전기차 충전속도 비교 : 완속 급속 초급속 계산 방법

 

 

완속 급속 초급속 전기차 충전속도 충전 시간 비교 차이점, 속도 계산 방법, 테슬라 모델 3 현대 아이오닉 6 기아 EV6 비교해 봅니다.

 

 

전기차 충전 방식 개요

 

완속 충전의 정의와 특징

완속 충전은 가장 기본적인 충전 방식으로, 교류 (AC) 전원을 이용합니다.

이 방식은 전기차에 내장된 온보드차저 (OBC)를 통해 교류를 직류로 변환하여 배터리를 충전합니다.

완속 충전의 주요 특징은 다음과 같습니다.

 

• 충전 속도 : 일반적으로 3~7kW의 출력을 가지며, 충전 시간은 4~12시간 정도 소요됩니다.
• 설치 장소 : 주로 가정이나 아파트 주차장 등 장시간 주차가 가능한 곳에 설치됩니다.
• 배터리 보호 : 천천히 충전하기 때문에 배터리에 무리가 가지 않아 수명 연장에 도움이 됩니다.
• 비용 : 설치 비용이 상대적으로 저렴합니다.

급속 충전의 정의와 특징

급속 충전은 직류 (DC) 전원을 직접 배터리에 공급하는 방식입니다.

이 방식은 충전 속도가 빠르지만, 설치 비용이 높고 전력 소비가 많습니다.

급속 충전의 주요 특징은 다음과 같습니다.

 

• 충전 속도 : 50~100kW의 출력을 가지며, 30분에서 1시간 내에 80% 충전이 가능합니다.
• 설치 장소 : 주로 고속도로 휴게소, 대형 상업시설, 공용 주차장 등에 설치됩니다.
• 배터리 영향 : 빠른 충전으로 인해 배터리에 부담을 줄 수 있어, 보통 80%까지만 충전을 권장합니다.
• 충전 커넥터 : DC콤보 타입의 7핀 충전구를 사용합니다.

초급속 충전의 정의와 특징

초급속 충전은 가장 빠른 충전 방식으로, 최근 기술 발전과 함께 주목받고 있습니다.

초급속 충전의 주요 특징은 다음과 같습니다.

 

• 충전 속도 : 200kW 이상의 출력을 가지며, 일부 350kW급 충전기의 경우 18분 만에 10%에서 80%까지 충전이 가능합니다.
• 설치 장소 : 주로 대형 휴게소나 전용 충전소에 설치됩니다.
• 기술적 요구사항 : 고출력 충전을 위한 특수한 냉각 시스템 등이 필요합니다.
• 비용 : 설치 및 운영 비용이 매우 높습니다.

충전 방식별 차이점

 

• 충전 시간 : 완속 < 급속 < 초급속 순으로 충전 시간이 짧아집니다.
• 설치 비용 : 완속 < 급속 < 초급속 순으로 설치 비용이 증가합니다.
• 배터리 영향 : 완속 충전이 배터리 수명에 가장 유리하며, 급속과 초급속은 상대적으로 배터리에 부담을 줄 수 있습니다.
• 사용 상황 : 완속은 장시간 주차 시, 급속과 초급속은 장거리 여행이나 긴급 충전 시 주로 사용됩니다.

 

 

 

 

 

충전 속도 비교

 

완속 충전 속도 (3~7kW)

완속 충전은 가정이나 직장에서 주로 사용되는 방식입니다.

충전 속도는 일반적으로 3kW에서 7kW 사이입니다.

시간당 3~7 kWh의 에너지를 배터리에 저장할 수 있다는 의미입니다.

 

완속 충전의 특징

 

• 충전 시간이 상대적으로 길지만, 배터리에 부담이 적어 수명 연장에 도움이 됩니다.
• 보통 4~12시간 정도 소요되며, 100% 완충까지 약 5~12시간이 걸릴 수 있습니다.
• 주로 밤새 충전하거나 장시간 주차 시 사용하기 적합합니다.

급속 충전 속도 (50kW 이상)

급속 충전은 주로 공공 충전소나 고속도로 휴게소 등에서 볼 수 있습니다.

충전 속도는 50kW 이상으로, 완속 충전에 비해 훨씬 빠릅니다.

