초기 전기 자동차(EV:Electric Vehicle)는 높은 가격으로 일반화되지 못하다가 1997년 상대적 저렴한 가격의 전기 자동차가 등장하면서 상용화에 한 발 다가섰다. 이에 국내에서 전기 자동차를 위한 충전 인프라구축을 스마트그리드의 한 분야에 포함해 기술개발과 실증연구가 진행 중이다. 전기 자동차 보급 확대는여전히 숙제로 남아있는 가운데 전기 자동차 동향을 살펴보자.
최근 세계 전력산업은 전력 수요 증가, 에너지 위기감 확산,환경오염 문제, 전력 시스템 노후화 등의 주요 문제에 직면해 있다. 한편, 우리나라는 에너지의 97%를 수입 의존하고 에너지원의 83%가 화석연료이며 세계 10위 탄소배출국이다. 이러한에너지난의 해결과 전력산업의 효율 향상을 위한 해결책의 하나로 스마트그리드가 부상하고 있다. 스마트그리드 도입 구축 효과는 전기에너지 소비의 약 6% 절감, CO2 배출의 4.6% 저감을 예상한다. 또한, 20조 원의 SOC 투자를 통해 신규 일자리 8만 6000개를 창출할 수 있고, 세계 전력시장에 우리의 전력과 IT융합기술을 수출할 수 있는 기반을 마련한다. 경제적 효과는 2030년까지 47조 원의 원유 수입 감소와 발전소 건설 투자 3조 2천억 원을 절감할 것이라 전망한다. 우리나라는 2004년부터 전력 IT 종합 대책을 수립했으며, 2009년 2월대통령 주재의 녹색성장위원회 1차 보고에서'세계 최초 국가 단위의 지능형 전력망 구축'에 대한 국가 비전을 발표해 에너지 환경 문제 대응, 차세대 성장 동력화, 저탄소 생활화를 주요 과제로추친했다. 2009년 6월에는 전력 관리 장치인 첨단 스마트 미터와 전기 자동차 충전 인프라, 분산형 전원 배터리 등 한국형 스마트그리드 비전을 발표했다. 특히, 전기 자동차는 선진국들이 고민하고 있는 온실가스 감축에 크게 기여하며, 심각한 석유 의존도와 자원 고갈 문제도 획기적으로 완화 가능하다. 이에 따라 정부는 제주도 스마트그리드 실증단지에도 전기 자동차 급속 충전기 14기(9개소), 완속충전기 75기(39개소)를 설치했으며 전기 자동차 40대, 저속 전기자동차 14대를 운영 중이다. 현재 제주도는 1단계인 인프라 구축이 끝나 2단계인 통합운영 양방향 네트워크를 추진 중이다.
전기에너지를 이용한 그린카 전기 자동차는 클린 디젤차, 하이브리드차, 플러그인차, 수소연료전지차와 함께 유해 가스와 CO2발생량을 감소시키는 시스템 또는 무공해(ZeroEmission) 동력 시스템을 장착한 그린카에 속한다.지식경제부와 에너지기술평가원에서 발간한 <그린에너지 전략 로드맵 2011-그린카>에선 전기 자동차를"차량에 탑재한 대용량 에너지 저장 시스템에 저장한 전기에너지를 이용해 전기 구동을 주행하는차량으로, 대기 오염이나 화석연료의 소비가 없는그린카"로 정의한다. 또한, 전기 자동차는 엔진이고효율 전기 모터로 대치돼 배기가스를 배출하지않아 친환경적이며 편안한 승차감에 소음이 적게발생한다는 장점이 있다. 전기 자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작했으나 배터리의 무거운중량, 충전 시간 등으로 실용화하지 못했다. 특히전기 자동차의 핵심인 배터리는 중량, 순간 파워, 지속 시간 등을 개선한 대용량, 고효율 전지기술 개발로 전기 자동차에 활용하는 이차전지 관련 기술 특허출원이 급증하는 추세다. 최근에는 전기 자동차 용 배터리에서 전기 사용 절감과 전력 피크 저감을유도하는 에너지저장장치까지 영역이 확대됐다. 전기 자동차 중 소형차는 단 한 번의 충전으로 90㎞ 이상 주행한다. 전기 자동차를 가솔린차와 비교했을 때 휘발유를 1ℓ로 환산 시 가솔린 자동차는15㎞, 전기 자동차는 32㎞ 주행하며 전기 자동차의에너지 사용 효율이 7.3% 더 높았고, 단위 연료비당 주행 거리는 6.3배 우수, CO2 배출량은 55% 더적었다. 이 결과로 가솔린에너지보다 전기에너지를훨씬 효율적으로 쓸 수 있으며, 전기 자동차를 확산할 경우 원유 수입량을 대폭 줄일 수 있다.
