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[EV 충전 인프라 개발 및 보급③] 급속충전기 설치 시 유의점 및 법령화의 개요
2014년 3월 4일 (화) 00:00:00 |   지면 발행 ( 2014년 3월호 - 전체 보기 )

[EV 충전 인프라 개발 및 보급③]
급속충전기 설치 시 유의점 및 법령화의 개요


일본에서는 EV의 보급 및 충전 인프라 정비 관련 여러 관계부처와 협의회, 그리고 기업의 협력하에 급속충전기 설치의 표준화 및 법령화가 진행되었다. 본고에서는 일본의 급속충전방식인 CHAdeMO 방식의 EV 충전설비의 도입 및 법규제의 개요, 그리고 급속충전기의 설치 사례를 통해 급속충전기의 설치 환경 및 설치공사 시의 유의사항에 대해 살펴본다.
 
번역·정리 김대근 기자

전세계적으로 지구 온난화 방지를 위한 CO₂절감 노력이 지속적으로 전개되고 있다. 이러한 가운데 일본에서는 운수 부문의 CO₂배출량이 약 20%를 차지하고 있어 저탄소 사회 실현을 위한「수송전화(輸送電化)의 추진」이 유력한 해결책으로 떠오르고 있다. 그 중에서도 주행 중에 CO₂를 배출하지 않는 전기자동차(이하, EV)는 대폭적인 CO₂절감 방안의 핵심이 된다. EV의 보급을 촉진하기 위해서는 충전 인프라의 정비가 필수적이며, 현재 EV의 충전방식으로는 일반적으로 급속충전방식, 보통충전방식, 비접촉 방식 및 배터리 교환방식이 알려져 있다. 본고는 일본의 급속충전방식인 CHAdeMO 방식의 EV·충전설비의 도입 및 충전 서비스 검토 시 도움이 되는 설치공사의 기술정보 및 법규제 등의 개요에 대해 정리했다. 특히 동일본 대지진 발생 이후 휘발유의 공급이 끊기면서 구호를 위한 이동수단의 확보가 곤란해진 가운데 EV가 매우 큰 역할을 했다. 본고에서는 EV 충전의 일익을 담당했던 CHAdeMO 방식의 급속충전기 설치 사례에 대해서도 정리한다. 이 집필에 있어서는 CHAdeMO 협의회의《전기자동차용 급속충전기 설치·운용에 관한 안내서》를 참고로 하였다.

CHAdeMO 방식의 특장점
현재 시판되고 있는 전기자동차에는 배터리 상태를 늘 모니터링하는 ECU(Electronic Control Unit)가 탑재되어 있다. CHAdeMO 방식의 급속충전기는 ECU가 충전 중 배터리 상태를 항상 모니터링함과 동시에 그때그때의 배터리 상태에 맞게 충전에 필요한 전류치를 계산하여 충전 케이블에 설치된 통신선에 의해 충전기에 통지하는 직류 전류를 공급한다. 또한 CHAdeMO 방식의 급속충전기는 전원공사 비용의 절감을 도모하기 위해 소용량의 충전기도 시판화하고 있다.


설계·공사
전력수급계약의 확인(종별·계약용량의 확인)
⑴ 고압전력계약
계약전력이 50㎾ 이상인 경우에는 고압전력계약을 하며, 전력회사에 고압 공급을 신청한다.(보다 상세하게는 전력회사와 상담 요망) 빌딩·상점·백화점·슈퍼마켓·공장 등 고압의 전력계약에서는 복수의 메뉴와 전력회사에 따라 그 내용이 달라지므로 계약종별 및 계약용량, 요금메뉴 등을 전력회사에 확인하고 협의한 후에 신청할 필요가 있다.

⑵ 저압전력계약
계약전력이 50㎾ 미만의 경우에는 저압전력계약을 하며, 전력회사에 저압 공급을 신청한다.(보다 상세하게는 전력회사와 상담 요망) 전력회사에서 정한 전기공급의 약관에 따라 1구내를 1수요장소*로 하고, 급속 충전기를 설치한 후의 전등 계약용량과 동력 계약전력의 합계가 50㎾ 미만인 주차장 등지에 적용 가능하다.