 

급속 충전의 특징

 

• 50~100kW의 출력을 가지며, 30분에서 1시간 내에 80% 충전이 가능합니다.
• 배터리에 직접 직류 (DC) 전력을 공급하여 빠른 충전이 가능합니다.
• 배터리 보호를 위해 보통 80%까지만 충전을 권장합니다.

초급속 충전 속도 (350kW 이상)

초급속 충전은 가장 최신의 기술로, 현재 확산되고 있는 단계입니다.

350kW 이상의 높은 출력을 자랑합니다.

 

초급속 충전의 특징

 

• 350kW급 충전기는 400km 주행에 필요한 배터리 80%를 20분 만에 충전할 수 있습니다.
• 일부 350kW급 충전기의 경우 18분 만에 10%에서 80%까지 충전이 가능합니다.
• 아직 모든 전기차가 이 속도를 지원하지는 않으며, 충전소 설치도 제한적입니다.

충전 시간 비교 (10% ~ 80%)

충전 시간은 배터리 용량과 충전기 출력에 따라 다르지만, 일반적인 경우를 비교해 보겠습니다:

 

• 완속 충전 (7kW 기준) : 약 8~10시간
• 급속 충전 (50kW 기준) : 약 1시간
• 초급속 충전 (350kW 기준) : 약 18~20분

배터리 상태, 온도, 충전기 성능 등 여러 요인에 따라 실제 충전 시간은 달라질 수 있습니다.

또한, 배터리 보호를 위해 80% 이상 충전 시 충전 속도가 현저히 감소합니다.

 

 

충전 속도 계산 방법

 

배터리 용량과 충전기 출력의 관계

배터리 용량과 충전기 출력은 충전 속도를 결정하는 두 가지 핵심 요소입니다.

배터리 용량은 보통 킬로와트시 (kWh)로 표시됩니다.

현대 아이오닉 5의 배터리 용량은 72.6 kWh입니다.

충전기 출력은 킬로와트 (kW)로 표시되며, 충전기가 얼마나 빠르게 전력을 공급할 수 있는지를 나타냅니다.

충전기 종류에 따라 다양한 출력을 가집니다.

 

• 완속 충전기 : 3~7kW
• 급속 충전기 : 50kW 이상
• 초급속 충전기 : 350kW 이상

간단히 말해, 배터리 용량이 크면 충전에 더 많은 시간이 필요하고, 충전기 출력이 높으면 충전 속도가 빨라집니다.

 

충전 시간 계산 공식

충전 시간을 대략적으로 계산하는 기본 공식은 다음과 같습니다.

 

충전 시간(시간) = 배터리 용량(kWh) ÷ 충전기 출력(kW)

 

예를 들어, 72.6 kWh 배터리를 50kW 급속 충전기로 충전한다면

72.6 ÷ 50 = 1.452시간 (약 1시간 27분)

하지만 이상적인 상황을 가정한 계산입니다.

실제로는 여러 요인에 의해 충전 속도가 달라질 수 있습니다.

 

실제 충전 속도 영향을 미치는 요인

실제 충전 상황에서는 다음과 같은 요인들이 충전 속도에 영향을 미칩니다.

 

배터리 충전 상태 (SoC)

배터리가 20~80% 충전되었을 때 가장 빠른 속도로 충전됩니다.

80% 이상에서는 배터리 보호를 위해 충전 속도가 느려집니다

 

온도

배터리와 주변 온도가 충전 속도에 큰 영향을 미칩니다.

일반적으로 20~25도 사이가 최적의 충전 온도입니다.

겨울철 낮은 온도에서는 충전 속도가 현저히 떨어질 수 있습니다.

 

차량의 충전 시스템

각 전기차 모델마다 받아들일 수 있는 최대 충전 속도가 다릅니다.

800V 시스템을 갖춘 차량은 더 빠른 충전이 가능합니다.

 

충전기와 케이블의 품질

고품질의 충전 장비를 사용하면 더 효율적인 충전이 가능합니다.

 

동시 사용 기능

충전 중 에어컨, 난방 등을 사용하면 충전 속도가 느려질 수 있습니다.

 

배터리 상태

배터리의 노후화 정도에 따라 충전 속도와 효율이 달라질 수 있습니다.

 

이러한 요인들 때문에 실제 충전 시간은 계산값과 차이가 날 수 있습니다.

