커화, 차세대 40kW·80kW 전기차 충전 파워모듈 출시…초고속 충전시장 공략

사회부 0 95 22시간전

최대 효율 97.5%·대기전력 0W 구현…800V 플랫폼과 메가와트급 충전 수요 대응

[한국유통신문=김도형 기자] 글로벌 전력전자·에너지 솔루션 기업 커화(Kehua)가 차세대 40kW 충전 파워모듈과 80kW VPFC 고출력 파워모듈을 선보이며 전기차 초고속 충전 인프라 시장 공략을 강화한다.

전기차 업계가 800V 고전압 플랫폼과 대형 상용 전기차, 메가와트급 충전 기술을 중심으로 빠르게 재편되는 가운데, 충전설비의 핵심 부품인 파워모듈 역시 고출력·고효율·고집적·고신뢰성 중심으로 진화하고 있다.

커화가 공개한 신제품은 최대 97.5%의 피크 효율과 대기전력 0W를 주요 경쟁력으로 내세웠다. 회사 측은 전력 변환 과정에서 발생하는 손실과 유휴시간의 전력 소비를 줄여 충전사업자의 에너지 비용과 설비 운영 부담을 낮추는 데 초점을 맞췄다고 설명했다.

40kW 모듈, 부피 줄이고 전력밀도 높여

차세대 40kW 파워모듈은 공공 급속충전소와 상업용 충전시설에 폭넓게 적용할 수 있도록 설계됐다.

커화에 따르면 이 제품은 최대 97.5%의 피크 효율과 97%의 가중 충전효율을 구현했다. 이전 세대 제품보다 부피를 약 7.5% 줄여 동일한 충전기 내부 공간에서 보다 높은 전력밀도와 유연한 시스템 구성이 가능하도록 했다.

대기전력은 기존 7.5W에서 0W로 낮췄으며 무효전력 소비도 최소화했다는 것이 회사 측 설명이다. 충전 수요가 없는 대기시간이 긴 충전소에서는 이러한 저전력 설계가 장기적인 운영비 절감에 기여할 것으로 기대된다.

높은 전력변환 효율은 열 발생과 냉각 부하를 낮추는 데도 유리하다. 다만 실제 에너지 절감 효과는 충전기의 가동률과 부하율, 외부 온도, 냉각방식 및 시스템 구성 등에 따라 달라질 수 있다.

80kW VPFC 모듈, 메가와트급 충전환경 겨냥

신형 80kW VPFC 파워모듈은 고속도로 급속충전소와 상업용 충전 허브, 전기버스·트럭 차고지 등 고출력 충전환경을 겨냥했다.

이 제품에는 전력 손실과 발열을 줄이는 데 유리한 실리콘카바이드(SiC) 전력반도체가 적용됐다. 회사가 발표한 최대 피크 효율은 97.5%, 가중 충전효율은 97%다. 대기전력 0W와 무효전력 소비 억제 기능도 갖췄다.

VPFC 기술은 충전 과정에서 전력 품질을 안정적으로 관리하고 시스템 효율을 높이는 데 활용된다. 80kW급 단일 모듈을 적용하면 동일한 충전기 출력을 구현하는 데 필요한 모듈 수를 줄일 수 있어 충전기 내부 구조와 배선, 유지관리 체계를 단순화하는 데 도움이 될 수 있다.

다만 메가와트급 충전시스템의 성능은 파워모듈의 정격출력만으로 결정되지 않는다. 전력계통과 배전설비, 버스바, 접촉기, 냉각장치, 케이블, 커넥터 등 충전시스템 전반의 설계와 안전성이 함께 확보돼야 한다.

영하 40도부터 영상 75도까지 대응

커화는 80kW VPFC 모듈이 영하 40도부터 영상 75도까지의 폭넓은 온도 범위에서 작동하며, 영상 55도에서도 출력 저하 없이 정격출력을 유지하도록 설계됐다고 밝혔다.

양면 포팅 기술을 적용해 내부 핵심 부품을 외부 환경으로부터 보호하고, 분진과 습기, 부식 등 충전설비의 장기 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있는 요인에 대한 대응력을 높였다. 작동 소음은 최저 55dB 수준으로 설계해 도심과 상업시설 등 소음 관리가 필요한 환경에서의 활용 가능성도 고려했다.

회사 측은 해당 모듈이 EMC Class B와 전기차 직류 충전시스템 관련 국제표준인 IEC 61851-23:2023의 요구사항을 충족한다고 설명했다. 다만 공개된 발표자료에는 독립기관의 시험성적서와 인증서, 전체 출력전압·전류 범위 등 세부 자료가 포함되지 않아 실제 도입 단계에서는 관련 인증과 성능자료를 별도로 확인할 필요가 있다. CharIN 발표 자료

충전 인프라 경쟁, 출력 넘어 운영 효율로 확대

이번 신제품은 전기차 충전시장의 경쟁축이 단순한 최대출력에서 전력변환 효율과 공간 활용성, 내환경성, 소음, 유지관리 비용 등 충전시설의 전체 생애주기 성능으로 확대되고 있음을 보여준다.

특히 고출력 모듈을 기반으로 충전기 한 대당 부품 수를 줄이고 전력밀도를 높이면 충전사업자는 제한된 공간에서 더 높은 출력을 확보할 수 있다. 반면 시스템 장애 시 출력 손실 범위와 예비 모듈 운용, 정비 편의성 등은 실제 충전기 설계 과정에서 함께 검토해야 할 과제다.

커화는 38년간 축적한 전력전자 기술을 바탕으로 파워모듈과 직류충전기, 고출력 충전시스템, 메가와트급 충전 솔루션, 태양광·에너지저장장치·충전 융합 솔루션 등을 공급하고 있다.

커화 관계자는 이번 제품군을 통해 초고속 충전과 상용차 충전, 향후 메가와트급 충전시장에 필요한 고효율·고신뢰성 전력변환 기반을 제공한다는 구상이다.

업계에서는 전기차 충전 인프라가 대용량·고집적 구조로 전환될수록 파워모듈의 효율과 열관리, 내구성이 충전기의 수익성과 가동률을 좌우하는 핵심 요소가 될 것으로 보고 있다. 커화의 차세대 40kW·80kW 모듈이 실제 충전 현장에서 발표 성능과 운영 안정성을 입증할 수 있을지 주목된다.