OCPP(Open Charge Point Protocol) 개방형 서비스 플랫폼 기술 개발
전기 자동차는 말 그대로 전기를 에너지원으로 사용하는 자동차를 말합니다. 전 세계적으로 국가별 전기차 보급 활성화 정책을 내놓으며 빠르게 시장 확대 및 기술선점에 앞장서면서 전기자동차의 시대가 본격적으로 시작되고 있습니다. 2017년도에 100만대를 돌파한 전 세계 전기자동차 시장은 2025년도에는 연간 1100만대로급 성장할 것이라는 전망이 나왔고, 국내 시장 또한 연간 보급 대수가 2017년 기준 3년 만에 10배 이상 늘어 현재까지 집계된 누적 전기차 보급 대수는 약 2만 5천 대에 이릅니다. 이러한 증가 폭은 2020년에 국가 전망치 20만대는 못 미치지만, 10만대는 충분히 넘길 것으로 전망하고 있습니다. 이러한 전기차 보급 증가 수는 단순 정부 보조금에 힘입어서라기 보다는 국내/외에서 출시되는 전기차의 차량 경쟁력도 한 몫을 거두는 것으로 볼 수 있습니다. 이미 국내시장에는 현대, 기아 국내 브랜드 외에 르노, 쉐보레, BMW 등 해외 브랜드의 전기차가 다양하게 출시되어 운전자에게 선택의 폭을 넓게 해주고 있습니다.
블룸버그가 18년도 5월 21일에 발표한 ‘2018 뉴에너지 파이낸스(BNEF) 보고서에 따르면 전기차 배터리의 가격 하락으로 경쟁력을 확보한 전기자동차의 보급률은 2030년도에 3000만대로 전체 자동차 판매량의 28%에 이를 것으로 전망하고, 나라별로는 유럽에선 44%, 중국에선 41%, 미국과 일본에선 34%, 인도에선 7%, 국내에선 28% 이를 것으로 전망했는데요, 특히 인도의 전기자동차 보급률이 7%밖에 전망되지 않은 이유에서 인도 정부가 2030년 자국 내 모든 차량의 100% 전기화를 목표로 하고 있으나, 충전기와 충전소를 포함한 충전 인프라와 저렴한 전기차 모델의 부족이 인도의 시장전망치를 끌어내린 주요 원인으로 꼽고 있습니다.
이러한 수치는 성공적인 전기차 보급을 위해서는 배터리의 용량이 차지하는 전기차의 주행성능 외에도 충전 인프라가 성공과 실패를 가르는 결정적인 요인으로 분석되고 있기 때문입니다.
전기차 충전 표준
전기 자동차는 충전소에 설치된 전기 자동차 충전기를 통해 전기를 공급받습니다. 이에 전기차 충전소를 방문하게 되면 가장 먼저 선택해야 하는 것이 충전 커플러 타입입니다. 화석연료(휘발유, 경유)와 달리 전기 자동차는 차량에 따라 충전 커플러(커넥터) 타입이 다릅니다. 이는 각 차량에 적용된 충전 표준이 다르기 때문인데, 차량별 충전 표준에 대해 간략히 소개하도록 하겠습니다.
충전기는 크게 완속 충전기와 급속 충전기로 나뉩니다. 완속이란 말 그대로 충전속도가 천천히 진행된다는 뜻으로, 국내에서의 대부분의 완속 충전기는 AC 5핀 규격을 사용합니다. AC는 교류전기를 사용한다는 뜻으로 가정용 저 전압(220V)을 사용하고 평균 충전속도는 약 5~7시간입니다.
급속 충전기는 고전압 직류전기를 통해 빠르게 충전하는 방식으로 DC콤보, 차 데모, AC3상 그리고 테슬라 슈퍼차저 4가지의 충전 타입이 있습니다. DC콤보는 콤보 타입 1로 불리기도 하며, AC 5핀과 DC 2핀이 하나의 커넥터에 구성되어 있습니다. 국내 규격도 DC 콤보로 제정되어서, 쉐보레 볼트, 코나 일렉트릭, 아이오닉 일렉트릭, 니로 EV, 쏘울 EV도 해당 표준을 사용하여 충전합니다.
국내 충전인프라 현황
국내 전기차 충전사업자는 공공기관인 환경부 산하의 한국환경공단과 포스코ICT, 한충전 등 8개의 민간사업자(대영 채비대영채비, 파워큐브, 에버론에버온, 지엔텔, 제주 전기차 서비스, KT)가 운영하고 있습니다.
2018년도 환경부 자료에 의하면 전국에 설치된 충전기 수는 총 8 693(급속 2,709개, 완속 5,984개)개로 집계되고 있으며, 특히 특히 한국환경공단은 지자체와 환경부 충전기 외에 8개의 민간사업자와 전산통합을 통해 공공 충전기와 민간충전기를 공동으로 이용할 수 있는 체계를 주도적으로 추진하고 있습니다
환경부가 전기차 사업을 주도하고 있지만, 민간사업자와 같은 표준을 사용한다는 의미는 아닙니다. 환경부는 환경부 자체에서 정의한 충전기 운영 프로토콜을 통한 중앙시스템과 충전기 간의 기술 표준을 가지고 있으며, 한전이나 포스코ICT도 자체 충전기 운영 프로토콜을 정의하여 적용 및 운영하고 있습니다.
전기차 충전 사업자는 자사의 충전서비스를 이용하는 전기 자동차 운전자에게 회원 가입 및 결제(/회원)카드를 발급합니다. 이를 통해 최초 충전 시도 시 충전기를 통해 회원카드를 통해 회원임을 인증하고, 충전요금을 정산받게 됩니다. 그렇다면, 운전자가 방문하는 충전소마다 각각의 충전사업자용 회원카드가 별도로 있어야 할까요?
