각 가정에 전기자동차 충전시설을 설치하는 것은 기본이 되었다. 조지아주의 집들은 기본적으로 240V 200A가 공급되므로 충전시설 설치에 무리가 없다. 일부 큰 집들은 400A가 들어가기도 하고, 오래전에 지은 소수의 집들은 100A 또는 150A로 되어 있기도 한데 이번 기회에 200A로 업그레이드 하는 것도 고려해볼만 하다.

 

준비물

 

• #6/3 Gauge Wire (또는 #6/2 Gauge Wire)
• 14-60R 리셉터클, 14-50R 리셉터클, 또는 Hardwire Type 충전기(#6/2 wire를 선택하면 6-60R 또는 6-50R 리셉터클)
• 60A Breaker, 또는 50A Breaker (본인 Panel 제조회사 제품으로)
• 1" (1" ~ 2") NM Sheathered Cable Clamp Connector
• 2-Gang Outlet Box (깊이가 가능한한 깊은 것으로 구입해야 함)
• Cable strap (4ft마다 전선을 고정할수 있는 수량으로), Screws
• 카운티/시티 Building Permit 신청

 

 

 

사전 지식

 

전기자동차를 제대로 충전하려면 240V 60A 또는 240V 50A의 콘센트가 필요하다. 50A도 충분하지만 새로 설치한다면 60A로 설치하는 편이 낫다.

 

현재 팔리고 있는 대다수의 Level 2 충전기는 50A 까지 지원하지만, 몇시간 이상 연속 충전을 하려면 최대 설치 용량의 80% 이내에서 사용해야 하므로, 설비를 50A로 하면 장시간 충전에는 80%인 40A 까지만 가능하다. 반면 설비를 60A로 하면 80%인 48A로 장시간 충전할 수 있다.

 

• 50A 설비 => 40A 까지 연속충전 가능
• 60A 설비 => 48A 까지 연속충전 가능

 

 

전선 선택

 

#6/3 (또는 #6/2를 써도 됨) 게이지의 전선이면 240V 60A를 사용할 수 있다. 다만 한가지 문제가 있다. 현재 인근 빅박스 스토어에서 일반적으로 팔리고 있는 #6/3 게이지의 전선은 "#6/3 NM-B" 스펙의 전선이다. NM-B 케이블은 로맥스(Romex) 케이블이라고도 불리는데 일반 가정집에서 흔히 쓰는 전선이다.

       #6/3 (또는 #6/2) NM-B Cable

• 90^oC 까지 견디도록 설계
• 60^oC 한도내에서 사용 가능 (240V 55A 가능)
• 구리선 감싼 피복: 내부는 THHN 타입 PVC + 외부 투명 피복은 Nylon
• 전선 4가닥을 감싼 외부 피복: PVC 재킷

되어 있다. 실제로는 90^oC까지 견딜수 있도록 제작은 되어 있지만, 스펙상으로는 60^oC 까지만 사용하도록 제한되어 있다. 다시말해, 실제로는 90^oC에서 75A 까지 견딜수 있는 전선인데, 스펙 제한 때문에 60^oC의 55A까지만 사용하라는 뜻이다.

 

(#6/3 NM-B 전선 구조)

 

이렇게 된 이유는, 가정에서 주로 쓰는 전선들이 1984년 이전까지만해도 60^oC 까지만 견디도록 제작되어 있었다. 그런데, 이 전선들이 고온(예: 지붕아래 Attic) 환경에서는 60^oC 가지고는 안되는 문제점이 발견되었다. 그래서 1984년을 기점으로 90^oC 가지 견딜 수 있도록 재질이 변경되었다. 이름도 NM에서 NM-B로 바뀌었다. 견딜 수 있는 온도가 높아졌기 때문에 NM-B 전선들은 NM에 비해 더 많은 전류를 흘려보낼수 있게 되었지만, "스펙"은 예전과 동일하게 남겨둬서 "설계는 90^oC까지이지만 사용은 60^oC 까지만 할수 있는" 제품이 된 것이다.

