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들이 유기적으로 구성되어 제 기능을 발휘할 때 비로소
전기자동차의 확산과 맞물려 시너지를 발휘할 수 있다.
그림2. 각 국가별 전기자동차(BEV+PHEV) 판대 대수 (2010-2017) - IEA
위 그림2의 그래프에 나타낸 Electric Vehicle
Outlook 2018 자료에 따르면, 중국의 전기자동차 시장
은 급격한 성장을 보이고 있고, 미국, 일본, 노르웨이,
네델란드 등과 2010년 이후 전 세계 전기자동차 시장의
눈부신 성장을 주도적으로 선도하고 있다. 특히 중국,
미국을 비롯한 대부분의 나라에서 전기자동차의 수요가
가파르게 상승하는 것을 확인할 수 있다. 다음으로 눈에
띄는 것은 BEV(Battery Electric Vehicle, 이하 ‘전
기자동차’)의 수요가 PHEV(Plug-in Hybrid Electric
Vehicle, 이하 ‘하이브리드 전기자동차’)의 수요보다 더
빠르게 성장하고 있는 부분이다. 또한 각 연도별 수치를
살펴보면, 전 세계 전기자동차 누적 판매 대수는 2016
년 약 200만대에서 2017년에는 약 310만대 수준으로
성장하였으며, 2017년 전 세계 총 자동차 판매 대수 약
9,260만대 중 전기자동차 판매량은 약 110만대로
1.19% 시장 점유율을 기록했다. 이는 2016년 0.83%
의 전기자동차 시장 점유율과 비교할 때 큰 폭의 시장
점유 성장을 의미하며, 향후 수년간 각국의 전기자동차
시장 확장으로 전세계 전기자동차 시장 규모는 지속적으
로 증가할 것으로 예측할 수 있다.
2.2 전기자동차 미래 성장성
2.1절에서 살펴본 바와 같이 세계 각 국의 전기자동차
확산 상황은 급속도로 변화하고 있다. 연일 강화 되어지
는 환경오염 규제로 인해 전기자동차 보급 확산의 당위
성은 그 필요성이 충분히 검토되었다. 그 결과 각 국 정
부의 적극적인 정책 지원과 민간의 신속한 전기자동차
생태계 구축 노력으로 전기자동차의 미래 성장성은 밝을
전망이다.
그림3. 국제에너지기구(IEA)의 에너지기술전망(ETP) 시나리오 (2010-2030)
IEA(International Energy Agency)-국제에너지기
구의 Electric Vehicle Outlook 2018 (Executive
Summary)에 따르면, 전 세계 연간 신차 판매량에서의
전기자동차 비중은 2025년 약 8% 수준으로 예측된다.
2040년에는 약 54%에 육박하여 바야흐로 전기자동차
시대가 올 것으로 예상하고 있다. 또, 전 세계 누적 차
량 등록 대수에서의 전기자동차 비중은 2025년 약 2%
수준으로 예측되고, 2040년에는 약 33% 까지 증가할
것으로 전망하고 있다. 이는 전기자동차 보급 확산과 충
전 인프라 생태계 조성이 완료되고 안정적인 운용이 가
능하게 되는 물리적 소요 시간을 고려한 것으로 보인다.
현재로부터 약 5~6년 뒤인 2025년까지는 내연기관 기
반 차량에 비해 상대적으로 낮은 전기자동차 판매량 추
이가 지속될 것으로 예상한 것이다. 전기자동차 지원 환
경 구축과 충전 인프라 생태계 조성이 완료되는 2025년
에서 2030년 사이에 전기자동차 판매량이 급증할 것으
로 보고 2040년에는 전기자동차 보급 및 등록 대수가
전체 자동차 시장의 절반 이상의 점유율을 기록할 것으
로 전망하고 있다.[3]
국제에너지기구는 각 국이 효과적인 온실가스 감축 목
표 이행을 위한 기술 포트폴리오를 구성할 수 있도록 기
술과 정책 옵션들을 제시하고 있다. 이산화탄소 배출을
막기 위한 정책적 결정에 참고할 수 있도록 하기 위함으
로 ‘ETP(Energy Technology Perspective)-에너지기
술전망 2017’을 수립하였다. 위 그림3의 자료를 살펴보
면, 예측 가능한 가까운 미래 변화를 반영하고 다양한
기술 도입을 통해 감축 경로룰 재구성(Backcasting)하
는 방식으로 3가지 시나리오를 제시한다. B2DS, 2DS,
RTS는 2010년부터 2030년까지의 지구 평균 온도 상
승을 1.75℃~2.00℃로 유지하기 위한 전략을 나타낸
각각의 곡선들이다. B2DS는 지구 평균 온도 상승을
1.75℃로 유지하기 위한 전략이며, 2DS는 2009년 코
펜하겐 협약의 지구 평균 온도 상승을 2℃ 이하로 유지
하기 위한 전략을 의미한다. Pairs Agreement(이하
‘파리기후협정’)는 2015년 UN 기후 변화 회의에서 채
택된 조약으로 지구 평균 온도 상승을 산업화 이전 대비
2℃ 이하로 유지하고, 더 나아가 온도 상승 폭을 1.5℃
이하로 제한하도록 하여 파리기후협정을 준수하는 전략
이고, RTS(Reference Technology Scenario)는 현재
의 기술 발전과 시장 상황 등을 고려한 현실적 기본 시
나리오를 나타내고 있다.[7] 그림3의 ETP 시나리오는
온실가스 감축이라는 각 국의 대의적 목표 아래 상당한
경제적 투자와 기술적 노력이 더해져야 함을 내포하고
있다. 물론 전기자동차 시장에 대한 글로벌 전기자동차
완성차 업체(OEM)의 생산 대수 예측과 국제 협약 준
수를 위해 필요한 전기자동차 대수를 유추하여 전기자동
차 미래 성장성을 확인할 수 있고, 이를 반증하는 것이
다. 글로벌 전기자동차 완성차 업체들이 발표한 생산 계
회을 근거로 전기자동차 예상 생산 대수를 추정할 수 있
으며, 이는 곧 이산화탄소 배출 저감과 온실가스 감축이
라는 대의적 목표 달성과 환경오염을 최소화하는 방향으
로의 산업 발전을 도모할 수 있는 필연적 요소로 작용할
것임이 틀림없다.