이는 로밍(Roaming)이라는 회원, 정산정보 통합이라는 기술을 통해 모든 충전사업자는 자기 회원이 아니더라도 충전을 받을 수 있게끔 상호 간의 회원정보 및 충전정보(/정산정보)를 교환하게 됩니다. 이렇게 되면 운전자는 언제 어디서 충전하더라도 자신이 가입한 충전 서비스를 통해 통합 정산을 받게 됩니다. 국내에서는 환경부가 각 충전사업자 간에는 회원정보 및 충전정보를 공유하여 사업자 간에 정산할 수 있는 전산통합이 이뤄져 있는 만큼 국내 어디서라도 편리한 충전 서비스를 받을 수 있게 됩니다.
충전기(충전소)와 중앙충전관리시스템(CPMS)간의 개방형 프로토콜 OCPP
㈜엔텔스는 한국전력연구원과 2017년도 9월부터 2019년도 1월까지 OCPP 기반의 전기차 충전플랫폼 구축 프로젝트를 수행하였습니다. 이는 충전기 제조사가 OCPP 표준을 만족하는 충전기를 제작하면 국내뿐 아닌 해외까지 판로를 개척할 기회를 획득할 수 있으며 앞으로 전기차 보급이 확대에 따른 충전 인프라의 확충에 필요한 상호 네트워크 및 정산 호환성을 위한 시스템 통합의 용이성을 보장할 수 있는 개방형 프로토콜 기반 충전 인프라 플랫폼의 필요에 의한 것입니다.
그렇다면 충전기(충전소)와 중앙충전관리시스템(CPMS)간의 개방형 프로토콜인 OCPP(Open Charge Point Protocol)은 무엇일까요. OCPP는 충전기(충전소)와 충전사업자가 운영하는 중앙시스템 간의 통신규격을 표준화한 것으로, 인증, 충전 및 충전기 관리 등 전기차 충전사업자가 서비스를 운영하는 데 필요한 데이터를 표준화하였습니다.
OCPP 표준화는 독일의 그리드 사업자들 연합인 ElaadNL에 의해 표준화가 시작되어 2009년도에 초기 버전이 발표되었고, 2014년 유럽 OCA(Open Charge Alliance)에 의해 OCPP1.5를 발표하면서 많은 사업자의 주목 및 채택을 받기 시작하였습니다. 현재는 전 세계 100여 개의 나라에서 2만 건 이상의 다운로드를 기록하여 전 세계 표준화 문서로 자리매김하게 되었습니다. (2018년도 4월 OCPP2.0을 발표)
OCPP1.5는 충전기 운영에 필요한 충전기와 중앙시스템 간의 핵심 코어 기능을 위주로 정의되었으며, OCPP1.6에서는 충전기 운영강화를 위한 트리거메시지 추가 및 전력수요예측 기반의 스마트충전이 추가되었습니다. 그리고 이번에 발표된 OCPP2.0에서는 이전 버전에서는 다루지 않았던 인증서 기반의 통신 및 스마트충전 기능 강화 그리고 IEC/ISO 15118과 연계되는 Plug&Charge를 다룹니다.
국내 최초 OCPP 기반의 전기차 충전 플랫폼 N-VnG
충전기(충전소)와 중앙충전관리시스템(CPMS)간의 통신규격을 표준화한 OCPP는 충전기의 효율적인 운영을 넘어 Grid와의 통합을 통한 에너지 로드 관리, 에너지 유통 그리고 ISO/IEC 15118의 Plug & Charge를 위한 TLS 기반의 상호 인증기능 등 이미 충전 인프라의 핵심 중앙시스템으로써의 표준을 지향해 나가고 있습니다.
엔텔스가 구축한 전기 자동차 충전 인프라 플랫폼 N-VnG는 전기자동차와 중앙시스템 간의 충전 운영에 있어서 개방적이고, 효율적인 환경을 보장하기 위해 OCPP(Open Charge Point Protocol) 표준을 기반으로 설계되었습니다. N-VnG의 코어 엔진은 OCPP1.5의 핵심 충전 표준기능뿐 아니라, OCPP1.6의 스마트충전 및 OCPP2.0의 TLS기반의 인증서 교환에 따른 인증방식 기능도 설계에 포함되었으며, 그 외 충전 운영에 필요한 다양한 비즈니스 로직을 OCPP에서 정의한 Data Transfer 형태로 담아내어, 표준 기반 위에 충전운영에 필요한 실무 기능까지 포함된 플랫폼 핵심 엔진을 내장하고 있습니다.
N-VnG는 OCPP 코어 엔진 외에 플랫폼의 핵심기능을 빠르게 연동하고, 최적화되어 구동할 수 있는 서비스 환경을 제공합니다. 성공적인 충전 인프라 구축을 위해서는 충전운영시스템과 충전기와의 연결을 넘어 분산시스템(전력) 사업자(Distribution System Operator)와 전기자동차 렌트사업자(eMobile Service Provider) 그리고 자동차 정비 및 진단서비스, 위치 기반의 지역연계사업자(Position Of Interest)와의 다양한 네트워크 연계로 확대될 수 있는 서비스가 필요합니다. N-VnG가 제공하는 N-Vn서비프레임워크를 통해서라면 다양한 충전운영서비스들을 구축하는 데 있어 필요한 N-VnG코어 기능(플랫폼 데이터 및 자원공유)을 쉽고 빠르게 사용할 수 있습니다.