 

어쨋든 규정은 규정이므로 지켜야 한다. 

 

다른 방법은, 일반 시중에서 팔리는 #6/3 NM-B 전선말고 전기부품 전문점에 가면 #6/3 THHN Tray Cable(TC-ER 규격) 전선이라는 것을 구할 수 있다. 이 전선이 #6/3 NM-B 전선과 설계 스펙은 동일하지만, 주택에서는 75^oC까지 공식적으로 사용할수 있다. 이 전선을 사용하면 #6/3로 75^oC에서 240V 65A 까지 흘려보낼 수 있으므로 전기차 충전에 필요한 240V 60A의 설비를 할수 있다. 

      #6/3 (또는 6/2) THHN Tray Cable (TC-ER)

• 90^oC 까지 견디도록 설계
• 75^oC 한도내에서 사용 가능 (240V 65A 가능)
• 구리선 감싼 피복: 내부는 THHN 타입 PVC + 외부 투명 피복은 Nylon
• 전선 4가닥을 감싼 외부 피복: PVC 재킷

두 전선 모두 구리선을 감싼 피복은 THHN 타입의 PVC로 되어 있고, 이 피복을 투명 Nylon으로 감싼 것도 동일하고, 외부 재킷(4개위 선을 감싼 외부 피복)도 둘다 모두 PVC로 되어 있다. 여기 사용된 PVC도 모두 90^oC 까지 견디는 재질이다. 차이점이 있다면, ground 선을 종이로 감쌌냐(6/3 NM-B) 아니냐(6/3 THHN)의 차이가 있을 것 같다.

 

참고로, #6/3 THHN TC-ER 케이블을 주택에 사용할수 있는 규정은 NEC 336.10(9)에 있는데, 제너레이터나 에어컨을 위해 2017년에 추가된 문구라서 현재의 전기차 충전용으로 사용하는데는 매치하지 않는 부분이 있다 (예: Control conductor). 앞으로 재개정되면 수정되어야 할 여지가 있다.

NEC 336.10(9). In residential houses (싱글홈 또는 듀플렉스), Type TC-ER-JP cable containing conductors for both power and control circuits shall be permitted for branch circuits and feeders. Type TC-ER-JP cable used as interior wiring shall be installed per the requirements of NM-B.

현재 전기차 충전기 상황을 NEC 규정이 따라오고 있지 못하다. 아직 과도기적인 상황인데, 앞으로 개정될 규정에는 이 부분들이 해결되기를 기대한다.

 

 

리셉터클(콘센트) 선택

 

240V 60A 또는 50A 리셉터클에는 일반용 리셉터클과 커머셜용 리셉터클이 있다. 일반적으로는 가정집에서 커머셜용 리셉터클을 쓸 필요까지는 없지만, 전기차 충전용에 한해서는 고용량 전류가 밤새도록 흐르기 때문에 커머셜용을 설치해야 한다. 주로 다음과 같은 제품들이 사용된다.

 

• Hubbell 리셉터클 (14-60R 또는 14-50R): 커머셜용 리셉터클 (권장)
• Bryant 리셉터클 (14-60R 또는 14-50R): 커머셜용 리셉터클 (권장)
• Leviton 리셉터클 (14-60R 또는 14-50R): 일반용 리셉터클 (사용 권장 안함)
• Hardwire 충전기 직결 (권장)

 

위 제품들은 모두 Made in USA 제품들이다. 온라인 스토어 (아마존 같은)에서는 Made in China 제품들이 많이 유통되는데 이런 제품들은 책임소재가 불분명하고 제품 퀄리티도 낮으므로 피해야 한다.

 

#6/2 와이어를 사용한다면 리셉터클은 14-60R이나 14-50R이 아닌 6-60R 또는 6-50R처럼 구멍이 하나 적은 것을 설치해야 한다.