2.3 전기자 충전 시나리오
앞의 2.1절과 2.2절에서는 환경 이슈와 관련한 전기자
동차 보급의 당위성과 미래 성장성 대해 설명하였다. 본
절에서는 다수의 전기자동차가 보급 확산되었을 경우에
대비하여 현재 상용화된 전기자동차 충전 시나리오를 살
펴보고자 한다. 전기자동차 충전 시나리오는 커넥터 타
입 구분 없이 크게 급속, 완속, 이동형(콘센트) 충전으
로 구분할 수 있다. 급속 충전은 약 50kW 내외, 완속
충전은 약 7kW 내외, 이동형(콘센트) 충전은 3kW 내
외의 전력을 사용하여 전기자동차의 배터리를 충전하며,
글로벌 전기자동차 제조사에 따라 충전 인렛의 형태가
다르게 제작되고 있다. 아래 그림4의 테슬라 모터스의
경우를 살펴보면, 급속의 경우 국내 표준인 Combo 타
입을 사용하지 않고 독자적으로 충전 인프라를 구축(슈
퍼차져)하여, 타 전기자동차 제조사와의 급속 충전 인프](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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- 1. - I - 2019년도 대한전기학회 본부 스마트그리드연구회 춘계학술대회 논문집 (2019.6.1) 실제 전기자동차 사용 패턴 분석을 통한 충전 인프라 보급 방향과 확산 전략에 대한 고찰 최영석1) , 김현준1) , *최웅철2) ㈜차지인1) , *국민대학교2) A Study on the Direction and Deployment Strategy of Charging Infrastructure through Analysis of Actual Electric Vehicle Usage Pattern Youngsuk Choi1) , Hyunjun Kim1) , *Woongchul Choi2) (Corresponding Author) CharZin Co,.Ltd,1) , *Kookmin University2) Abstract – 본 논문에서는 각종 환경문제의 무분별한 확산을 방지하는데 기여하고, 인류와 산업이 상생할 수 있는 지구 환경을 만들기 위한 여러 가지 노력 중 하나 인 전기자동차 산업이 성공적으로 안착하기 위한 방안들 에 대해 논의하고자 한다. 최근, 전 세계적으로 진행되 고 있는 자동차 동력원의 변화(즉, 내연기관을 기반으로 하는 기존 자동차 형태에서 전기모터와 배터리 팩을 기 반으로 하는 전기자동차로의 패러다임 변화)는 기존의 주유 시설과는 다른 전기 충전 인프라의 구축을 요구하 고 있다. 다만, 아직까지는 충전 인프라 구축에 대한 경 험이 부족하고, 전기자동차의 충전 패턴 등에 대해 연구 가 부족하여, 효율적인 충전 인프라의 구축과 그 운영 방안에 대해 적절한 전략이 부재한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 제반 충전 인프라의 효율적 구축과 정착 그 리고 보다 현실적인 충전 인프라의 운영 방안 모색을 통 하여, 전기자동차 충전 인프라의 자생적 확산 방향에 대 해 논의하였다. 그 연구의 기반으로는 PHEV와 BEV를 포함한 실제 전기자동차 사용자들의 충전 인프라 이용 사례와 패턴을 분석하였다. 또한, 전기자동차의 지속적 보급과 확산, 그리고 함께 준비되고 마련되어야 할 효용 성 높은 충전 인프라 구축과 더불어 점진적이고 궁극적 으로 나아가야 할 전기자동차 충전 인프라 산업의 비전 과 방향성을 고찰하였다. 1. 서 론 그림1. Electric Vehicle Market Share (2017) - IEA 전 세계적으로 이산화탄소 배출로 인한 대기오염과 지 구온난화를 비롯한 각종 환경문제로 산업 발전을 위한 한계에 봉착하였으며, 이를 해결하기 위한 다방면의 심 도 있는 논의와 노력이 진행되고 있다. 지구촌 환경 문 제는 더 이상 특정 국가가 야기한 종속적 문제가 아닌 범 지구촌의 개방적 문제로 인식해야 하며, 공동의 노력 을 통한 해결 방안 모색이 절실히 요구되어 지고 있다. 국내의 경우, 미세먼지, 초미세먼지 등과 같은 시민의 삶의 질 하락에 직접적 영향을 미치는 환경적 요인들로 인해 우리가 처한 상황은 더욱 민감한 실정이다. 특히, 이산화탄소, Soot 배출 등 주된 대기환경의 오염원으로 지목되어 자유로울 수 없는 수송(교통) 부문은, 지속가 능한 발전 및 환경과 공존할 수 있는 산업 영위를 위해 타개책을 찾고 있다. 