전기자동차의 무선충전방법과 상용화 가능성에 대한 포괄적 연구

Abstract

온실가스로 인하여 세계 각지에서는 기상이변이 속출하고 있다. 이에 따른 대안으로 각 나라에서는 전기자동차 보조금 확대 등의 인센티브를 제공하며 내연기관 차량을 전기자동차로 대체하려는 움직임이 활발하다.

최근 3년간 자동차 판매 실적을 살펴보면 2020년을 기점으로 전기자동차 시장이 폭발적으로 성장하였음을 알 수 있다. 세계적인 추세에 발맞춰 우리나라도 전기자동차의 보급이 대폭 확대되었는데, 2023년 5월 기준 국내 전기자동차 등록 대수는 45만대를 넘어섰다 [1].

늘어난 전기자동차로 인해 소비자는 전기자동차 충전에 관하여 강력한 니즈가 발생했으며, 그 첫번째는 충전시간을 획기적으로 단축시키는 급속 충전이고, 두번째는 자동으로 충전되는 무선 충전이다.

본 논문에서는 무선충전의 3가지 방식에 대한 기술적 특성을 알아보고, 그 중 전기자동차 무선충전에 가장 적합한 자기공진 방식의 무선충전에 대하여 상용화를 위한 경제적, 기술적, 운영 시스템 측면의 분석을 통해 현재의 기술 수준과 향후 달성해야 할 기술 과제에 대하여 제안하였다.

분석 결과로 코일 정렬, 충전 효율 향상, 무선충전 장치의 무게/부피 축소 등 다양한 과제를 발굴하였고, 그 중 전자파로 인한 인체 유해 가능성 검증이 향후 자기공진 무선충전 방식의 상용화를 위한 가장 큰 걸림돌로서 우선적으로 연구되어야 하는 분야라는 점을 도출하였다.|Due to greenhouse gases, extreme weather events are occurring in many parts of the world. To solve this kind of situation, each country provides incentives such as expanding subsidies for electric vehicles and is actively moving to replace internal combustion engine vehicles with electric vehicles. Looking at the car sales performance over the past three years, it can be seen that the electric vehicle market has grown explosively starting in 2020. In line with the global trend, the supply of electric vehicles has also expanded significantly in Korea, with the number of registered electric vehicles in Korea exceeding 450,000 as of May 2023. Consumers have a strong need for charging electric vehicles due to the increase in electric vehicles. The first is fast charging, which drastically reduces charging time, and the second is wireless charging, which is automatically charged. In this paper, the technical characteristics of the three methods of wireless charging were investigated. And the current technology level and technical tasks to be achieved were proposed through economically and technically analysis for wireless charging of magnetic field-resonant method, which is most suitable for wireless charging of electric vehicles. As a result of the analysis, various tasks such as coil alignment, charging efficiency improvement, and weight/volume reduction of wireless charging devices were discovered, and among them, verification of the possibility of human harm caused by electromagnetic waves was the biggest obstacle to the commercialization of magnetic resonance wireless charging methods in the future.