대부분의 경우, 80%까지 충전하는 것이 가장 효율적이며 배터리 수명 보호에도 도움이 됩니다.

 

 

 

 

 

최신 충전 기술 동향

 

800V 시스템 도입

전기차 충전 속도를 획기적으로 개선하기 위해 많은 자동차 제조사들이 800V 시스템을 도입하고 있습니다.

기존의 400V 시스템에 비해 800V 시스템은 다음과 같은 장점을 제공합니다.

 

충전 시간 단축

800V 시스템은 400V 시스템에 비해 충전 시간을 절반 가까이 줄일 수 있습니다.

현대 아이오닉 5와 기아 EV6의 경우 10%에서 80%까지 충전하는 데 약 18분밖에 걸리지 않습니다.

 

효율성 향상

전압이 높아지면 전류가 낮아져 전력 손실이 줄어들고 효율성이 향상됩니다.

주행 거리 증가로 이어집니다.

 

무게 감소

800V 시스템을 사용하면 케이블과 기타 부품의 크기와 무게를 줄일 수 있어 차량의 전체적인 무게가 감소합니다.

 

현재 포르쉐 타이칸, 현대 아이오닉 5, 기아 EV6 등 여러 고급 전기차 모델에서 800V 시스템을 채택하고 있으며, 앞으로 더 많은 제조사들이 이 기술을 도입할 것으로 예상됩니다.

 

초고속 충전 케이블 냉각 기술

충전 속도를 높이기 위해서는 충전 케이블의 발열 문제를 해결해야 합니다.

최근 광주과학기술원 (GIST) 연구팀이 개발한 초고속 충전 케이블 냉각 기술이 주목받고 있습니다.

 

냉각 루프 활용

이 기술은 냉각 루프를 활용하여 충전 케이블을 효과적으로 냉각시킵니다.

 

과냉각 비등유동

냉각액을 끓는점 이하로 공급하여 케이블 표면에서 비등 (끓음)이 활성화되면서 효율적인 열전달이 이루어집니다.

 

충전 시간 단축

이 기술을 적용하면 100 kWh 배터리를 80%까지 충전하는 데 약 3분 20초밖에 걸리지 않습니다.

현재 가장 빠른 충전기보다 2배 이상 빠른 속도입니다.

 

이러한 기술은 전기차 충전 시스템뿐만 아니라 고속열차, 송전선 등 고전류를 전송하는 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

스마트 충전 및 로드 밸런싱 기술

전기차 보급이 확대됨에 따라 전력 그리드의 안정성을 유지하면서 효율적인 충전을 가능하게 하는 스마트 충전 및 로드 밸런싱 기술이 중요해지고 있습니다.

 

동적 로드 밸런싱

이 기술은 여러 전기차 간에 가용 전력을 효율적으로 분배하여 그리드 과부하를 방지하고 리소스 활용을 극대화합니다.

 

스마트 그리드 통합

충전기가 전력 그리드와 통신하여 전력 수요가 낮은 시간대에 충전을 유도함으로써 전체 전력 시스템의 안정성을 향상합니다.

 

사용자 맞춤형 충전

사용자의 충전 패턴, 전기 요금, 차량 상태 등을 고려하여 최적의 충전 일정을 제안합니다.

 

 

충전 인프라 현황

 

국내외 충전소 설치 현황

 

국내 현황

2024년 6월 기준으로 한국의 전기차 등록대수는 606,610대이며, 전체 충전기 수는 351,536기입니다.

전기차 1대당 약 0.58기의 충전기가 설치되어 있다는 의미로, 세계적으로 높은 수준의 충전 인프라를 갖추고 있음을 보여줍니다.

지역별로는 경기도에 가장 많은 66,338기의 충전기가 설치되어 있으며, 서울, 인천을 포함한 수도권 지역에 전국 충전기의 약 50%가 집중되어 있습니다.

인구 밀집도와 전기차 보급률이 높은 지역적 특성을 반영한 결과로 볼 수 있습니다.

 

해외 현황

글로벌 시장에서는 중국이 충전 인프라 구축을 주도하고 있습니다.

중국은 전 세계 급속 충전기의 약 85%, 완속 충전기의 약 55%를 차지하고 있어 압도적인 1위를 기록하고 있습니다.