자동차 산업 전반에 걸쳐, 내연기 관 기반의 자동차 산업으로부터 전기 동력원을 사용한 전기자동차 산업으로 신속히 전환하고 있는 추세이다. 또한, 전기모터, 인버터, 자동차 탑재용 배터리 등은 지 난 10 여년에 걸쳐 월등한 기술적 진보를 이루어 내었 고, 내연기관 기반 자동차 못지 않은 출력과 토크, 약 400km 이상의 주행거리 확보 등으로 전기자동차의 시 대를 견인하고 있다. 그럼에도 불구하고 전기자동차에 탑재된 에너지 저장장치인 배터리에 전기를 재 충전하기 위해서 반드시 필요한 급속, 완속, 이동형(콘센트) 등을 포함하는 가정용, 직장용, 공용의 충전 인프라의 구축 현실이 전기자동차 보급 대수에 비해 턱없이 부족한 상 황이다. 이러한 충전 인프라의 부실은 전기자동차 보급 및 확산에 여전히 커다란 걸림돌로 작용하고 있는 실정 이다. 본 논문에서는 전기자동차 선도 국가인 노르웨이 NFR(Norwegian Road Federation)-노르웨이도로연 맹 자료를 바탕으로 실제 전기자동차 사용자들의 충전 인프라 사용 행태와 패턴 사례를 수집하고 분석하였다. 이를 토대로 전기자동차 보급 및 확산의 필수불가결 요 소인 충전 인프라 구축 방향을 제시하고자 한다. 제반 인프라 확충과 함께 보다 편리하고 효용성 높은 충전 인 프라 구축 모델을 제안함으로써 전기자동차(충전 인프 라) 산업, 전기자동차 사용자 모두가 Win-Win 할 수 있는 환경이 마련되기를 기대한다. 또한, 이러한 실제 사례를 꾸준히 모니터링하여 지속가능한 발전을 도모할 수 있도록 사용자 중심의 충전 인프라 확산 전략을 고찰 하고자 한다. 2. 본 론 2.1 전기자동차 지원 환경과 확산 상황 서론에서 밝혔듯이 지구촌 환경 이슈와 관련하여 자동 차 산업의 책임이 매우 크고, 그 책임에 대해 적극적으 로 대응하기 위하여, 내연기관 기반의 자동차에서 전기 자동차로의 전환 추세가 자연스러운 흐름으로 진행되어 가고 있음을 이야기 하였다. 하지만 전기자동차가 자동 차로서의 기능을 다하며, 수요자로부터 환영받을 수 있 기 위해서는 몇 가지 지원 환경과 관련 요건들을 갖추고 한 단계 도약할 수 있는 준비가 필요하다. 소비자에게 선택의 다양성을 제공할 수 있는 전기자동차, 전력과 배 터리 등의 기술 발전, 전기자동차 관련 기술 표준과 연 관 제도(규정), 전기자동차 안전 평가와 안전 가이드라 인, 경제적 적합성에 대한 평가, 전기자동차 충전 인프 라와 그리드 연계 시스템 등 다양한 구성 요건이 충족되 고 열거한 여건들이 유기적으로 어우러져야 하는 것이 다. 이처럼 전기자동차 생태계를 구성하는 다양한 요소
- 2. - II - 들이 유기적으로 구성되어 제 기능을 발휘할 때 비로소 전기자동차의 확산과 맞물려 시너지를 발휘할 수 있다. 그림2. 각 국가별 전기자동차(BEV+PHEV) 판대 대수 (2010-2017) - IEA 위 그림2의 그래프에 나타낸 Electric Vehicle Outlook 2018 자료에 따르면, 중국의 전기자동차 시장 은 급격한 성장을 보이고 있고, 미국, 일본, 노르웨이, 네델란드 등과 2010년 이후 전 세계 전기자동차 시장의 눈부신 성장을 주도적으로 선도하고 있다. 특히 중국, 미국을 비롯한 대부분의 나라에서 전기자동차의 수요가 가파르게 상승하는 것을 확인할 수 있다. 다음으로 눈에 띄는 것은 BEV(Battery Electric Vehicle, 이하 ‘전 기자동차’)의 수요가 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, 이하 ‘하이브리드 전기자동차’)의 수요보다 더 빠르게 성장하고 있는 부분이다. 또한 각 연도별 수치를 살펴보면, 전 세계 전기자동차 누적 판매 대수는 2016 년 약 200만대에서 2017년에는 약 310만대 수준으로 성장하였으며, 2017년 전 세계 총 자동차 판매 대수 약 9,260만대 중 전기자동차 판매량은 약 110만대로 1.19% 시장 점유율을 기록했다. 이는 2016년 0.83% 의 전기자동차 시장 점유율과 비교할 때 큰 폭의 시장 점유 성장을 의미하며, 향후 수년간 각국의 전기자동차 시장 확장으로 전세계 전기자동차 시장 규모는 지속적으 로 증가할 것으로 예측할 수 있다. 2.2 전기자동차 미래 성장성 2.1절에서 살펴본 바와 같이 세계 각 국의 전기자동차 확산 상황은 급속도로 변화하고 있다. 연일 강화 되어지 는 환경오염 규제로 인해 전기자동차 보급 확산의 당위 성은 그 필요성이 충분히 검토되었다. 