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[오토저널] 전기자동차 전력망 연계기술(V2G) 표준화 동향

페이지 정보

글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2022-08-03 11:09:48

본문

전기차와 충전장치간의 V2G 기술은 마이크로그리드 단위에서 아주 효율적인 에너지원으로 활용될 수 있는 배터리를 탑재하고 있으며 실제적으로 긴급을 요하는 응급 의료서비스 등에 아주 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 전력요금이 비싼 고부하 시간에는 경제적인 측면에서 전기차의 배터리 전력을 사용하는 것도 좋은 대안으로 간주되고 있다. 전기차와 충전장치간의 V2G기술과 연관된 표준은 통신 인터페이스를 정의한 국제 표준 ISO TC22 SC31과 IEC TC69의 Joint Work Group(JWG)에 의해 제정되고 있는 ISO/IEC 15118시리즈(이하 ISO 15118표기)표준과 전기차 충전소와 전기 자동차를 위한 충전 네트워크 간 통신을 위한 오픈소스 프로토콜인 OCCP(Open Charge Point Protocol), 전기차 충전 및 방전을 위한 인프라 관리를 위한 국제표준 IEC 63110이 있으며 본 고에서는 ISO 15118와 IEC 63110 표준울 중심으로 소개하고자 한다.

 

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전기차 보급과 전기차 충전인프라의 확산은, 분산형 에너지 시스템 구축을 더욱 활성화 할 수 있다. 분산형 에너지 시스템이란 기존 대규모 발전소에서 전력을 수급하는 것이 아닌, 전력 수요지역에 가까이 위치하여 중소규모의 전력 시스템, 예를 들어 신재생에너지, 열병합발전, ESS(Energy Storage System) 등을 통해 전력을 공급하는 시스템을 뜻한다. 이러한 분산형 에너지 시스템은 전기차가 ESS 역할을 함으로써 주행 후 잉여전력을 다른 에너지 수요처에 공급하는 V2G(Vehicle to Grid) 기술을 기반으로 <그림 1>과 같이 구축될 수 있다.

전기차 충전제어 및 통신기술 표준
본 절에서는 전기차에서부터 전기차 충방전을 위한 다양한 요소간의 통신을 위한 표준인 ISO 15118, IEC 63110에 대해 소개한다. <그림 2>에 이러한 기술들의 연계성을 잘 나타낸 E-Mobility Communication Stack을 나타낸다. ISO 15118은 전기 자동차를 정보통신 기술을 통해 에너지 효율을 극대화하기 위해 <그림 3>과 같은 전력망을 지능화·고도화하는 전력망 구조인 스마트 그리드에 포함시킨다. 이러한 스마트 그리드에 전기차 충전 시스템을 포함시키면서 낸 E-Mobility Communication Stack을 나타낸다.

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ISO 15118은 전기 자동차를 정보통신 기술을 통해 에너지 효율을 극대화하기 위해 <그림 3>과 같은 전력망을 지능화·고도화하는 전력망 구조인 스마트 그리드에 포함시킨다. 이러한 스마트 그리드에 전기차 충전 시스템을 포함시키면서 (Conformance test)와 Part 6/7/8/9/20을 제정하고 있다.

<표 1>은 ISO 15118의 각 파트의 내용과 현재 상태를 나타내고 있다. 추가로 개발된 Part 20은 “Network and application protocol requirements”의 차세대 버전이며 무선 충전, 양방향 에너지 전송 및 Pantographs를 통한 버스 충전과 같은 추가 기능을 갖춘 ISO 15118-2의 업데이트 버전이다. ISO 15118-20은 ISO 15118-2와 호환되지 않는다 즉, ISO 15118-2를 통해서 통신하는 전기차는 ISO 15118-20만을 지원하는 충전소에서 충전 할 수 없다. ISO 15118-20은 현재 제정 중이며 ISO 15118-20에서 추가될 내용은 다음과 같다.

•Bidirectional Power Transfer(BPT, also referred to as V2G)
→ 양방향 전력 전송을 위한 표준

•Automated Connection Device(ACD)
→ 전기자동차와 전력 공급 장치 간 자동 연결 및 분리 프로세스 표준

•Wireless Power Transfer(WPT)
→ 무선 전력 전송을 위한 표준

•Dynamic Mode(for Ancillary Services)
→ 충전 스케줄(Charging Schedules)의 유연성을 위한 동적 모드 관련 표준

•Multiplexed Communication
→ 새로운 Payload 유형 정의 및 병렬 메시지 교환을 위한 표준

•Enforced Data Security
→ TLS 1.2를 통한 강화된 데이터 보안 관련 표준

•Multi-Contract Handling and Managing Personalized E-Mobility Contracts
→ 개인이 여러 개의 인증서의 발급 및 사용을 위한 요구사항을 정의

IEC 63110 표준화 동향
IEC 63110은 전기차 충전 및 방전을 위한 인프라 관리를 위한 국제표준이며 프랑스와 독일, 이탈리아에 의해 주도적으로 2017년 개발이 시작되었다. 이는 전기 자동차의 생태계 구축을 위하여 요구 사항과 정보 교환을 다루고 있으며 전기차 생태계를 이루는 다양한 액터(Actor)간 통신과 전력 시스템을 사용한 데이터 통신을 다루고 있으며 그 내용은 <그림 5>와 같다.

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•필요한 전력량, 그리드 사용량, 계약된 데이터의양, 계량(Metering) 데이터와 같은 전력 전송 관련 데이터 관리 표준
•전기차 충전기의 제어, 모니터링, 유지 관리, 프로비저닝, 펌웨어 업데이트 및 구성(프로파일)을 포함한 전기차 충전에 필요한 장비 관리 표준
•로밍, 계량등의 정보를 포함한 충전 및 방전에 대한 인증과 승인, 결제에 대한 표준
•예약과 같은 기타 전기차를 위한 서비스 제공에 대한 표준

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IEC 63110은 전체 세개 Part로 나뉘어져있다. Part 111에서는 IEC 63110 표준에 대한 기본 정의와 유즈케이스와 구조를 정의한다. Part 212는 Part 1에서 정의한 내용을 실현시키기 위한 프로토콜의 요구사항에 대한 표준이다. 마지막으로 Part 313에서는 정의한 표준에 대한 테스트를 위한 요구사항을 설명하고 있으며 이 표준은 2022년 이후 제정될 것으로 예상하고 있다.

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향후 전망
2017년 이후 국내 전기차 보급이 본격화되면서 2021년 누적 24만대의 전기차가 보급되었으며 환경부 친환경차 보급계획에 따르면 2025년까지 누적 113만대의 전기차 보급을 목표로 하고 있다. 전기차가 증가할수록 통제되지 않은 충전은 계통에 영향을 줄 수 있으며 이를 최소화하기 위해 V2G 충전기술은 필요하며 전력운반 또는 전력저장 등의 역할을 해 낸다면 분산에너지 시스템의 효율성은 극대화될 것이며, 분산에너지 인프라가 더욱 활성화 될 것이라 생각한다. 이를 위해서는 앞서 소개한 표준에 대한 표준화 활동 뿐만 아니라 표준화된 기술을 실제로 구현하고 더 나아가 보급·확산하는 것이 시급하며 관련 원천기술의 연구 개발을 보다 활발히 진행하는 것이 중요하다.

 

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