 

리셉터클을 거치지 않고 충전기에 곧바로 Hardwire 하는 방법을 사용할수도 있다. 예를들면, 테슬라 Gen3 충전기는 리셉터클을 거치지 않고 전선에 바로 연결하도록 되어 있다. Hardwire 방식에서는 neutral wire를 사용하지 않으므로 #6/3 대신에 #6/2 전선을 배손해도 되지만, 향후 확장성을 고려하면 비용이 약간 더 들더라도 #6/3를 배선해 놓는 것이 나을 수 있다.

 

 

(60A(좌측) 또는 50A(우측) 리셉터클. 위 사진은 Hubbell 제품으로 검정색 부분 직경이 일반 제품보다 약간 크다).

 

 

브레이커

 

60A 브레이커를 설치하는 것이 좋다. 물론 NM-B 등급이 아니라 THHN으로 된 #6/3 (또는 #6/2) 전선을 사용했을때의 경우이다. #6/3 (또는 #6/2) NM-B 전선을 사용한다면 50A 브레이커를 사용하는 것이 원칙이다.

 

 

빌딩 퍼밋

 

작업 자체는 힘든 작업은 아니지만 라이선스가 있는 일렉트리션에게 맏겨야 한다. 집 주인이 본인 주거용으로 2년 이상 사용할 집은 라이선스 없이도 DIY 할수 있지만 (O.C.G.A § 43-41-17 (h)), 고전류가 흐르는 기기이므로 충분한 지식과 경험이 필요하다. 일렉트리션에게 맡기든 DIY 하든, 모두 카운티/시티 퍼밋을 받아야 하는 작업이다. DIY로 설치할 경우 아래와 같은 Homeowner's affidavit을 제출하고 퍼밋을 받을 수 있다.

I, Gil Dong Hong, as the owner of the property located at 10 Main St, Atlanta, GA 30303 hereby request to act as the contractor and declare: I am authorized to modify the mechanical HVAC, electrical, and plumbing systems or hire Georgia licensed subcontractors to perform this work. 

 

 

설치하기

 

메인 패널에서 거라지의 충전기까지 #6/3(또는 #6/2) 전선을 배선하는 것이 가장 큰 일이다. 메인 패널이 거라지에 있으면 일이 아주 쉬워지는데, 지하실에 있는데다가 지하실 천정이 마감이라도 되어 있으면 손이 많이가는 작업이 될 수도 있다. 지하실 천정을 군데군데 오려낸 후, 전선을 배선하고, 다시 메워야 하기 때문이다. 

 

(50A짜리 브레이커를 설치한 전/후 장면. 동시에 2대의 전기차를 충전할수 있도록 2개를 설치한 예)

 

 

설치 후

 

• 각 단자가 맞게 연결되어 있는지, Hot, Ground, Neutral 전압 확인
• 전선 연결 볼트는 제대로 조여져 있는지, Torque Spec 확인
• 전선이 Clamp로 잘 고정되어 흔들리지 않고지 확인

 

을 하고, 몇주 뒤에 볼트의 조임 토크를 다시 확인하는 것이 좋다. 배선이 움직이거나 열팽창으로 인해 볼트가 헐거워 지는 경우가 간혹 있다.

 

설치후, 전기자동차를 충전하면서 발열이 있는지 IR 카메라로 검사해볼 필요도 있다. 접촉이 느슨하거나 불량이 생길 경우 해당 부위가 뜨거워질수 있다. 많은 전류를 장시간 흘려보내기 때문에 접촉이 조금만 느슨해도 발열이 생길수 있다.