그 결과 각 국 정 부의 적극적인 정책 지원과 민간의 신속한 전기자동차 생태계 구축 노력으로 전기자동차의 미래 성장성은 밝을 전망이다. 그림3. 국제에너지기구(IEA)의 에너지기술전망(ETP) 시나리오 (2010-2030) IEA(International Energy Agency)-국제에너지기 구의 Electric Vehicle Outlook 2018 (Executive Summary)에 따르면, 전 세계 연간 신차 판매량에서의 전기자동차 비중은 2025년 약 8% 수준으로 예측된다. 2040년에는 약 54%에 육박하여 바야흐로 전기자동차 시대가 올 것으로 예상하고 있다. 또, 전 세계 누적 차 량 등록 대수에서의 전기자동차 비중은 2025년 약 2% 수준으로 예측되고, 2040년에는 약 33% 까지 증가할 것으로 전망하고 있다. 이는 전기자동차 보급 확산과 충 전 인프라 생태계 조성이 완료되고 안정적인 운용이 가 능하게 되는 물리적 소요 시간을 고려한 것으로 보인다. 현재로부터 약 5~6년 뒤인 2025년까지는 내연기관 기 반 차량에 비해 상대적으로 낮은 전기자동차 판매량 추 이가 지속될 것으로 예상한 것이다. 전기자동차 지원 환 경 구축과 충전 인프라 생태계 조성이 완료되는 2025년 에서 2030년 사이에 전기자동차 판매량이 급증할 것으 로 보고 2040년에는 전기자동차 보급 및 등록 대수가 전체 자동차 시장의 절반 이상의 점유율을 기록할 것으 로 전망하고 있다.[3] 국제에너지기구는 각 국이 효과적인 온실가스 감축 목 표 이행을 위한 기술 포트폴리오를 구성할 수 있도록 기 술과 정책 옵션들을 제시하고 있다. 이산화탄소 배출을 막기 위한 정책적 결정에 참고할 수 있도록 하기 위함으 로 ‘ETP(Energy Technology Perspective)-에너지기 술전망 2017’을 수립하였다. 위 그림3의 자료를 살펴보 면, 예측 가능한 가까운 미래 변화를 반영하고 다양한 기술 도입을 통해 감축 경로룰 재구성(Backcasting)하 는 방식으로 3가지 시나리오를 제시한다. B2DS, 2DS, RTS는 2010년부터 2030년까지의 지구 평균 온도 상 승을 1.75℃~2.00℃로 유지하기 위한 전략을 나타낸 각각의 곡선들이다. B2DS는 지구 평균 온도 상승을 1.75℃로 유지하기 위한 전략이며, 2DS는 2009년 코 펜하겐 협약의 지구 평균 온도 상승을 2℃ 이하로 유지 하기 위한 전략을 의미한다. Pairs Agreement(이하 ‘파리기후협정’)는 2015년 UN 기후 변화 회의에서 채 택된 조약으로 지구 평균 온도 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 이하로 유지하고, 더 나아가 온도 상승 폭을 1.5℃ 이하로 제한하도록 하여 파리기후협정을 준수하는 전략 이고, RTS(Reference Technology Scenario)는 현재 의 기술 발전과 시장 상황 등을 고려한 현실적 기본 시 나리오를 나타내고 있다.[7] 그림3의 ETP 시나리오는 온실가스 감축이라는 각 국의 대의적 목표 아래 상당한 경제적 투자와 기술적 노력이 더해져야 함을 내포하고 있다. 물론 전기자동차 시장에 대한 글로벌 전기자동차 완성차 업체(OEM)의 생산 대수 예측과 국제 협약 준 수를 위해 필요한 전기자동차 대수를 유추하여 전기자동 차 미래 성장성을 확인할 수 있고, 이를 반증하는 것이 다. 글로벌 전기자동차 완성차 업체들이 발표한 생산 계 회을 근거로 전기자동차 예상 생산 대수를 추정할 수 있 으며, 이는 곧 이산화탄소 배출 저감과 온실가스 감축이 라는 대의적 목표 달성과 환경오염을 최소화하는 방향으 로의 산업 발전을 도모할 수 있는 필연적 요소로 작용할 것임이 틀림없다. 2.3 전기자 충전 시나리오 앞의 2.1절과 2.2절에서는 환경 이슈와 관련한 전기자 동차 보급의 당위성과 미래 성장성 대해 설명하였다. 본 절에서는 다수의 전기자동차가 보급 확산되었을 경우에 대비하여 현재 상용화된 전기자동차 충전 시나리오를 살 펴보고자 한다. 전기자동차 충전 시나리오는 커넥터 타 입 구분 없이 크게 급속, 완속, 이동형(콘센트) 충전으 로 구분할 수 있다. 급속 충전은 약 50kW 내외, 완속 충전은 약 7kW 내외, 이동형(콘센트) 충전은 3kW 내 외의 전력을 사용하여 전기자동차의 배터리를 충전하며, 글로벌 전기자동차 제조사에 따라 충전 인렛의 형태가 다르게 제작되고 있다. 아래 그림4의 테슬라 모터스의 경우를 살펴보면, 급속의 경우 국내 표준인 Combo 타 입을 사용하지 않고 독자적으로 충전 인프라를 구축(슈 퍼차져)하여, 타 전기자동차 제조사와의 급속 충전 인프
