[전망] 달리면서 충전한다···‘무선충전 도로 기술’ 특허 어디까지

[이넷뉴스] 전기차가 탄소 중립 산업의 화두로 떠오르면서 관련 기술 또한 관심의 중심으로 떠오르고 있다. 특히 전기차 주행에 있어 골칫덩어리로 지적됐던 충전 관련 기술이 최근 활발하게 진행되는 추세다.

그중에서도 전기차 충전을 위해 멈출 필요 없이 도로를 달리면서 충전하는 무선충전 도로 관련 특허출원이 꾸준히 이어지고 있다. 하지만 일각에서는 도로 속에 전기선을 매설한 후 지속해서 관리해야 하는 이 시스템의 효용성에 의구심을 표출하기도 했다.

◇ 시·공간 제약 벗어난 무선 충전 기술 ‘집중’

전기차의 인기는 나날이 늘어가고 있지만, 늘 따라오는 방해요소는 ‘충전’이다. 

서울시의 경우 현재 운영하는 전기차 충전기 수는 약 8,400기다. 하지만 앞으로 전기차 수요가 급증할 것으로 예상됨에 따라 오는 2022년까지 급송 충전기 5,000기 설치를 목표로 용지 확보에 힘쓰고 있다.

하지만 여전히 부족한 충전소에 가솔린 대비 상대적으로 긴 충전 시간, 오는 7월부터 충전 비용마저 인상될 것으로 예상되면서 전기차 충전 관련 신기술에 대한 요구는 높아지고 있다. 

이러한 소비자의 욕구를 반영해 최근 관련 업계에서는 편리하게 차를 충전하는 기술을 개발하기 위해 노력하고 있다. 그중 도로를 주행하면서 충전하는 무선충전 도로 기술이 눈에 띈다.

무선충전 도로는 유선 전기차 충전소를 방문해야 하는 불편을 해소하고 전기차의 배터리 용량을 줄여 전기차의 대중화를 촉진할 기술로 촉망받고 있다.

대전시의 경우 무선충전기술을 도입한 올레브(OLEV-On-Line Electric Vehicle) 버스를 도입해 7월부터 운행할 예정이다. 올레브 버스는 지난 2009년 카이스트(KAIST)가 개발한 무선충전 전기자동차로 도로 내 전기선을 매설해 자기장을 발생 시켜 차량을 무선으로 자동 충전할 수 있도록 개발됐다. 

유럽에도 무선충전 도로 기술 도입이 뜨겁다. 그중 노르웨이의 오슬로는 2024년 1분기까지 모든 택시를 전기차로 바꾸고 무선충전 도로를 설치할 예정이라고 밝힌 바 있다. 

이와 같은 무선충전 도로 기술은 최근 들어 더 부상하고 있다. 특허청에 따르면 2010년부터 지난 10년간 전기차의 주행 중 무선충전 특허출원은 총 299건이었다. 이 중 2010년 10건이었던 관련 특허출원이 2018년 42건으로 4배 이상 증가한 것으로 나타났다. 

관련 기술을 보면, 도로와 전기차의 코일 위치를 일치시키는 송수신 패드 기술이 169건(56.6%), 충전 차량을 모니터링해 요금을 매기는 과금 시스템 기술이 60건(20%), 전기 자기장의 방출 가이드(자기 차폐 저감) 기술이 36건(12%), 코일 사이에서 금속 등 이물질을 감지하는 기술이 34건(11.4%)으로 집계됐다.

즉, 출원 대부분은 무선충전 성능을 높이는 기술로, 높아진 충전 성능은 시설 설치비를 낮춰 상업화를 촉진할 수 있기 때문으로 분석된다. 

대표적인 기술 몇 가지만 살펴보면 먼저, 전기차 무선 충전 장치를 들 수 있다. 이 기술은 주차 라인 안으로 주차를 시도하는 전기차가 감지됐을 때 주차 라인 안쪽 바닥에 매설된 무선 충전용 급전 코일에 전력을 공급함으로써 차량 바닥에 수전 코일이 장착된 전기차에 무선 충전이 가능하도록 한다.

전기 차량 및 산업용 장비의 주행 중 무선충전 급전 시스템도 있다. 이 기술은 집전장치가 장착된 전기 차량 및 산업용 장비에 주행 중 무선으로 충전 전력을 제어해 준다. 