전기 자동차의 주요 구성요소는 인버터와 충전기,회생 브레이크, 완속 및 급속 충전 소켓, 배터리와BMS(Battery Management System: 배터리 관리시스템), 모터와 감속기, 고효율 냉·난방기 등이다. 배터리는 소형차 기준 용량 16㎾h, 무게는 80㎏로 하단부에 배터리 관리 시스템과 함께 자리한다.
전기 자동차 보급 확대 위한 충전 인프라 구축 전기 자동차의 충전기는 완속 충전기와 급속 충전기 두 가지로 나뉜다. 완속 충전기가 더 많이 보급된 형으로 도로, 공용 주차장, 마트 등에 설치한다. 전기 자동차와 교류 전력을 연계 운영해 충전인터페이스 및 모니터링 장치를 설치하며, 계통연계 및 전력 공급 제어, 충전 정보 표시, 사용자 인터페이스 등의 기능을 갖췄다. 출력 용량은 2~15㎾,충전 시간은 4∼6시간이다. 전력 공급 특성상 새벽시간의 여유 전기인 심야전기를 사용해 충전을 하면 ㎾h당 50원 전후 수준으로, 피크타임 최대 요금인 200원에 비해 1/4 가격으로 공급돼 충전 비용이절감된다. 급속 충전기는 관공서, 주유소 등 급속충전이 필요할 경우로 출력 용량 20∼200㎾, 충전전압 DC 500V 미만, 충전 시간 30분 미만이다. 급속 충전기는 짧은 시간 충전 가능하지만 낮 시간 전력 피크 타임 때 급속으로 충전되는 것을 감안해 완속 충전기보다 요금이 비싸다. 전기 자동차 충전소 2030년까지 2만 7000여 대 규모의 인프라를 전국에 보급할 예정이다.
수익 창출이 가능한 V2G 전기 자동차의 최근 화두는 OBC(On-boardCharger) 적용을 통해 전력을 역송전 하는 기술인 V2G(Vehicle to Grid) 도입이다. V2G는 스마트 그리드의 개념에서 전력을 저장한다는 개념을 이용한것으로 신재생에너지의 도입에 따라 생길 수 있는전력 품질 저하를 막고, 유동적으로 전기를 사용하는 개념이다. 관리 시스템을 통해 자동차의 충전상태 등을 무선 통신을 통해 관리하고 양방향 충전시스템을 이용하여 송전탑과 자동차 간의 전기를 주고받는 형식으로 이뤄졌다. 전기 수요가 적은 밤에는 자동차에 전기를 충전하고 전기 수요가 많아지는 낮 피크 타임에는 전기 자동차 배터리의 전력을 그리드로 역송전 해 전기를 되판다. 즉, 소비자들은 저렴한 시간대에 전기를 공급받아 전기 자동차를 충전하고, 여유 전력을 비싼 시간대에 되팔아 수익을 창출할 수 있다. 이러한 개념을 도입할 경우 먼저 전력 사용의 피크 시간대의 전력 부하를 자동차를 통해 완화할 수 있으며, 소비자들의 입장에서는 새로운 수익 창출이 될 것이다. 스그리드의 성공 그 자체가 될 수 있는 V2G 기능을 구현하기 위한 전제 조건은 배터리와 인버터 가격하락, 양방향 통신, 양방향 스마트 미터 보급 등이다.
정부 보조금 민간으로 확대
지급전기 자동차는 에너지 절감 비용에 월등한 효과가있음에도 동급 엔진 차보다 높은 가격으로 일반 소비자가 구매하기에 어려움이 있다. 이에 공급과 수요 창출에 정부의 역할이 긴요해 정부에서는 고효율 및 친환경 전기 자동차 보급을 위한 방법으로 전기차 구매 시 대당 최대 1500만 원의 보조금 지급과 세제 혜택으로 최대 880만 원까지 완속 충전기설치비를 포함해 지원한다. 특히, 그동안 전기 자동차는 시 사업소, 자치구, 공사 공단 등 공공기관에한정돼 보급했으나 보급 대상을 렌트법인과 사회복지법인 등 법인까지 확대해 올해 총 공공기관 115대, 민간부문 270대를 보급할 계획이다.