- 3. - III - 라 호환 사용이 불가능하도록 되어있다.[1] 추가로 슈퍼 차져는 약 145kW의 전력으로 배터리를 충전하며 해당 전력을 원활히 수급하여 설치하는 문제는 경제적, 사회 적으로 쉽게 해결하기 어려운 현실이다.[1] 그림4. Tesla Motors의 급속/완속/이동형(콘센트) 충전 시나리오[1] 국내의 경우, 대부분의 급속 충전 인프라가 다수의 이 용을 위한 공용으로 도심 일부와 고속국도 휴게소 등 주 요 거점 지역에 1~2기 구축되어 있다. 급속 충전기 1 기 당 최대 50kW 까지 이르는 전력 수급 문제로 인해 여러대의 급속 충전 인프라를 설치하는데 현실적으로 많 은 어려움이 따르고 있다. 완속 충전 인프라의 경우는 필요한 전력면에서는 큰 어려움이 없으나, 일부 전기자 동차 제조사는 국내 표준 커넥터 종류인 Type 1을 사 용하지 않아 공용 완속 충전 인프라를 이용할 수 없다. 전기자동차 제조사 별 차량 인렛 구성과 충전 방식을 달 리 적용하는 것은 제조사 고유의 기술 영역이므로 통제 가 불가능하다. 그러나 차량 인렛 형태의 차이로 인해 불편함을 감내해야 하는 소비자의 어려움은 전기자동차 보급 확산의 필수 요소인 충전 인프라 구축의 걸림돌이 되고 있다. 이것 역시 현 시점의 전기자동차 충전 시나 리오 중 하나인 것이다. 이 모든 전기자동차 충전 시나 리오를 해결할 수 있는 방법들 중 하나는 전기자동차 제 조사 고유의 기술 영역인 차량 인렛의 차별성을 인정하 는 대신, 휴대용 충전기를 필수로 보급하여 각 가정이나 직장에서 이동형(콘센트)을 이용하여 충전 하는 것이 될 수 있다. 휴대용 충전기와 이동형(콘센트)을 이용하는 방법은 비록 충전 속도는 느리더라도 어디에서나 쉽게, 그리고 적법한 절차에 따라 전기를 사용하는 편리한 방 법이 될 수 있다. 이러한 형태의 개인용 충전 방식이 얼 마나 유용하게 사용되고 있는지에 대한 직간접적인 증거 들이 노르웨이의 경우나, 제주도의 실사용 사례를 살펴 보면 상당히 많이 나타나고 있는 것을 볼 수 있다. 2.4 전기자 충전 인프라의 문제점 최근 전기자동차 보급 대수가 6만대를 넘어서자 제주 특별자치도, 서울특별시, 대구광역시 등의 일부 지자체 에서는 전기자동차 충전 관련 문제가 끊임없이 발생하고 있다. 전기자동차의 보급 확산으로 인한 충전 인프라 부 족 문제를 포함하여 공용 주도로 설치된 급속/완속 충전 인프라 이용 불편과 이로 인한 민원이 지속적으로 발생 하고 있는 것이다. 특히 공용 충전 인프라는 충전기 사 용의 호핑(Hopping) 현상으로 설치 위치에 따른 사용 빈도 양극화가 심화되고 있고, 충전 완료 후 주차문제, 전기자동차 외 주차문제, 충전 인프라 관리 소홀, 고장 등의 문제 발생 건수가 증가하고 있다. 이러한 전기자동 차 충전 인프라의 문제점 해결을 위해 실제 충전 인프라 사용 패턴에 기반을 둔 충전 인프라 구축이 검토되어야 할 필요성이 요구되어 지고 있다. 아래 그림5의 상단 표는 제주특별자치도의 2010년부 터 2019년 3월말까지의 자동차 등록 대수 중 전기자동 차 등록 대수와 전기자동차 등록 비율을 보여주는 표이 다. 지난 10년간 지속적으로 전기자동차 등록 대수와 전기자동차 등록 비율이 증가하고 있는 것을 알 수 있 다.[5] 또한, 정부 공공데이터 포털 자료에 따르면 2015년 12월 기준, 자동차 등록 대수는 전국 20,979,885대 중 전기자동차는 5,712대로 2,369대가 제주특별자치도의 등록 대수로 확인되었다. 2019년 03 월 기준, 전국 자동차 등록 대수는 전체 23,322,274대 중 전기자동차는 60,952대로 15,597대가 제주특별자 치도 등록 대수로 집계되어 있다. 그림5. 제주특별자치도의 전기자동차 보급 대수 및 전기자동차 비율 추이 (2010-2019) 그림5 하단의 전기자동차 비율 추이 그래프도 2010년 부터 2019년 03월 현재까지 꾸준한 증가 추세로 이어 지고 있다.[5] 이처럼 제주특별자치도는 전기자동차 보 급 확산이 꾸준히 이루어져 전기자동차 생태계 특성을 확인할 수 있는 국내 최적의 위치이면서 동시에 가장 많 은 민원과 문제점이 발생하는 곳이기도 하다. 