전기차 충전 손실률: ADAC가 콘센트·월박스·DC 충전을 비교하다

© A. Krivonosov / SPEEDME

배터리에 실제로 60 kWh를 채우려면, ADAC가 측정한 손실률 24.2%를 기록한 메르세데스 CLA 350 EQ는 전력망에서 약 79.2 kWh를 끌어와야 한다. 11 kW 월박스에서는 손실률이 6.9%로 줄어 약 64.4 kWh면 충분하다. 차량과 배터리는 완전히 동일하지만, 단 한 번의 충전 사이클만으로도 차이는 15 kWh에 가까워진다. 이는 새로운 ADAC 연구를 바탕으로 한 SPEEDME의 계산이다.

독일 자동차 클럽은 배터리 초기 온도 20–30 °C 상태에서 최신 전기차 5종을 10%에서 90%까지 충전하며 비교했다. 출력 2.3 kW 가정용 콘센트에서 손실률은 메르세데스 CLA 350 EQ가 24.2%, 폭스바겐 ID.7이 15.3%, 볼보 EX30이 14.2%, 르노 5 E-Tech가 13.7%, 테슬라 모델Y가 12.7%였다. 11 kW 월박스에서는 범위가 5.1–7.0%로 좁아졌다.

이 역설은 시간으로 설명된다. 차량이 연결되어 있는 동안 제어 유닛과 12볼트 전장 시스템은 계속 작동하며, ADAC의 측정에 따르면 약 100–300 W를 소비한다. 충전 시간이 길어질수록 이러한 상시 소비 전력이 차지하는 비중도 커진다. 추가 손실은 차량 탑재형 충전기가 교류를 직류로 변환하는 과정에서도 발생한다. 그래서 주행 중 소비 전력만으로는 소유자가 최종적으로 지불하게 되는 전체 전력량을 알 수 없다.

CLA는 극단적인 사례로 드러났다. 가정용 콘센트에 연결했을 때 차량 탑재형 충전기가 전류를 원래의 10암페어가 아닌 8암페어로 제한하면서 충전 과정이 한층 더 길어졌다. 11 kW에서는 같은 차량의 손실률이 6.9%까지 떨어졌는데, 이는 콘센트에서 기록한 결과의 3분의 1을 조금 넘는 수준이다. 월박스에서 가장 우수한 결과를 낸 모델은 르노 5 E-Tech로, 5.1%를 기록했다.

태양광 발전은 경제적 셈법은 바꾸지만 물리 법칙까지 바꾸지는 못한다. 출력 4.1 kW의 태양광 충전을 모사한 조건에서 차량들은 8.0%에서 12.8%의 손실을 보였다. 이는 완전한 월박스보다 나쁜 수치지만, 달리 쓸 곳이 없는 자가 발전 전력을 사용하는 경우라면 소유자 입장에서는 이러한 손실을 받아들이는 편이 오히려 이득일 수 있다.

급속 DC 충전소에서는 변환 과정이 이미 차량 밖에서 이루어지기 때문에, ADAC는 충전소 자체의 평균 손실률을 약 3%로 산정했다. 대신 배터리를 냉각하거나 가열하는 데 드는 전력이 추가로 발생한다. 0 °C 환경에서 사전 온도 조절을 하지 않은 차가운 테슬라 모델Y는 차량 내부에서 10%를 잃었고, 르노 메간 E-Tech는 8%, 폭스바겐 ID.3은 7%, 현대 아이오닉 6은 6%를 잃었다. 배터리를 미리 예열해 두면 수치는 더 낮아졌다. 바로 이 때문에 급속 충전 전 배터리를 준비해 두는 것이 충전소에 머무는 시간에 그토록 큰 영향을 미친다.

다만 사전 온도 조절이 공짜 에너지를 만들어내는 것은 아니다. ADAC는 이것이 충전소에서 발생할 비용을 그곳까지 가는 주행 구간으로 옮기는 것일 뿐이라고 강조한다. 변환과 열 준비를 모두 포함한 전체 DC 손실률은 대략 5–15%에 이를 수 있다. 따라서 가장 효율적인 충전 방식과 가장 저렴한 방식이 항상 같지는 않다. 공공 DC 요금제는 몇 퍼센트포인트의 이득을 손쉽게 상쇄해 버릴 수 있다.

가정에서의 AC 충전에 대한 결론은 더 단순하다. 별다른 이유 없이 출력을 인위적으로 낮추는 것은 대체로 득이 되지 않는다. 호환되는 차량과 월박스가 충전 과정을 더 빨리 끝낼수록 이러한 상시 보조 소비 전력이 작동하는 시간은 짧아지며, 결제한 킬로와트시는 실제로 배터리에 들어가는 킬로와트시에 그만큼 더 가까워진다.