요약:
전기자동차 충전 기술은 새로운 방향으로 발전하고 있습니다. 일본 혼다자동차가 전기차가 주행 중 무선으로 전력을 수확할 수 있는 기술을 개발하고 있다. 무선전력전송 장비를 도로에 내장해 차량이 특별히 개조된 도로 구간을 주행하는 동안 정지하거나 충전선에 연결하지 않고도 배터리를 충전할 수 있다. 이 시스템은 일반 승용차뿐만 아니라 대형 상용 전기차에도 적용해 물류 운송 차량의 충전 대기 시간을 단축할 계획이다.
혼다 연구개발부서인 혼다 기술연구소는 일본 다이세이 건설(주), 다이세이 로드(주)와 함께 동적 무선 전력 전송 도로 시스템에 대한 기본 기술 세트를 공동 개발했다고 5일 밝혔다. 이 시스템은 자기 결합 무선 전력 전송 기술을 사용하며, 영어 이름은 Dynamic Wireless Power Transfer, 줄여서 DWPT이다. 3사는 2027회계연도부터 공공도로에서 관련 실증시험을 실시할 계획이다. 일본의 2027회계연도는 2027년 4월 1일부터 시작된다.
동적 무선충전 시스템은 차량을 충전소에 주차한 후 케이블을 통해 배터리에 전력을 전달하는 기존 방식과 달리, 전력 전송 장비를 도로 내부에 설치하고 해당 수신 장치를 차량 하단에 설치하는 방식이다. 이 시스템이 장착된 도로 구간을 차량이 통과하면 도로 위의 송신 장치와 차량 탑재 수신 장치가 자기장 결합을 통해 무선 전력 전송을 구현하고, 수신된 전력은 차량 배터리로 전달됩니다.
이는 향후 전기차의 에너지 보충방식이 더 이상 주차요금에만 전적으로 의존하지 않을 수 있다는 의미다. 차량이 무선 전원 공급 장치가 장착된 도로를 자주 주행하는 경우 일상 주행 중에 전기 에너지의 일부를 지속적으로 확보하여 충전을 위한 주차 빈도를 줄일 수 있습니다. 이 기술은 장기간 작동하고 주행 거리가 긴 상용차에 특히 매력적입니다.
그러나 이 시스템은 단순히 아스팔트 도로 아래 설치된 거대한 무선충전 패드가 아니라, 서로 협력하는 여러 기기로 구성된다.
전체 시스템에는 주로 접지 DC 전원 공급 시스템, 도로의 접지 구성 요소, 차량 섀시에 설치된 온보드 구성 요소가 포함됩니다. 지상 전원 공급 시스템은 전기 에너지를 공급하는 역할을 담당하고, 도로의 접지 구성 요소는 전송 코일을 통해 전력을 전송하는 역할을 하며, 온보드 구성 요소는 전기 에너지를 수신하여 배터리로 전달하는 역할을 담당합니다.
Honda 개발의 중요한 특징은 인버터와 송신기 코일을 단일 도로 내장형 장치에 통합한 것입니다. 이러한 장치 여러 개가 DC 라인을 통해 연결되어 도로 무선 전원 공급 시스템을 형성합니다. Honda가 공개한 정보에 따르면, 이 회사가 이 구조를 사용하는 동적 무선 전력 전송 장치를 공개적으로 시연한 것은 이번이 처음입니다.
DC 배전 구조를 채택해 도로 내부 배선 레이아웃을 단순화하고 필요한 부품과 공사 공수를 줄일 수 있다. 동시에 지상 DC 전원 공급 시스템은 이동 중인 전송 장치와 협력하여 더 빠른 응답과 더 안정적인 출력으로 고전력 무선 전력 전송을 달성할 수 있습니다.