이는 전기 자동차 보급 확산과 충전 인프라의 보급 수량에 초점을 둔 강한 정책 의지로 야기된 결과로 볼 수 있다. 또, 충 전 인프라 보급 시 쉽게 간과되는 부분이 전력 수전 용 량과 상면 부지 확보이다. 전기자동차 충전을 위해서는 반드시 종류와 형태의 구분 없이 최소한의 전력 수급이 가능한 상면이 확보되어야 한다. 하지만 이를 놓치는 경 우가 종종 발생하고 있다. 앞서 말한 전력 수급 용량과 상면 확보를 중점적으로 고려하여 충전 인프라 보급 현 장에 노출된 여러 문제점들을 극복해 나가야 할 것이다. 2.5 실제 전기자동차 충전 인프라 사용 현황 국내의 실제 전기자동차 충전 인프라 사용 현황은 충 전 인프라 사업자 보안 이슈로 인해 데이터를 수집하는 데 여러 어려움이 따른다. 이로 인해 2025년부터 화석 연료를 사용하는 신차 판매를 전면 금지한다는 목표 아 래 전기자동차 보급을 적극 추진하고 있는 전기자동차 선도국 노르웨이의 사례를 인용하고자 한다. NFR(Norwegian Road Federation)-노르웨이도로연 맹에 따르면 2019년 3월 판매된 승용차 18,375대(등 록 기준) 가운데 58.4%인 10,728대가 전기자동차(하 이브리드 전기자동차 제외)로 집계될 만큼 전기자동차 보급에 앞장서고 있다. 그리고 지난 2017년 노르웨이에 서 판매된 신차 가운데 39%가 전기자동차(하이브리드 전기자동차 포함)로 실제 전기자동차 충전 인프라 사용 자 데이터를 수집하기에 최적의 환경으로 판단하였다.
- 4. - IV - 이러한 판단은 차량의 주행으로 인한 배터리 SOC 소진 시에만 충전이 필요하고 필요에 의한 충전 인프라 사용 으로 귀결되는 인과 관계의 전기자동차 충전 생리를 고 려할 때 국내외의 사례가 유사할 것으로 예측하였다. 그림6. Charging habits for a smple of Norwegian EV users, 2016 위 그림6은 Smart EV Charging Systems For Zero Emission Neighborhoods의 하이브리드 전기자 동차 사용자를 포함한 전기자동차 사용자의 실제 충전 인프라 이용 행태를 나타낸다. 전기자동차 충전 인프라 를 사용 빈도에 따라 매일 이용, 1주 당 3~5회 이용, 1주 당 1~2회 이용, 거의 이용 안함, 전혀 이용 안함 으로 구분한 뒤 그 비율을 나타내었다. 그리고 전기자동 차 사용자와 하이브리드 전기자동차 사용자를 분리하여 각각의 사용 패턴을 확인할 수 있다. 좌측의 그린 박스 가 전기자동차 사용자, 우측의 옐로우 박스가 하이브리 드 전기자동차 사용자이다. 또한, 본 연구 결과는 단순 히 실제 전기자동차 사용자의 충전 인프라 이용 횟수 확 인에 그치는 것이 아닌 대부분의 전기자동차 사용자의 주된 충전 인프라 사용 장소를 확인할 수 있다는 것에 매우 유의미한 가치를 지닌다. 실제 전기자동차 사용자 의 주된 충전 인프라 사용 장소를 확인함으로써, 전력 수급, 상면 확보 등 현실적 이슈를 고려한 최적의 충전 인프라 확충 전략을 수립하는데 큰 도움이 될 수 있기 때문이다. 이 점을 인지하고 보다 구체적으로 그림6의 데이터를 살펴보자. 먼저, 전기자동차 사용자와 하이브 리드 전기자동차 사용자 모두 가정에서 매일 충전 인프 라를 이용한 비율이 각각 60%와 70%를 상회하는 결과 를 나태내고 있다. 대부분의 전기자동차 사용자는 집에 서 거의 매일 충전을 하는 것이다. 다음으로 직장에서 1 주 당 1회 이상 충전 인프라를 사용한 비율은 두 집단 의 사용자 각각 60%, 40% 정도의 수치를 나타내고 있 다. 이는 우리의 일반적인 예상과 달리 실제 전기자동차 사용자는 가정과 직장에서 대부분 차량 충전을 하는 것 으로 파악된다. 그리고 사용 빈도에 대한 비율은 일부 차이가 있지만 가정과 직장을 제외한 공용 충전소, 상업 시설, 급속 충전 시설 의 장소에서는 거의 사용하지 않 거나 목적지에 도달하기 위한 급박한 경우에만 사용하는 것을 1~10% 미만의 사용 빈도에 대한 비율로서 확인 할 수 있다. 또한 차량의 종류에 관계없이 가정과 직장 이라는 장소에서 사용자 대부분이 충전 인프라를 이용하 는 매우 유사한 사용 패턴을 보임을 알 수 있다. 요약하자면, 실제 전기자동차 사용자는 가정이나 직장 에서 이동형(콘센트) 또는 완속의 개인용 충전기를 이용 한 충전 인프라 사용 비중이 매우 높으며, 공용 충전소 의 수요가 매우 적음을 알 수 있다. 