주행 중 자동 충전, '무선충전도로'의 혁신적인 가능성

 

 

 

무선충전도로가 상용화되면 주행 중에 차량 배터리가 자동으로 충전되어 100%의 주행 가능 거리를 유지하는 모습이 기대됩니다. 전기차 소유자들의 가장 큰 고민인 충전에 대한 해결책으로써, 미국과 한국에서 무선충전 기술이 선도적으로 발전하고 있습니다. 조 명예교수를 중심으로 한국의 노력과 미국의 프로젝트가 이 분야의 미래를 밝히고 있습니다.

 

 

 

 

 

 

전기차 운전자 A씨는 설 연휴 동안 장거리 운행에 대한 걱정이 없습니다. 거북이 행렬과 전기차 충전소를 찾을 필요가 없기 때문입니다. 출발 후 몇 시간이 지났지만 주행 가능 거리는 여전히 100%입니다. 이는 주행 중에 차량 배터리가 자동으로 충전되고 있는 현상을 나타냅니다. 무선충전도로가 상용화되면 이러한 현상이 현실이 될 것으로 예상됩니다.

전기차 소유자들에게 가장 큰 고민은 충전입니다. 심지어 급속 충전이라도 완충까지는 1시간 정도 걸리며, 급한 상황에서는 이동이 제약되는 경우가 많습니다. 또한, 충전 인프라가 아직 갖춰지지 않은 지역도 존재합니다.

그러나 기쁜 소식이 전해지고 있습니다. 달리면서 충전이 가능한 '무선충전도로'의 연구가 실증 단계에 들어갔습니다.

미국 미시간주 교통당국(MDOT)에 따르면, 작년 11월에 미국 최초의 무선충전도로가 디트로이트시에서 공개되었습니다. MDOT은 1마일(1.6㎞) 길이의 무선충전 도로를 운영할 계획을 가지고 있습니다.

이 프로젝트에는 이스라엘의 기업 '일렉트레온'과의 업무협력(MOU)이 체결되었습니다. 일렉트레온은 주행 중에도 충전이 가능한 솔루션 개발에 중점을 두고 있으며, 이스라엘에서의 성공적인 실증을 거친 뒤 현재는 미국, 노르웨이, 프랑스 등에서 관련 프로젝트를 진행 중입니다.

무선충전도로는 '전자기유도' 법칙을 활용합니다. 전선에 전류가 흐를 때 자기장이 생성되며, 이 자기장은 전류 세기 등으로 조절할 수 있습니다. 변하는 자기장 속에 다른 도선을 놓으면 전류가 유도되어 전력 충전이 가능해집니다.

현재 개발 중인 솔루션은 도로에 급전패드를 매립하여 자기장을 방출하는 것입니다. 차량은 이에 호응하는 집전 장치를 하부에 달아놓으면 주행 중에도 충전이 가능해집니다.

한국은 일찌감치 무선충전도로 기술 개발에 주력하고 있습니다. 조동호 한국과학기술원(KAIST) 명예교수는 2009년부터 이 분야에서 성과를 거두고 있습니다.

2011년에는 서울대공원에서 조 명예교수 연구팀이 개발한 무선충전도로를 통해 코끼리 열차가 운행되었고, 2013년에는 경북 구미시에서는 연구팀이 자체 개발한 전기버스가 무선충전도로를 통해 주행했습니다.

조 명예교수는 2018년에 대전 유성구에 회사를 설립하고, 기술을 상용화하는데 주력했습니다. 해당 회사는 2019년에는 두바이의 실리콘 오아시스에서 1㎞ 구간에 걸쳐 무선충전 인프라를 구축하는 등 국제적으로도 성과를 내고 있습니다.

그는 지난 십수년간 무선 충전의 효율 개선, 충전 가능한 면적의 확대, 급·집전장치의 경량화 등을 성취했다고 설명하며, 특히 충전 가능한 면적의 확대가 중요하다고 강조했습니다. 이를 위해 이동통신에 활용되는 빔포밍 기술을 도입하여 주행차량 쪽으로 자기장을 모아주는 기술을 적용했습니다.

그러나 기술 수준보다는 인프라 구축이 더 시급하다고 언급하며, 급전 패드가 갖춰진 도로뿐만 아니라 차량에도 집전 장치를 보급해야 한다는 어려움을 지적했습니다. 또한, 차량 집전 장치의 개별 단가가 상대적으로 높아 대량 생산으로 문제를 해결할 필요가 있다고 강조했습니다. 이에 대해 중장기적으로는 도로 건설 시 급전 패드를 추가하는 방안을 제안하고, 급·집전장치 단가 문제도 대량 생산으로 해결할 수 있다고 말했습니다.

 

 

 

 

 

 

무선충전 기술의 발전은 전기차 산업에 큰 전환을 가져오고 있습니다. 한국과 미국을 중심으로 진행되는 무선충전 프로젝트들은 기술적인 혁신뿐만 아니라 국제적인 협력과 경쟁을 통해 더 나은 미래를 열어가고 있습니다. 앞으로 급전 패드 추가와 집전 장치의 대량 생산 등 인프라의 구축이 더욱 중요해질 것이며, 이러한 노력들은 우리의 이동 수단이 더욱 효율적이고 지속 가능한 방향으로 나아갈 수 있도록 이끌 것입니다.