 

 

GFCI (누전차단) 기능

 

2020년 이후부터는 NEC(미국전기규격) Section 210.8(F)에 전기차 충전 리셉터클도 GFCI 기능을 갖추도록 변경했다. 그런데 이런 고용량 리셉터클에 GFCI 기능을 넣으려면 비용이 많이 들어가고 ($150~$250 추가), 더 큰 문제는 GFCI 기능을 갖춘 브레이커가 단종되어 구할수 없는 경우도 많다는 점이다. 화장실 같은데서 쓰는 120V 20A용 GFCI 브레이커는 구하기 쉽지만, 240V 50A 또는 60A용 GFCI 브레이커는 요즘 모델에서나 나오지 과거에 생산되어 지금은 단종된 모델의 메인패널용으로는 생산되지도 않았다. 지은지 10년만 된 집도 구하기 힘들고 20년만 되어도 사실상 불가능하다.

 

따라서, 조지아주에서는 NEC에 Amendment를 붙여 전기차 충전 리셉터클에는 GFCI 기능을 갖추지 않아도 되도록 완화했다. 그렇다고 안전에 문제되는 것은 아니다. 전기차 충전기 자체에 GFCI 기능이 내장되어 있기 때문이다 (마치 헤어드라이기 자체에도 GFCI 기능이 내장된 것 처럼). 즉, NEC 2020 규정이 원래는

NEC 210.8(A) Dwelling Units. All 125-volt through 250-volt receptacles installed in the locations specified in 210.8(A)(1) through (A)⁠(11) and supplied by single-phase branch circuits rated 150 volts or less to ground shall have ground-fault circuit-interrupter protection for personnel.

 

NEC 210.8(F) Outdoor Outlets. All outdoor outlets for dwellings, other than those covered in 210.8(A)(3), Exception to (3), that are supplied by single-phase branch circuits rated 150 volts to ground or less, 50 amperes or less, shall have ground-fault circuit-interrupter protection for personnel.

로 되어 있는 것을 다음과 같이 수정했다.

NEC 210.8(A) Dwelling Units. All 125-volt through 250-volt receptacles installed in the locations specified in 210.8(A)(1) through (A)⁠(11) and supplied by single-phase branch circuits rated 150 volts or less to ground shall have ground-fault circuit-interrupter protection for personnel.

 

NEC 210.8(F) Outdoor Outlets. All outdoor outlets for dwellings, other than those covered in 210.8(A)(3), Exception to (3), that are supplied by single-phase branch circuits rated 150 volts to ground or less, 50 amperes or less, shall have ground-fault circuit-interrupter protection for personnel.

그래도 나는 안전을 위해 굳이 GFCI 브레이커를 설치하겠다면 그렇게 해도 되는데, 소비자들의 리뷰에 따르면, GFCI 브레이커가 고장나는 경우가 많고, 불필요하게 트립이 되어 밤에 충전을 시작했는데 아침에 보니까 충전이 하나도 안되어 있는 경우도 자주 발생한다고 한다. 다음날 장거리 운전이라도 할 계획였다면 낭패플 볼 수도 있다.

 

또한, 이 규정이 전기차 충전 뿐만 아니라 실외 에어컨 기기에도 적용된다. 에어컨 전원에 GFCi 기능을 넣으면 안전은 해지겠지만, 불필요하게 에어컨이 꺼지는 경우도 발생한다. 하지만 에이컨에는 전기차 충전기와는 달리 별다른 안전장치가 없으므로 실제 안전에는 도움이 된다.

 

조지아주가 예외를 두고 있지만, 앞으로도 그럴지는 확신할수 없다. 다른 주들을 보면, 조지아주 처럼 예외를 두는 주도 다수 있지만, 그렇지 않고 원래대로 밀어부치는 주들도 있기 때문이다. 

 

 

 

Disclaimer: 본 글에 게재된 방법과 NEC 및 빌딩코드 규칙 등은 카운티/시티 빌딩퍼밋 부서와 전문가에게 확인해야 합니다. 본 글에 적힌 내용에 대한 정확성은 보증하지 않습니다.