도로 건설도 이 기술을 실제로 적용하는 데 핵심입니다. 전통적인 도로 전력 공급 시스템이 대규모 도로 개축을 필요로 하는 경우 높은 건설 비용, 긴 교통 중단 시간, 그에 따른 유지 관리 어려움 등의 문제에 직면할 수 있습니다. 따라서 Honda와 파트너는 기존 도로에 장비를 설치하는 방법을 구체적으로 고려했습니다.
공개된 설계에 따르면 도로 건설 작업자는 기존 노면을 밀링하고 결과 공간에 무선 전원 공급 장비를 내장한 후 후속 공사를 통해 노면을 복원할 수 있습니다. 또한 시스템은 장비 설치의 적응성을 향상시키기 위해 밀링 후 노면의 불규칙성을 해결하기 위한 적절한 조치를 취합니다. DC 배전 구조는 도로 구간에 매립된 배선을 단순화할 수 있어 향후 정기적인 도로 개량 사업과 연계해 장비 설치나 업그레이드가 완료될 것으로 예상된다.
이 시스템의 또 다른 초점은 대형 상업용 전기 자동차에 대한 적응성입니다. 화물차의 운행 효율성은 충전 시간과 직결되는 경우가 많기 때문에 혼다는 먼저 물류 및 운송 분야에서 동적 무선 충전 기술의 실용화를 추진하고자 합니다.
일반 자가용 자동차의 경우 차량은 하루에 수십 킬로미터만 이동할 수 있으며, 야간 충전을 위해 주차하거나 공공 충전소에서 충전하는 것이 일반적으로 수요를 충족할 수 있습니다. 그러나 장거리 화물 트럭의 경우 충전을 자주 중지하면 운송 효율성에 영향을 미칩니다. 고속도로나 화물 간선에 무선 전원 공급 장치를 배치할 수 있다면 트럭은 주행 중에도 지속적으로 전력을 보충할 수 있어 충전을 위해 정지하는 데 필요한 시간이 줄어듭니다.
또한 차량이 도로 일부에서 계속 전력을 공급받을 수 있다면 자동차 제조업체는 향후 차량에 필요한 배터리 용량을 재평가할 수 있습니다. 고정된 경로를 운행하는 상용차의 경우, 경로를 따라 안정적인 무선 전원 공급 시설이 있다면 전체 여행을 대용량 배터리에만 전적으로 의존할 필요는 없을 수도 있습니다. 그러나 이 모델이 실제로 차량 비용을 절감할 수 있는지 여부는 여전히 도로 범위, 전송 효율성, 장비 투자, 차량 작동 방법 등 많은 요소에 달려 있습니다.
Honda는 도로에서 동적 무선 충전을 시도한 최초의 회사는 아닙니다. 최근 몇 년 동안 유럽, 미국 및 기타 지역에서 연구원과 기업이 무선 전력 전송 장비를 도로 표면이나 아래에 설치하려고 시도함에 따라 여러 유사한 프로젝트가 나타났습니다.
프랑스에서 Electreon은 고속도로 운영업체인 VINCI와 협력하여 파리 근처 약 1.5km에 달하는 고속도로에서 내장형 무선 충전 시스템을 테스트했습니다. 테스트에 참여하는 차량에는 트럭, 밴, 승용차 및 버스가 포함됩니다. 초기 테스트 보고서에 따르면 시스템의 최대 전력 전송 전력은 300kW를 초과합니다.
미국 디트로이트에도 무선충전 기술이 적용된 공공도로가 건설됐고, 자동차 제조사 스텔란티스(Stellantis)도 이탈리아 전용 테스트 도로에서 유도형 무선충전 시스템을 검증했다. 영국도 전력 공급 시설을 통해 전기 자동차의 주행거리를 향상시키기 위해 전기 고속도로 솔루션을 모색했습니다.