덧붙이자면 기본적 으로 가정이나 직장에서 이동형(콘센트) 또는 완속 개인 용 충전기를 이용하고, 필요에 따라 급속을 포함한 공용 충전 시설에서 간헐적으로 충전기를 이용하는 것이다. 이 분석을 통해 통해 전기자동차 보급이 확산될수록 우 리가 구축해 나아가야 할 충전 인프라 확충 전략의 결과 를 유추할 수 있다. 가정과 직장에 이동형(콘센트)과 완 속 개인용 충전기를 필수적으로 보급하는 분산형 전략과 고속국도나 국도의 주요 거점 등의 장거리 운행 차량이 많은 곳에 밀집된 급속 충전 형태의 교통 거점 집중형 충전 인프라를 구축해 나가는 전략을 반드시 병행해야 함을 확인할 수 있다. 2.6 실제 충전 인프라 사용 패턴 기반 구축 전략 그림7. 국내 전국과 제주특별자치도 충전기 수량 비교 본 절에서는 실제 전기자동차 사용 패턴 기반 충전 인 프라 구축 전략을 제주특별자치도의 사례를 통해 논하고 자 한다. 한국전력공사 전기자동차충전서비스의 2018년 12월 자료에 따르면, 국내 전기자동차 충전 인프라 구 축 현황(개인용 충전기 미포함, 개인용 충전기는 현재 약 2.5만여기 설치됨)은 급속과 완속의 비율이 약 1:2 로 총 15,289기가 구축되어 있다. 그 중 제주특별자치 도(2019년 02월 기준, EVRC 제주전기자동차정책연구 센터)의 총 전기자동차 충전기 설치 수량은 11,742기 로 급속과 완속을 포함한 개방형 충전기 2,253기와 개 인용 충전기 9,489기로 설치되어 있다. 특히 개인용 충 전기의 비율이 약 80%를 차지할 정도로 압도적으로 많 으며, 그 중 완속의 비율이 78% 해당하여 매우 높은 완속 개인용 충전기 설치율을 보이고 있다. 그럼에도 불 구하고 제주특별자치도는 2.4절에서 언급한 다양한 문 제들을 선제적으로 경험하고 있다. 이는 실제 사용 패턴 을 고려하지 않은 충전 인프라 구축 전략의 판단 오류가 그 원인이라 생각한다. 다년간 전기자동차 보급 확산을 위해 선도적으로 추진한 노력의 과정은 존중받아야 마땅 하다. 하지만 전기자동차 선도도시로서의 본 시행착오를 바탕으로 현재 진행형이자 미래 지속 가능할 합리적 충 전 인프라 구축을 위한 모색하길 기대한다. 2.5절의 실 제 전기자동차 사용 패턴 분석 결과에 기반하여 개방형 충전기가 아닌 가정과 직장에 설치할 수 있는 이동형(콘 센트)과 완속 개인용 충전 인프라를 구축해야 함을 역설 하고자 한다. 또한 반드시 일부 집중형 대규모 충전 시 설의 설치를 병행하여 전기자동차 선도도시로서의 완벽 한 충전 인프라 구축의 선행 사례가 되길 기대해본다. 3. 결 론 본 논문에서는 지구온난화와 같은 환경 문제 해결을 위해 수송 부문 산업이 취해야 할 노력으로 전기자동차 보급 확산의 당위성을 확인하였다. 그리고 전기자동차 보급 확산에 따른 최적의 충전 인프라 구축 솔루션을 모 색하기 위해 충전 인프라의 문제점과 실제 전기자동차 충전 인프라 사용 패턴을 분석하였다. 이를 기반으로 전 기자동차 충전 인프라 구축과 확산 전략에 대한 방향성 제시하고 적절한 솔루션을 제안하고자 한다. 본론의 2.5절과 2.6절에서 확인한 바와 같이 전기자동 차 충전 인프라의 확산은 전략은 반드시 Dual Track으 로 추진되어야 한다. Dual Track 전략이라 함은 다음
- 5. - V - 과 같다. 첫째, 주요 도심, 고속국도, 주요 국도에 인접 한 지리적 이동성으로 중요한 거점 위치를 선정 및 확보 하여 집중형 대규모 충전 시설을 확충해야 한다. 기존 주유소 설치의 개념과 전혀 다른 방향에서 접근해야 하 며 전략적으로 탁월한 위치 선정이 매우 중요하다. 집 중형 대규 충전 시설은 다수의 설치가 아닌 필요에 의해 주요 거점에 반드시 설치되어야 함이 목적이다. 둘째는 실제 전기자동차 사용 패턴 분석의 결과로부터 얻은 매 우 흥미로운 사실을 적용하는 것이다. 현재 살고 있는 환경을 가능한 유지한 채 전력 수급이 가능한 범주 내에 서 부피가 적은 이동형(콘센트)과 완속 개인용 충전기를 가정과 직장에 모두 설치해야 한다. 전기자동차 소유 유 무와 무관하게 기존 220V 콘센트를 대체하여 설치할 수 있는 이동형(콘센트)과 완속 개인용 충전기를 각 가 정과 직장에 모두 구축하게 되면 언제 어느 곳에서라도 전기자동차 충전에 대한 불편과 걱정을 해소할 수 있다. 전기자동차 충전 인프라 구축에 이러한 Dual Track 전 략 적용은 무엇보다도 사용자 편리성을 확보하고 편의를 증대하기 위함이다. 