*원칙적으로 1구내를 이루는 것은 1구내를 1수요장소로 하고, 1수요장소에 대해 1수급계약을 맺는다. 따라서 급속충전기는 해당 수요장소의 기타 전기설비와 함께 1수급계약을 맺는 것이 원칙이지만, 향후 특례적 조치로서 복수계약이 체결될 가능성도 있다.

전원설비 용량의 조사
⑴ 탁상검토
전원설비 용량의 조사 시에는 단선 결선도에 의한 동력 변압기의 용량 확인 및 각 뱅크 부하설비의 총계를 확인한다. 부하용량에서 최대수요전력을 예측하고 급속충전기를 추가해도 변압기 용량을 만족하는 뱅크가 있는지를 확인한다. 또 MCCB의 예비회로 또는 설치할 공간이 있는지를 확인할 필요성이 있다.

※ 급속충전기에는 누전차단기가 설치되어 있기 때문에 내부의 단락 및 지락보호보다는 전원 케이블의 보호를 목적으로 MCCB를 설치한다.
※ MCCB(배선용 차단기): Molded-Case Circuit Breaker

⑵ 수변전 설비(현지)의 조사
최종적인 판단은 수변전 설비의 부하전류 또는 순시기록을 확인해서 판단할 필요가 있다. 현지조사에서는 다음의 사항을 확인한다.
a. 디맨드(최대전류치 <적색>) 표시 확인
b. 순시기록의 확인
c. 현지계측

⑶ 급속충전기의 입력 50㎾ 확보
동력 변압기의 증강공사는
① 실부하전력㎾ + 50㎾ <동력변압기 용량
⇒ 용량적으로 설치 가능
② 실부하전력㎾ + 50㎾ >동력변압기 용량
⇒ 변압기의 용량 증설이 필요
 
변압기의 용량 증설이란 기설 변압기를 용량이 큰 변압기로 교체 또는 동력 변압기를 증설하는 것이다. 변압기의 증설에 있어서는 고압개폐기 및 저압 동력반의 신설이 필요한 경우가 있다.

⑷ MCCB의 조사
저압 동력반에 예비 MCCB의 유무를 확인한다. 예비회로가 있고, 조건에 맞는 용량의 MCCB가 설치되어 있는 경우에는 급속충전기용으로 사용할 수 있다. 예비회로가 없는 경우에는 이미 사용하고 있는 MCCB의 실부하전류를 단선 결선도 및 실측정으로, 또는 기기의 명판에서 부하용량을 파악한다. 다른 예비 MCCB가 있으면 부하의 교체를 실시하고 MCCB가 설치 가능한 공간이 있으면 MCCB를 증설한다.
 
※ MCCB의 용량은 배전반 용량 및 열량의 관계에서 각각의 배선 설계로 용량이 변하기 때문에 주의가 필요하다.
 
전원 케이블 포설 루트의 검토
⑴ 전원 케이블 포설 루트의 검토
급속충전기의 전원배선은 수변전소가 옥내(옥상)에 있는 경우와 옥외에 있는 경우의 2가지 패턴으로 크게 구분되며, 위치에 따라 배선 루트를 검토할 필요가 있다.
 
⑵ 공사 시공방법의 검토
급속충전기의 전원배선공사는 전원 케이블 포설 루트의 조건에 따라 시공방법을 선택 또는 조합하여 실시한다. 전원배선공사의 주요 시공방법은 다음과 같다.
a. 금속관 공사
b. 케이블 래크Cable Rack 공사
c. 매설 관로식 공사
d. 가공 전선 공사

급속충전기의 설치 환경
⑴ 설치 환경의 유의점
급속충전기는 현재 서비스 스테이션(SS: Service Station) 및 고속도로의 PA·SA(Parking Area·Service Area), 대형 상업시설, 지방자치단체 청사 등에 설치되어 있으며, 앞으로도 공공 충전 인프라로서의 설치가 진행될 것으로 전망된다. 불특정 다수가 사용하는 환경에 설치되기 때문에 이용자에게 있어 안전 및 편리성 그리고 환경 등에 유의하여 설치장소를 선정할 필요가 있다.
 