이러한 프로젝트는 도로 무선 충전이 단지 개념 단계에 머무르는 아이디어가 아니라 관련 기술이 다양한 수준의 실제 테스트에 진입했음을 보여줍니다. 그러나 다양한 프로젝트에서 사용되는 장비 구조, 전송 전력 및 작동 환경이 다르기 때문에 테스트 결과가 동일한 수준에 도달하는 모든 도로 무선 충전 시스템과 직접적으로 동일할 수는 없습니다.
Honda도 다음으로 대규모 테스트 단계에 들어갈 예정입니다. 회사가 발표한 계획에 따르면 파트너들은 2026년 하반기에 특별 시험 구간을 구축해 동력 전달 성능, 장비 안전성, 시스템의 장기 내구성 등을 평가할 예정이다.
테스트 내용에는 전자기장 누출 제어, 도로 내장 장비의 구조적 신뢰성, 반복적인 차량 충돌 후에도 시스템이 계속 정상적으로 작동할 수 있는지 여부가 포함됩니다. 내구성 테스트에서는 단일 휠의 기준 하중이 49kN인 백만 휠 하중에 해당하는 테스트 조건을 사용합니다. 연구원들은 이를 이용해 차량의 무게와 도로 운행 환경의 영향을 장기간 받은 후에도 장비가 여전히 안정적인 작동을 유지할 수 있는지 평가할 예정이다.
도로에 설치되는 전기 장비의 경우 장기 운반 능력은 무시할 수 없는 문제입니다. 도로는 반복되는 차량의 굴러감, 온도 변화, 강우 등의 환경적 요인을 견뎌야 하며, 내장된 무선 전원 공급 장치는 구조적 강도를 보장할 뿐만 아니라 안정적인 전력 전송 성능을 유지해야 합니다. 장비가 손상되면 전원 공급에 영향을 미칠 뿐만 아니라 도로 유지 관리 비용도 증가할 수 있습니다.
전자파 안전성도 엄격하게 검증해야 합니다. 무선 충전은 에너지를 전송하기 위해 자기장을 사용하므로 시스템은 도로 주변의 전자기장 분포를 제어하고 차량, 도로 사용자 및 주변 장비에 대한 잠재적 영향을 평가해야 합니다. 전원 공급 성능, 구조적 내구성, 전자파 안전성 등 측면에서 검증을 거쳐야 해당 기술이 더 넓은 범위의 공공 도로 애플리케이션에 적용될 수 있습니다.
또한 후속 테스트에서는 시스템이 최대 동력 전달 출력인 150kW에 도달할 수 있는지 여부를 평가하고 차량이 더 높은 주행 속도에서도 안정적으로 동력을 받을 수 있는지 확인합니다. 이 전력 수준은 혼다가 추가로 검증할 계획인 목표이며, 차량이 모든 도로 조건에서 지속적으로 150kW의 무선 충전 전력을 얻을 수 있다는 것이 입증되었다는 의미는 아닙니다.
3사는 혼다, 다이세이 건설, 다이세이 로드의 공동 연구 개발 외에도 일본 동일본 고속도로 공사가 추진하는 '다테야마 프로젝트'에도 참여할 계획이다. 이 프로젝트는 일본 회계연도 2027년부터 지바현 다테야마 고속도로에서 동적 무선 전력 전송 기술의 실증 테스트를 실시할 계획이다.
혼다는 또한 2026년 10월 일본 지바현에서 개최되는 일본 모빌리티 쇼 비즈위크(JAPAN Mobility Show Bizweek), 10월 19일부터 23일까지 대한민국 강릉에서 개최되는 2026 국제 지능형 교통 시스템 세계 회의(International Intelligent Transportation System World Congress) 등 여러 산업 행사에서 관련 연구 개발 결과를 선보일 계획입니다.
기술적 전망이 주목을 받았음에도 불구하고 도로 무선 충전이 대규모 상업적 운영에 실제로 적용되기까지는 여전히 많은 실질적인 문제에 직면해 있습니다.
