충전 인프라 가속과 BEV 및 PHEV 온보드차저 전망

2021년 전기차 판매량은 반도체 부족 사태에도 불구하고 2020년 대비 30% 이상 성장할 전망이다. 유럽의 배출규제, 정부 보조금과 인센티브, 신 모델과 소비자 관심이 이를 주도할 것이다. 이에 따라 EV 성능 업그레이드, 충전 인프라의 강력한 요구와 함께 11 kW 및 더 강력한 DC 급속충전이 OBC의 표준이 되고 있다. 프로스트앤설리번의 안잔 헤만드 쿠말 애널리스트와 이야기를 나눴다.
   
글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr

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“COVID19는 소비자, 운전자 사이에서 건강과 복지, 환경친화성, 지속가능성의 중요성을 높였습니다. 전기차는 이 세 가지를 모두 제공합니다. 코로나는 많은 사람들을 통해 운전의 필요성을 다시 불러오고 운행 패턴을 변화시켰습니다. 직장에서 일하는 사람들은 주로 짧은 거리를 운행합니다. 또 집에서 대부분 시간을 보내기 때문에 차는 집이나 직장에서 충전해야 합니다. 주행거리의 불안감이 줄어들고 이것은 전기차에 딱 맞습니다.” 프로스트앤설리번(Frost & Sullivan)의 안잔 헤만드 쿠말(Anjan Hemanth Kumar) 애널리스트가 말했다.

전 세계적으로 전기차의 보급이 빨라지면서 충전 인프라의 요구, 충전 속도도 빨라지고 있다. 11 kW 온보드차저(OBC)는 플러그인 하이브리드(PHEV)에서 6~8 kW OBC가 대세가 되는 동안 전 세계 배터리 전기차(BEV)의 표준이 되고 있다. 차량 배터리 팩 크기 평균이 주행거리 증대 요구와 함께 30~40 kWh에서 60~90 kWh로 증대됨에 따라, BEV에 AC 및 DC 급속충전이 표준화 되고 있다. 22 kW OBC는 특정 모델에서 옵션으로 제공될 전망이다.
 
프로스트앤설리번은 2027년까지 최대 43 kW와 호환될 것이고, 22 kW가 옵션 사양이 되는 동안 전기차의 94.7%가 6.6 kW 및 그 이상의 OBC를 장착할 것으로 전망했다. 충전기 2대(각각 11 kW)가 차량에 장착되는 듀얼 OBC 개념도 등장할 전망이다.



2021년 EV 30% 증대
    
쿠말 애널리스트는 “COVID19가 자동차 산업에 심각한 타격을 입혔던 2020년에 전 세계적으로 승용차 판매가 2019년 대비 15% 감소했지만, BEV 및 PHEV의 전기차는 43%나 성장했습니다. 특히 유럽은 2.7배(2019년 0.59만 대, 2020년 1.4만 대) 성장했습니다”라고 말했다.
 
2019년 전 세계 플러그인 전기차 판매량(BEV+PHEV)은 중국시장에서 인센티브가 단계적으로 사라지는 악영향으로 227만 대(약 9.0%)가 판매되며 전년 대비 성장률이 최근 들어 가장 낮게 나타났지만, 지난해엔 COVID19에도 불구하고 ‘친환경 인식’이 크게 높아지면서 전년 대비 무려 43%나 늘어난 324만 대가 판매됐다. COVID19 경기침체 하에 전체 자동차 판매량이 15% 이상 감소한 것과 크게 대조됐다.
 
브랜드별로는, 50만 대를 판매한 테슬라가 1위를 차지했으며, 전기화 ‘올인’에 막 들어간 폭스바겐이 다양한 플러그인 라인업과 함께 2위를 기록했다. 지역별로는 유럽의 전기차 판매량이 140만 대, 기후변화에 대한 높은 인식과 배출규제로 2019년 대비 137% 이상 증가하면서 중국을 제치고 세계 최대 시장으로 급부상했다.

주요국별 판매량은 중국이 130만 대, 독일이 40만 대, 미국이 30만 대, 프랑스와 영국이 각각 20만 대 수준이었다.  

BEV와 PHEV는 전체 자동차 신차 시장에서 무려 4.2%를 점유했다. 게다가 올해 역시 글로벌 자동차 시장에는 150여종의 새로운 BEV 및 PHEV 모델이 출시될 전망이어서 전기차 점유율은 더욱 높아질 전망이다.
 
“프로스트앤설리번은 2021년 EV 판매량이 2020년 대비 30~40% 성장할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 규제, 특히 유럽자동차협회(ACEA)의 배기가스 배출규제 준수, 전기차에 대한 각국의 보조금과 인센티브, 새 EV 출시 및 높은 소비자 관심이 시장을 주도할 것입니다. 반도체 부족이 자동차 산업에 영향을 미치겠지만, EV에 더 큰 영향을 미치지는 않을 것으로 봅니다. 우리는 긍정적인 성장을 보고 있습니다. 2021년 4월 6일 현재 우리 협력사들에 따르면, 전 세계 240만 대의 차량이 올 반도체 부족 사태에 영향을 받을 것으로 예상됩니다.” 쿠말 애널리스트가 전망했다. 




kW별 AC OBC 전망      출처 | Frost & Sullivan



11 kW 표준화  

한편, 충전과 관련해 카 메이커의 98%는 AC 3~5 kW OBC에서 6~11 kW로 이동하고 있다. 이는 BEV의 충전 인프라 변화와 관계된다. 대부분은 2027년까지 최대 43 kW와 호환될 전망이다. 11 kW가 표준이 되고 22 kW가 옵션 사양이 되는 동안, 전기차의 94.7%가 6.6 kW와 그 이상의 OBC를 가지고, OBC 범위가 3~5 kW 사이인 모델은 극소수에 불과할 전망이다. 대개 이런 모델은 주행거리 및 패턴이 예상가능하거나 극히 제한적인 밴에 해당된다.
 