⑵ 급속충전기의 설치에 필요한 공간
급속충전기의 설치에 필요한 공간은 △시공에 필요한 공간 △보수에 필요한 공간 △흡배기에 필요한 공간으로 급속충전기의 취급설명서에 기재되어 있지만, 제조업체가 권장하는 공간을 확보하지 못 했더라도 조건에 따라서는 설치가 가능한 경우도 있기 때문에 보다 자세한 내용은 제조업체에 문의한다.
 
⑶ 급속충전기 설치에 따른 부대설비
충전 시에는 전기자동차를 가까이에 대고 조작해야하므로 충돌 방지책 마련이 요망된다. 대표적인 것으로서는 차량의 통행금지 표지 및 폴Pole 등이 있다.

급속충전기의 설치공사
⑴ 설치공사 비용
설치공사의 비용은 △수변전 설비의 신설 또는 증설의 필요 여부 △수변전 설비에서 급속충전기 설치 장소까지의 거리 △배관경로 굴착의 필요 여부 등에 따라 달라지기 때문에 견적에 대해서는 전문 공사업자에게 조사를 의뢰할 필요가 있다.
 
⑵ 설치공사의 유의사항
급속충전기 본체의 설치공사에 대한 유의사항을 아래에 기술한다.
 
a. 급속충전기 설치 인상의 조건 검토
급속충전기에 대한 침수대책으로서 기초를 GL면 보다 약간 높게 설치하는 것을 권장하고 있지만, 위치가 너무 높아지면 급전 커넥터를 다루기 힘들어지거나 화면 등이 잘 보이지 않게 되므로 주의가 필요하다. 통상은 GL+50~100㎜ 정도를 권장하고 있다.
 
b. 급속충전기 설치 시 기초공사의 조건
급속충전기는 튼튼한 기초에 앵커 볼트Anchor Bolt로 고정 가능할 것을 전제로 하고 있다. 기본적으로 아래의 지침 및 매뉴얼에 따라 시공하는 경우에는 기초 볼트 및 시공 앵커의 종류는 문제 삼지 않는다. 또 앵커 볼트의 구체적인 크기는 제조업체의 모델에 따라 달라지므로 그때마다 수시로 확인할 필요가 있다.
① 건축전기설비의 내진설계·시공 매뉴얼(사단법인 일본전설공업협회)
② 건축설비 내진설계·시공지침(재단법인 일본건축센터)

⑶ 설치사례
a. 기초, 채널 베이스
채널 베이스의 표준적인 시공 사례를 <사진 1>에 나타냈다. 통상은 이와 같이 콘크리트 기초 내에 이플렉스Eflex 등의 배관으로 케이블을 설치하는 것이 일반적이다. 급속충전기는 큰 전류가 흐르기 때문에 전원 케이블이 60sq~150sq 정도가 되는 경우가 많고, <사진 2>와 같이 기초 공사에는 시간과 수고가 많이 들지만, 상혈식箱穴式및 피트Pit 방식을 적용함으로써 케이블 시공이 용이해진다. 기초 내에 케이블 루트를 확보하는 방법으로 시공하는 경우에는 굴착공사를 수반해야 하기 때문에 공사 비용이 높아진다. 인도 부근에 급속충전기를 설치하는 등 넘어질 우려가 있는 경우에는 적합하지 않지만, <사진 3>과 같이 베이스 내에 배관을 가로로 집어넣음으로써 공사비를 어느 정도 낮출 수가 있다.

b. 동일본 대지진 피해지역에서의 급속충전기 설치
동일본 대지진 발생 이후 휘발유 부족 시 구호를 위한 이동수단으로서 활약한 EV 급속충전기의 설치 사례가 <사진 4>~<사진 9>에 나타나 있다. 또한, 여진의 우려로 진도 6에 견딜 수 있는 요구사항을 만족시키기 위해 강도계산 등 충전기 제조업체인 주식회사 타카오카 제작소 관계자분들의 조언을 얻어 설치공사를 실시했다.