유럽에서는 네덜란드가 8만 대 이상의 완속 충전기로 선두를 달리고 있으며, 프랑스, 독일, 영국 등이 그 뒤를 잇고 있습니다.

 

완속/급속/초급속 충전기 비율

한국의 충전기 유형별 비율을 살펴보면, 2024년 6월 기준으로 다음과 같습니다.

 

• 완속충전기 : 310,575기 (88.3%)
• 급속충전기 : 40,961기 (11.7%)

이 비율은 전 세계 평균과 비교했을 때 완속충전기의 비중이 높은 편입니다.

세계적으로는 2021년 기준 저속 충전기 (완속) 비중이 68%, 고속 충전기 (급속 및 초급속) 비중이 32%로, 한국보다 고속 충전기의 비율이 2배 이상 높습니다.

초급속 충전기의 경우, 아직 정확한 통계가 제공되지 않지만, 최근 들어 설치가 늘어나고 있는 추세입니다.

BMW 코리아는 350kW와 200kW급 급속 충전기를 포함한 다양한 유형의 충전기를 설치하고 있습니다.

 

충전 인프라 확대 계획

한국 정부는 2030년까지 전기차 420만 대 보급을 목표로 하고 있으며, 이에 맞춰 충전기도 123만 기 이상 설치할 계획입니다.

구체적인 목표는 다음과 같습니다.

 

• 2025년까지 59만 기
• 2027년까지 85만 기
• 2030년까지 123만 기 (급속 14.5만 기, 완속 108.5만 기)

이러한 계획을 통해 충전 인프라의 양적 확대뿐만 아니라 질적 개선도 함께 이루어질 전망입니다.

노후 아파트 등 전기설비 용량이 부족한 곳에는 전력분배형 충전기를 설치하고, 충전 수요가 급증하는 곳에는 이동형이나 무선형 등 신기술 충전기를 보급할 예정입니다.

 

 

 

 

 

모델별 충전 속도 비교

 

국내외 전기차 모델의 충전 성능

최근 독일의 자동차 및 에너지 컨설팅 업체인 P3 그룹이 주요 전기차 모델들의 실제 충전 테스트 결과를 발표했습니다.

이를 바탕으로 몇 가지 주목할 만한 모델들의 충전 성능을 살펴보겠습니다.

 

현대 아이오닉 6

 

• 충전 성능 : 10%에서 80%까지 18분 소요
• 특징 : 800V 시스템 적용, 350kW 초급속 충전 지원

현대 아이오닉 6은 에드먼즈닷컴이 선정한 충전 속도 1위 모델입니다.

800V 시스템을 적용하여 초고속 충전이 가능하며, 특히 현대차의 전용 충전소인 E-pit에서 350kW 초급속 충전을 지원합니다.

 

기아 EV6

 

• 충전 성능 : 10%에서 80%까지 약 18분 소요
• 특징 : 아이오닉 6과 동일한 E-GMP 플랫폼 사용

기아 EV6는 현대 아이오닉 6과 같은 E-GMP 플랫폼을 사용하여 유사한 충전 성능을 보여줍니다.

800V 시스템과 350kW 급속 충전을 지원하여 빠른 충전이 가능합니다.

 

테슬라 모델 3

 

• 충전 성능 : 10%에서 80%까지 약 40분 소요
• 특징 : 최대 250kW 충전 지원, 광범위한 슈퍼차저 네트워크

테슬라 모델 3은 자체 슈퍼차저 네트워크를 통해 최대 250kW의 충전을 지원합니다.

충전 속도는 현대나 기아의 최신 모델보다는 다소 느리지만, 광범위한 충전 인프라가 강점입니다.

 

BMW i7

 

• 충전 성능 : 10%에서 80%까지 약 34분 소요
• 특징 : 400V 시스템 사용, 최대 충전 속도 195kW

BMW i7은 400V 시스템을 사용하여 초기에는 빠른 충전 속도를 보이지만, 배터리 충전량이 30%를 넘어가면서 충전 속도가 급격히 감소하는 특징을 보입니다.

 

배터리 용량과 충전 속도의 관계

배터리 용량과 충전 속도는 밀접한 관계가 있지만, 단순히 배터리 용량이 크다고 해서 충전 속도가 느린 것은 아닙니다.