일반인 대상 렌터카 사업 실시 제주 실증단지에 공공기관이나 법인 시범 차량으로 전기 자동차를 이용하는 사례 외에도 친환경 도시 실현 차원에서 일반 고객 대상으로 렌터카 시스템을 도입했다. 2012년 6월 하반기부터 실시한 전기 자동차 렌터카 사업은 제주도 스마트그리드 실증단지 기반의 첫 수익사업으로 원활한 사업을 위해 기존 131기 충전기에 30기를 추가 설치했다. 전기 자동차 충전기의 충전 시간이 오래 걸리는 약점을 보완하기 위해 하얏트호텔, 핀크스 비오토피아,성산일출봉, 산방산 등 숙박소 및 관광 명소에 충전기를 설치해 고객이 휴식을 취하거나 관광하는 시간을 활용해 차량을 충전하도록 했다. 또한 전기 자동차 배터리 방전에 대비해 급속 충전이 가능한 긴급 출동 차량 서비스를 제공한다. 렌터카 서비스의인프라 지원 상황 등을 고려하고 고객 반응과 시장상황에 따라 이후 차량 수 확대 및 차량 종류를 차 다변화할 예정이다. 특히, 전기 자동차 렌터카사업은 전기 자동차를 직접 체험함으로써 구매를망설였던 부분과 전기 자동차에 대한 불안감을 해소할 수 있을 것이다.
카 쉐어링을 통한 전기 자동차 확산 기대 카 쉐어링Car Sharing은 자동차를 소유하지 않고공유한다는 의미로 이는 대여 개념의 렌터카와 다른 서비스이다. 카 쉐어링은 복잡한 서류나 절차 없이 스마트 폰이나 PC로 쉽게 예약한 후, 원하는 장소에서 차를 받아 사용하고 반납할 수 있다. 요금 정산도 일반 렌터카처럼 하루 기준으로 책정하지 않고, 시간 단위로 이용한다. 짧은 거리를 이동할 때, 자동차를 가끔 이용하는 소비자들에게 경제적이고 유용한 서비스이다. 카 쉐어링 서비스는 인터넷으로 한 번 가입하면 다음부터는 계약서 없이 자기 차처럼 사용하고 사용 요금은 미리 등록해 놓은 신용카드에서 자동 결제가 된다. 현재 카 쉐어링은 서울시내에 160개, 전국 180개의 운영소로 집 주변의 가까운 곳에 위치해 급할 때 사용이 가능하며 24시간 필요할 때마다 사용할 수 있다. 아울러 현재 국내에서는 해외 선진국과 달리 대중교통이 발달돼 있어 카 쉐어링의 시장이 제한적이라는 지적도 있었지만 불필요한 차량 운행 억제도 환경 측면에 도움이 될 뿐 아니라 세컨드카 대용으로 이용할 수 있다는 점에서 소비자들의 관심도 커지고 있다. 카 쉐어링 서비스 보편화의 핵심은 주차 공간 확보다. 주차장 수요를 줄이는 데 검증된 전략으로, 카 쉐어링 1대의 차량이 7대 이상의 자가용을 줄이는 효과가 있는 것으로 나타났다. 아직까지 카 쉐어링 서비스가 수도권 지역에만 한정돼 앞으로 다른 지역의 소비자들도 카 쉐어링을 언제든지 이용할 수 있어야 한다.
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전기 자동차는 고유가 시대 에너지 절감 차원에서 매우 경제적이라는 건 사실이다. 그러나 전기 자동차 보급이 시작됐음에도 도로에서 전기 자동차를볼 수 없다. 환경부가 설치한 충전기 중 25분 만에충전이 가능한 급속 충전기가 27대에 불과하기 때문이다. 나머지 381개는 완충까지 6시간이 걸리는완속 충전기라 전기 자동차를 사용하기에는 불편함이 있다. 이런 불편함을 해결하기 위해 환경부는 올해 말까지 서울 시내에 충전기를 더 보급할 계획이다. 전기 자동차 트렌드에 발맞춰 글로벌 시장 경쟁력을 강화하기 위해서는 충분한 충전 시설 등 인프라 구축과 기술력을 더욱 높여야 한다. 지금 당장은충전 시설이나 전기 자동차의 성능, 판매 가격 등여러 면에서 문제점이 있지만 전기 자동차의 핵심부품인 모터나 배터리, BMS 등의 기술력은 하루가 다르게 변화, 발전하고 있기에 전기 자동차의 보급은 시간문제다.
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