첫째는 공사비이다. 일반 충전 파일과 비교하여 동적 무선 충전은 차량에 특수 수신 장치를 장착해야 할 뿐만 아니라 도로에 전송 장비를 배치하고 전원 공급 라인을 연결하며 해당 전력 제어 시스템을 구축해야 합니다. 장거리 주행 중에 차량이 계속해서 전기에너지를 얻으려면 도로의 상당 부분을 개조해야 하며, 초기 투자 비용도 상당할 수 있습니다.
두 번째는 에너지 전달 효율이다. 무선 전력 전송은 필연적으로 에너지 손실을 수반하며, 차량 속도, 코일 간 거리, 도로 장비 배치 등의 요인이 실제 전송 효과에 영향을 미칠 수 있습니다. 시스템이 더 높은 피크 전력을 달성할 수 있다고 해서 차량이 전체 주행 과정에서 이 전력으로 안정적으로 충전할 수 있다는 의미는 아닙니다.
세 번째 문제는 인프라 범위입니다. 일부 도로 구간에만 무선 전원 공급 장비가 장착된 경우에도 차량은 다른 도로 구간을 완성하기 위해 배터리에 의존해야 합니다. 따라서 동적 무선 충전은 화물 간선, 고속도로 또는 기타 교통량이 많은 도로에 충분히 연속적인 전원 공급 네트워크가 형성되는 경우에만 차량의 에너지 보충 방식을 크게 바꿀 수 있습니다.
마지막으로 운영 모델도 다루어야 합니다. 도로 건설, 장비 설치, 유지 관리 및 전원 공급에는 모두 자본 투자가 필요합니다. 미래에 이러한 비용을 정부, 고속도로 운영자, 물류 회사 또는 에너지 회사가 부담할지 여부와 차량 사용자가 얻은 전기 비용을 지불하는 방법은 이 기술의 상업적 실행 가능성에 영향을 미칠 것입니다.
응용 시나리오의 관점에서 동적 무선 충전은 먼저 유선 및 고주파수 작업이 포함된 물류 및 운송 분야에서 역할을 할 수 있습니다. 모든 도로를 종합적으로 재구축하는 것과 비교할 때 혼잡한 화물 통로, 물류 허브 근처 또는 대형 상용차가 자주 이동하는 구간에 장비를 우선적으로 배치하는 것이 안정적인 수요를 창출하고 인프라 활용도를 향상시키는 데 더 쉬울 수 있습니다.
Honda는 이 시스템의 공식 상용화 일정을 발표하지 않았으며 대규모 배포에 필요한 구체적인 비용과 최종 에너지 전송 효율성도 제시하지 않았습니다. 따라서 현 단계에서는 본격적인 대중화를 앞둔 성숙한 충전 솔루션이라기보다는 기본 기술 개발을 완료하고 추가 검증 단계에 접어든 연구개발 프로젝트로 보는 것이 더 적합하다.
후속 테스트를 통해 시스템이 신뢰할 수 있는 높은 전력 출력, 충분한 에너지 전송 효율성 및 낮은 유지 관리 요구 사항을 갖추고 있음을 입증할 수 있다면 도로 무선 충전은 전기 자동차에 에너지를 보충하는 새로운 방법을 가져올 수 있습니다. 특히 대규모 상용 전기차의 경우 주차 충전 시간 단축, 차량 활용도 향상, 심지어는 초대형 배터리 의존도를 낮추는 것도 모색해볼 만한 방향이 될 수 있다.
그러나 이 기술이 전기차 산업을 실제로 변화시킬 수 있는지 여부를 결정하는 것은 단순히 주행 중 충전이 가능한지 여부가 아니라, 도로 건설 비용, 에너지 효율성, 장비 내구성 및 비즈니스 운영 모델이 지속 가능한 균형을 형성할 수 있는지 여부입니다. 향후 몇 년 동안 Honda와 파트너의 도로 테스트는 이 기술의 실제 가치를 판단하는 데 더욱 중요한 기반을 제공할 것입니다.
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