가능

□ 정부/정책적 지원필요성

ㅇ 전기자동차 대중화를 위한 사용자 중심의 충전인프라 신사업을 민간기업에서 주도하여 개발/검증하기에는 높은 위험요인을 내포하고 있어, 정부 주도의 신기술 개발 및 검증을 지원하고, 미래 부가가치 확보가 가능할 것으로 생각되는 충전시스템의 실증 및 비즈니스 모델 개발 지원 후 민간의 전기차 충전인프라 신시장 진출을 지원하는 방식의 정책적 지원 필요

5. 활용방안 및 기대효과

□ 활용방안

ㅇ 아파트, 대형쇼핑단지, 호텔 등 공공주택 및 공용장소에 적용 가능한 이동형 전기자동차용 유·무선충전시스템

- 기존 주차공간을 별도 개조 없이 활용 가능하여, 국내 한정적이고 협소한 주차공간 문제에 원활히 대응 가능

□ 기술적 기대효과

ㅇ 효율 극대화가 가능한 형태의 고효율 무선충전시스템 개발로, 송신부의 전력변환장치의 용량 축소 가능

ㅇ FOP 기술 확보를 통한 해외 선진사 보유 핵심특허 회피 가능

□ 경제적 기대효과

ㅇ 공공주택 내 전기자동차 충전문제 해결과 이동형 충전시스템을 활용한 다양한 서비스 제공을 통한 전기자동차 충전서비스의 새로운 비즈니스 모델 발굴

□ 규제개선 요구사항

ㅇ 전기차 충전서비스 제공에 따른 전력재판매 허용 및 전기차 충전서비스 요금 산정/결제를 위한 이동식 충전시스템의 전기차 충전설비 인정(전기사업법 관련 사항)

ㅇ 이동식 충전시스템의 전기용품 안전기준(KC) 인증 필요

* 이동식 전기자동차 충전기 내용을 포함한 안전기준인 KC 61851-1(부속서 E) 개정 고시 완료(`22년 5월, 국가기술표준원) 및 `23년 적용 예정

ㅇ 국내 전기차 무선충전 주파수(85 kHz) 사용을 위한 전파법 문제 검토 필요(EMF 규제는 전자파인체보호기준에 따라 시행 중)

ㅇ 이동식 자동충전시스템 구동제어 및 충돌방지를 위해 카메라 영상을 촬영/녹화하는 경우, 개인정보보호법 제한에 해당하는지 검토 필요

ㅇ 이동식 충전시스템 내 배터리가 전기저장장치로 구분되고 20kWh를 초과하는 경우, 전기저장시설의 화재안전기준(NFSC 607)을 만족하거나 소방시설 설치·유지기준 특례 적용을 위한 표준시험(소방청 공고 제2021-102호)을 만족해야 하는지 검토 필요

6. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 28개월 이내 (1차년도 개발기간 : 6 개월, 2차년도 : 10개월, 3차년도 : 12개월)

ㅇ 정부출연금 : ‘22년 23.5억원 이내(총 정부출연금 45억원 이내)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수