각 개인의 가정과 직장에 이동형 (콘센트)과 완속 개인용 충전기 설치는 상대적으로 저렴 한 비용으로 다수 보급할 수 있는 전략적 이점이 있기 때문이다. 특히, 이동형(콘센트)의 경우, 전기자동차를 정차한 어느 곳에서나 간편한 방법으로 손쉽게 220V 전원 사용이 가능하여 다방면으로의 활용을 기대할 수 있다. 다만 전기 사용에 대한 소비자의 투명한 인식 개 선을 전제로 적절하고 편리한 사용 방법, 적합한 과금 및 결제 서비스, 그리고 안전한 이동형(콘센트) 충전 제 품 제공이 반드시 선행되어야 한다. 또한, 각 종 규제를 완화하고 미비한 관련 제도를 보완하여 정부와 지자체, 민간 등이 유기적으로 협력해야만 한다. 그래야만 Dual Track 전략을 활용한 충전 인프라 구축 확산은 거시적 관점에서 큰 성과를 도출할 수 있을 것으로 기대할 수 있다. 마지막으로 효율적 전기자동차 충전 인프라 구축 과 확산으로 대한민국이 전기자동차 보급 선도와 충전 인프라 구축 리딩 국가로서 범 지구촌 환경 문제를 앞장 서서 해결하는 친환경 산업 강국으로 자리매김하길 기대 하며, 시민의 삶의 질 향상이라는 Dual 목적을 달성하 길 간절히 고대한다. [참 고 문 헌] [1] Y.S.Choi, H.J.Kim, W.C. Choi, “A Study on the Value Chain of ICT based Electric Vehicle Charging Infrastructure Industry and Segmentation of Responsible Areas”, Korean Institute of Communications and Information Sciences, Special Session p.1-4, 2017 [2] R.Shi, S.Zheng, C.Zhang, L.Zhang, “Study on EV Charging Station Location Planning Based on the Load Balance Principle with Agend-based AnyLogic Simulation”, Chinese Control and Decision Conference, 26th, p.1515-1519, 2014 [3] International Energy Agency (IEA) @ World Energy Statistics 2016-2018, Battery Electric Cars, Stock by Country, 2010-2030 (www.iea.org) [4] P.Y.Kong, G.K.Karagiannidis, “Charging Schemes for Plug-In Hybrid Electric Vehicles in Smart Grid: A Survey”, IEEE, Volume 4, p.6846-6875, 2016 [5] S.H.Han, J.H,Yoon, J.W.Koo, W.C.Choi, “A Study on Strategic Arrangement of Large-scale Charging Infrastructure for Electric Vehicle”, The Korean Society Of Automotive Engineers, 11, p.1159-1167 (9 pages), 2018 [6] J.S.Hahn, “A study of the Installation of a Charging Infrastructure considering Electric Vehicle in Seoul : Analysis of the case of charging at the workplace”, The Soeul Institude, Seoul Studies 19(3), 131-147 (17 pages), 2018 [7] International Energy Agency (IEA) @ World Energy Investment 2019, ETP 2017 (www.iea.org) [8] L.Jia, Z.Hu, W. Liang, W.Tang, Y,Song, “A Novel Approach for Urban Electric Vehicle Charging Facility Planning Considering Combination of Slow and Fast Charging”, International Conference on Power System Technology, Session 7 (CP3019), p.3354-3360 (7 pages), 2014