충전 속도에 영향을 미치는 요인들은 다음과 같습니다.

 

배터리 전압 시스템

 

• 800V 시스템 : 아이오닉 6, EV6 등이 채택, 더 빠른 충전 가능
• 400V 시스템 : 대부분의 전기차에서 사용, 상대적으로 충전 속도가 느림

배터리 관리 시스템(BMS)

 

• 효율적인 BMS는 배터리 온도와 충전 상태를 최적으로 유지하여 빠른 충전 가능

충전기 출력

 

• 50kW, 100kW, 350kW 등 충전기 출력에 따라 충전 속도가 달라짐

배터리 화학 조성

 

• 리튬이온 배터리의 종류에 따라 충전 특성이 다름
• 예 : LFP (리튬인산철) 배터리는 충전 속도가 상대적으로 느림

배터리 온도

 

• 적정 온도 범위 (대략 20~25도)에서 가장 효율적인 충전 가능

 

 

전기차 충전속도 FAQ

 

Q : 전기차 충전 시간은 얼마나 걸리나요?

충전 시간은 충전기 유형과 배터리 크기에 따라 다양합니다.

일반적으로 7kW 완속 충전기로 60 kWh 배터리를 완전히 충전하는 데 약 8시간이 걸립니다.

반면 350kW 초급속 충전기를 사용하면 10%에서 80%까지 약 18분 만에 충전할 수 있습니다.

 

Q : 완속충전과 급속충전의 차이점은 무엇인가요?

완속충전은 주로 가정이나 직장에서 사용되며 3~7kW 출력으로 4~12시간 정도 소요됩니다.

급속충전은 50kW 이상의 출력으로 30분에서 1시간 내에 80% 충전이 가능합니다.

 

Q : 충전기에 표시된 속도와 실제 충전 속도가 다른 이유는 무엇인가요?

충전기의 충전 속도는 최대 속도를 기준으로 표기되지만, 실제로는 표기 속도의 60~80% 정도로 출력되는 경우가 많습니다.

배터리 잔량, 외부 온도, 충전기 상태 등 다양한 요인이 영향을 미칩니다.

 

Q : 배터리를 100% 충전해야 하나요?

배터리 종류에 따라 다릅니다.

NCM 배터리 (삼원계)는 80% 선으로 충전하는 것이 좋고, LFP 배터리 (인산철)는 100% 충전해도 됩니다.

한 달에 한 번 정도는 완속으로 100% 충전하는 것이 배터리 수명에 도움이 됩니다.

 

Q : 배터리가 0%가 되면 어떻게 하나요?

배터리 잔량이 20% 이하로 떨어지기 전에 충전하는 것이 좋습니다.

완전 방전이 반복되면 배터리 수명이 단축될 수 있습니다.

 

Q : 충전 중 충전이 갑자기 멈추는 이유는 무엇인가요?

다중이용시설이나 이용자가 많은 충전기의 경우, 80% 충전 시 자동으로 충전이 종료되거나 이용 시간에 제한이 있을 수 있습니다.

 

Q : 충전 속도가 느려지는 이유는 무엇인가요?

배터리 충전량이 80% 이상이 되면 과충전 방지를 위해 충전 속도가 느려집니다.

또한 외부 온도나 충전기 상태도 충전 속도에 영향을 미칩니다.

 

Q : 집에서 충전하는 것과 공용 충전소에서 충전하는 것 중 어느 것이 더 경제적인가요?

일반적으로 집에서 충전하는 것이 공용 충전소보다 더 저렴합니다.

PSE Up & Go Electric 공용 스테이션에서는 DC 고속 충전기의 경우 kWh당 0.42달러, 레벨 2 충전기의 경우 0.28달러입니다.

 

Q : 충전 중 다른 기능 (에어컨, 난방 등)을 사용해도 되나요?

충전 중 에어컨이나 난방 등을 사용하면 충전 속도가 느려질 수 있습니다.

가능하면 충전에 집중하는 것이 좋습니다.

 

Q : 충전기 선택 시 주의할 점은 무엇인가요?

차량에 맞는 충전 타입을 선택해야 합니다.

또한 충전기의 상태를 확인하고, 사용 방법을 숙지한 후 이용하는 것이 좋습니다.

 

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