이외에도 이동체의 무선 전력 충전을 위한 장치, 이물질 검출 장치 및 무선 충전 시스템, 자기장 차폐 물질 및 이를 이용한 급전 장치·집전장치, 전기차 충전용 복합형 자성 복합체와 이를 포함하는 패드 조립체·전기차 기술도 무선충전 도로 기술에 쓰이고 있다.

관련 기술은 내국인이 89.2%를 차지하고 있다. 특히 현대자동차, 엘지전자, 한국과학기술원 등 대기업과 연구소가 58%로 출원을 주도하고 있으며,  에드원·그린파워 등 중소기업의 비중이 25%를 차지했다.

◇ 전기차 ‘충전’ 고민 해결될까

무선충전 도로는 전기차뿐만 아니라 4차 산업혁명 시대 필수 기술인 무인 택배 드론 등 다양한 모빌리티의 충전수단으로도 확대될 것으로 예상되면서 앞으로 관련 산업은 더 커질 것으로 전망된다.

따라서 무선충전 도로는 미래 전기차 시장의 국면 전환 요소로서 앞으로 관련 기술의 특허 확보 경쟁은 더욱 치열해질 것으로 보인다.

특히 이 기술이 대중화되면 충전기가 어디 있는지 일부러 찾아다닐 필요가 없고, 충전 시간을 고민할 필요가 없어져 전기차 이용자의 편리함은 더욱 가속화될 것으로 예상된다. 

한 업계 관계자는 고속도로 하이패스처럼 선 충전, 후 지급의 시스템으로 전기차 이용자의 편의를 배려하는 쪽으로 관련 기술이 더욱 발전할 거로 예측했다. 게다가 친환경적이어서 최근 탄소 중립 기조와도 잘 맞는다는 장점이 부각된다. 

단, 앞으로 발생할 유지관리, 운영비에 따른 경제성과 지속적인 수요 여부가 과제로 남아 있다.

무선충전 도로 기술을 잘 활용하기 위해서는 관련 인프라가 갖춰지는 것이 우선이지만 이 기술을 기존의 도로에 다시 넣는 작업은 만만치 않기 때문이다. 새로 짓는 도로는 관련 기술을 함께 깔면 되지만, 이전에 지어졌던 도로는 다시 바닥을 뜯어내고 코일을 깔아야 하므로 막대한 경제력과 노동력이 들어간다. 

그뿐만 아니라 이미 시중에 출시된 전기자동차 경우에는 구조 자체를 새롭게 바꿔야 하므로 많은 시간이 소요된다. 

무선충전 도로 관련 기술의 규격화도 필요하다. 각 기업, 제조사마다 각기 다른 방식으로 충전 기술을 발명할 경우 자칫 도로와 전기차의 충전 기술의 매칭이 되지 않을 우려가 있기 때문이다. 

한 업계 관계자는 “무선충전 도로는 12년 전 우리나라에서 처음 개발해 경북 구미 등에 건설됐지만 충전 효과가 떨어져 제대로 쓰이고 있지 않아 예산만 낭비됐다”고 지적한다.

즉, 전기차의 주행거리 확대와 편리성에만 집중한 나머지 경제성과 실제 상용화 여부는 배제한 채 기술 개발에만 열을 올리고 있다는 것.

이에 전문가들은 무선충전 도로 관련 기술 이외에 전기차 지붕 위에 태양광 패널을 얹거나, 무선충전 패드 위에 주차하면 자기장이 전기를 만들어 배터리를 충전해 주는 등 다른 무선충전 관련 기술에도 집중해야 할 필요가 있음을 피력한다. 

한 업계 관계자는 “30년 전부터 무선충전 도로 관련 기술은 지속해서 보고되고 있지만, 여전히 기술력은 제자리걸음”이라며 “앞으로 전기차 수요가 많아지는 만큼 ABB가 개발한 정류장에서 충전하는 전기버스 시스템 등을 벤치마킹하는 등 보다 다양한 기술에도 눈을 돌릴 필요가 있다”고 강조한다. 

[이넷뉴스=김범규 기자] beebeekim1111@enetnews.co.kr