“11 kW OBC가 우세할 것입니다. 가정용 충전에서는 국가에 따라 달라지겠지만, 유럽의 주요 국가 중 다수가 최대 11 kW까지 충전할 수 있는 조항을 가지고 있어 핵심적인 역할을 수행할 것입니다. 영국의 경우는 7.4 kW로 제한됩니다. 일부 APAC 국가 및 미국에서도 마찬가지로 7.4 kW 이하의 가정용 충전을 권장할 수 있습니다. 집 밖에서 충전할 때는 11 kW가 더 빠른 충전 속도를 위해 필수가 될 것이며, 공공장소에서는 더 강력한 DC 충전 네트워크가 필요할 것입니다.”

OEM은 PHEV 모델에서 6.6~7.7 kW OBC로 전환할 것이고, 일부 OEM은 더 커진 배터리 팩에 따라 더 빠른 11 kW 옵션을 제공할 예정이다.

2027년까지 현대자동차, 메르세데스 벤츠, 미쓰비시 등은 3.7 kW에서 7.4 kW로, BMW와 폭스바겐은 3.3 kW에서 6.6 kW 혹은 11 kW(22 kW 옵션)로, 재규어랜드로버는 7.7 kW에서 11 kW로 전환할 것으로 예상된다.

프로스트앤설리번에 따르면, PHEV의 경우엔 현재 DC 충전 옵션이 있는 모델이 2~3개 불과하지만, 향후 DC 충전을 제공하는 카 메이커가 최소 8개 메이커 이상이 될 전망이다. BMW, 메르세데스 벤츠, 미쓰비시 등이 PHEV에서 DC 충전을 제공하는 메이커지만, 2~3년 내에 최대 50 kW의 DC 충전 옵션을 제공할 것으로 보인다. BMW의 M시리즈와 같은 고성능 모델이 135 kW를 제공할 가능성이 높고, 현대, 포드, 재규어랜드로버, 미쓰비시 등도 50 kW까지 높일 전망이다. PHEV 모델에서 아직 DC 충전을 지원하지 않는 폭스바겐도 50 kW에서 100 kW 이상을 지원할 것으로 보인다.
 
“PHEV의 활용은 대부분 OEM과 인센티브에 기인하는 지역적인 문제입니다. 예를 들어 미국과 중국의 PHEV 도입은 OEM 업체들이 주로 BEV를 추진하고 있습니다. 반면, 유럽의 OEM들은 단기적으로 우수한 제품 포트폴리오를 보유하고 있으며 모든 모델에 걸쳐 PHEV를 출시할 계획입니다. 많은 PHEV 모델은 인센티브 프로그램을 준수하도록 구축되었습니다. 하지만 장기적으로 BEV가 시장의 선두에 서고 PHEV가 기본적으로 단기적인 규제 준수 솔루션이 될 것입니다.” 쿠말 애널리스트가 말했다. 




주요 PHEV OEM의 OBC 전망( ~ 2027)   출처 | Frost & Sullivan



DC 비즈니스의 시작     

DC 급속충전은 BEV의 표준이 될 수밖에 없고, 대부분 OEM이 BEV에서 50~250 kW 충전 기능을 제공할 예정이다. 특히 프리미엄 OEM은 일부 모델에서 350 kW 충전에 중점을 두면서 100~250 kW를 표준 장비로 채택할 전망이다. 예를 들어, 현대자동차 아이오닉5는 800 V 시스템으로 350 kW 초급속 충전이 가능하다. 충전소만 지원한다면 72.6 kWh 배터리(롱레인지 모델)를 18분 이내에 80%를 충전할 수 있다.   

“50 kW DC 충전소는 곧 노후화될 것이 분명합니다. 더 큰 배터리와 더 긴 주행거리의 필요성으로 충전시간이 줄어들 필요가 있습니다. 이는 초고속 충전 또는 스와핑을 통해 가능합니다. 충전의 미래를 얘기하면, 120 kW 이상 DC 충전소가 설치될 것으로, 일부 지역에서는 350 kW급 네트워크가 크게 추진되고 있습니다. 현재는 이런 고속 스테이션이 경제적이지 않고 모델이 모두에게 이익일지는 아직 확실치 않지만, OEM은 다양한 비즈니스 모델을 살펴보고 서비스로서의 e모빌리티(진단, 라우팅, 예약, 서비스, 유지보수, 그린, 로밍 등)를 제공하기 시작했습니다.”

프로스트앤설리번에 따르면, 2027년까지 약 91.8%의 EV가 DC 충전 옵션을 갖게 될 것이다. 이 충전기의 58.2% 이상은 99 kW 이하가 될 것이다. 중국에서는 특히 20~40 kW의 저전력 DC 충전이 BEV에서 큰 인기를 끌고 있다.
DC 250 kW 이상은 2027년 9.8%, 100~250 kW는 23.8%가 예상되고 8.2%는 DC 충전을 제공하지 않을 전망이다. 

프로스트앤설리번은 무선충전의 경우엔 아직 초기 단계, 여전히 표준이 개발되고 있다고 했다. EMC 요구사항에 대한 우려가 있어 많은 애플리케이션에서 11 kW 미만에 있고, 프리미엄 모델 시장에 머물고 있다. 



DC 충전 인프라 전망( ~ 2027)  출처|Frost & Sullivan


PHEV OEM의 DC 충전 전략   출처|Frost & Sullivan