법령화의 개요
관련법령
⑴ 전기공작물의 종류(전기사업법 제38조)
전기사업법에서는 전기공작물을 ‘사업용 전기공작물’과 ‘일반용 전기공작물’의 2가지로 크게 분류하고 있으며, 전기사업의 목적(전력회사 등) 이외의 사업용 전기공작물은 ‘자가용 전기공작물’로 정의하고 있다.
 
⑵ 전기공사에 필요한 자격 등
(전기공사사법, 전기공사업법, 전기사업법)
급속충전기를 위한 전기 설비 설치 시 아래의 자격을 소지하지 않으면 시공할 수 없다.
a. 일반용 전기공작물 관련 전기공사 제1종 전기공사사 또는 제2종 전기공사사 면허를 교부받은 자
b. 자가용 전기공작물(500㎾ 이상 제외) 관련 전기공사
제1종 전기공사사 면허를 교부받은 자

또 일반용·자가용 모두 전기공사업을 경영하는 자에 대해서는 전기공사업법에서 그 등록 및 규제에 따라 보안의 확보가 이루어지고 있다. 또한, 자가용 전기공작물에 대해서는 전기사업법 제43조에 있어 전기공작물의 공사·유지·운용에 대한 보안감독을 강화하고 있기 때문에 주임기술자의 선임이 의무화되어 있다.
 
소방법에 대한 대응
급속충전기는 화재예방조례에 있는 ‘변전설비’와는 성질이 다른 충전기로 새로운 카테고리로 분류되기 때문에 ‘특례 급속충전 설비기준의 특례 점검표’에서 제시하고 있는 12가지 특례요건의 항목을 모두 만족시키면, 도쿄도 화재예방조례 제11조의 규제를 적용하지 않아도 된다. 단, 12가지 항목의 특례를 받는 경우에는 신고가 필요하지만, 도쿄 소방청의 특례에 대해서는 총무성 소방청에서의 통일된 견해가 나올 때까지 잠정 운용으로 하고 있다. 또 주유소에 설치하는 경우에는 본 기준에 따르지 않고, 위험물 관계 법령의 규제를 받는다. 따라서 이 특례는 적용하지 않는다.

특수한 장소에서의 설치
(서비스 스테이션에서의 설치 사례)
서비스 스테이션(SS)에 급속충전기를 설치하는 경우에는 소방법상 위험물 취급소의 여러 가지 규제를 받는다. 따라서 급속충전기 설치 시에는 각 지역 관할 소방 본부 또는 소방서와의 상담이 필요하다.
 
⑴ 설치위치(공간)의 제약
소방법 등에 따라 다음 아래의 장소에는 설치할 수 없다.(대형의 서비스 스테이션이라도 설치 가능한 공간은 상당히 한정되어 있다)
① 급유 공터, 주유 공터
② 지하탱크 상부
③ 주유구에서 3m 이내, 통기관에서 1.5m 이내
④ 도로에서 2m 이내, 건물에서 3m 이내
⑤ 건물 및 셀프 세차의 동선
⑥ 손세차 공간
 
⑵ 부대설비의 추가
소방본부 또는 소방서의 지도에 따라 △알아보기 쉬운 장소의 충전설비라는 표시 △감시 카메라 △인터폰 △소화기 △충돌방지 폴 △옥내 신호등의 설치가 요구되는 경우가 있으며, 설치위치에 따라 방폭 대책이 요구되어 높이 설치토록 의무화하는 경우도 있다.


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