KEEI Issue Paper - 전기자동차 보급 전망과 전력수급 안정 방안

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정책이슈페이퍼 12-01 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 최도영외 목 차 Ⅰ.

1 정책이슈페이퍼 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 최도영외 목 차 Ⅰ. 배경및문제점 / 1 Ⅱ. 조사및분석결과 / 4 Ⅲ. 정책제언 / 17 Ⅳ. 기대효과 / 22 < 참고자료 > / 23

3 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 Ⅰ. 배경및문제점 1. 연구배경 세계자동차시장의패러다임이내연기관자동차에서전기자동차로이행 자동차배출가스에대한국제적인환경규제강화, 석유자원의고갈가능성증대, 고유가지속등이원인 소비자들은유가상승에대한부담으로고효율자동차에대한선호를증대 - 최근우리나라에서연비가높은경차와하이브리드자동차 (Hybrid Electric Vehicle: HEV), 수입경유 ( 클린디젤 ) 자동차의판매가두드러지게증가 - 전세계적으로도하이브리드승용차시장은급신장세를나타냄. 선진국들은순수전기자동차 (Electric Vehicle: EV) 및플러그인하이브리드자동차 (Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV) 보급정책을강력히추진 - 전기자동차는효과적인글로벌온실가스감축수단이자, 지속가능한환경을위한필수적인대안으로부상 - 미국, EU, 일본, 중국등은전기자동차를선택의문제가아니라, 국제경제환경과자동차산업의판도를뒤흔들수있는핵심기술로인식 - 주요국은전기자동차구매보조금지원, 세제혜택등의인센티브뿐만아니라주차 충전편의성부여, 차량운행관련혜택등각종지원책시행 < 참고 > 분석대상전기자동차의정의및특징 전기자동차는전기배터리와전기모터를사용하여구동하는자동차를통 칭하며, 정부가정하고있는그린카에포함 에너지경제연구원 1

4 - 전기자동차는현재배터리및모터의역할이나전기를이용하는구동방식에따라아래와같이 4가지로구분 - 1 순수전기자동차 (Electric Vehicle: EV), 2 플러그인하이브리드자동차 (Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV), 3 하이브리드자동차 (Hybrid Electric Vehicle: HEV), 4 연료전지자동차 (Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV) 본연구에서는 전기자동차 를순수전기자동차, 플러그인하이브리드자동차, 하이브리드자동차를통칭하는개념으로사용 ( 연료전지차제외 ) 전기자동차보급확대는국가에너지수급및온실가스배출에영향을초래 EV, PHEV, HEV 등기술별전기자동차의보급추세에따라에너지수급및온실가스배출에미치는영향에는차이가발생 - 연비가높고외부로부터전기충전이필요없는하이브리드자동차의보급이확대될경우, 추가적인전력수요증가없이석유연료소비감축이가능 - 전력망에서전기를충전해야하는 EV와 PHEV의보급확산은석유소비를급격히줄이겠지만, 전력수요증가에따른발전에너지수요확대를유발 전기자동차의높은에너지효율성 ( 연비 ) 에도불구하고, 에너지수급및온실가스배출에미치는영향은 1차에너지수급기준으로평가해야함. - 순수전기자동차의에너지효율성은내연기관자동차보다 4배정도높은것으로알려져있음. - 그러나국가 ( 지역 ) 의전원구성여하에따라전기자동차보급이오히려 1 차에너지소비와온실가스배출을늘리는결과를초래할가능성도존재 - 특히, 전원구성이석탄중심이며, 발전부문의에너지전환효율까지낮을경우, 전기자동차는온실가스배출감축수단이아닐수도있음. 2 정책이슈페이퍼 12-01

5 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 2. 연구필요성및목적 연구필요성 전기자동차가에너지절약, 온실가스감축을위한유력한대안으로부상하고있으나, 우리나라에서는이의효과에대한연구가미흡한상황 - 정부는전기자동차를녹색성장달성을위한유력한수단으로선정하고, 기술개발및시장창출에노력 - 그러나전기자동차의실질적인에너지절약및온실가스저감효과에대한기술적, 정책적평가는미흡 우리나라는전력수요급증과설비증설제약으로전력수급에어려움을겪고있으므로전기차가전력수급에미칠효과를면밀히검토할필요가있음. 연구목적 전기자동차보급이우리나라에너지수급과온실가스배출에미치는영향을평가 - 전기자동차보급확산에따른장기적인에너지원구성및온실가스배출변화효과분석 - 자동차용전력수요증가가전력첨두부하에미치는영향및장기적인전력수급의안정성평가 전기자동차로인한최대전력수요증가를억제할수있는전력수급안정방안도출 에너지경제연구원 3

6 Ⅱ. 조사및분석결과 주요국의전기자동차보급계획및정책 주요국들은법 제도및경제환경에따라차이는있지만전기자동차기술개발과시장창출을위해적극적으로노력 - 미국, EU, 일본, 중국등세계주요국가들은전기자동차구매보조금지원, 세제혜택등의금전적인인센티브제공 - 미국은효율적인전기자동차시장구축을위해전기자동차배터리기술확보및스마트그리드컨소시엄구성을통한전기차운행시범사업을전개 - 미래시장잠재력이큰중국도석유수입감축, 대기오염개선등을목적으로전기자동차산업육성과시장보급을위해과감한투자와정책을시행 국가주요내용 - 전기자동차및배터리 R&D에 $24억보조금지급계획발표 (2009.8) - DOE $240억신재생에너지대출집행미국 년전기자동차충전소 2만곳으로증가 - 배터리개발, EV 생산설비건설, 실증사업등총 48개 Project 확정및자금지급 년까지자동용및급속충전기 200만대 년 LIB 가격, 현재보다 65% 낮춤일본 - NEDO 주관차세대배터리개발프로젝트시작 (2009~2015년, 총 210억엔규모 ) - 실증실험모델사업의 EV/PHEV 타운선정 (2009년동경등 7개소 ) 독일 - 전기자동차연구개발기금조성 년까지배터리등기술개발 5억지원프랑스 - 무공해차및관련부품생산업체에매년 2,000만지원 (2006~2010년) 년까지 1,000억위안 ( 약 17조원 ) 집행중국 계획의 7대전략사업중하나 년까지전기자동차개발에 15조원투입한국 년까지배터리가격현재보다 80% 낮춤 년까지배터리수명 20년도달 자료 : Solar&Energy(2011) < 표 2-2> 전기자동차개발지원현황및계획 4 정책이슈페이퍼 12-01

7 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 < 표 2-3> EV PHEV 관련정책비교 구분 판매목표 금전적인센티브 미국 2015 년까지누적 1 백만대대당 $7,500 일본 영국 2020 년전기동력자동차 200 만대보급목표 2020 년까지 50 만대 EV 보급계획 2020 년까지누적 150 만대, 2015 년까지런던에만 10 만대 EV 보급목표 대당 139 만 대당 5,000 독일 2020 년까지누적 1,000,000 대 - 프랑스 2020년까지 200만대정부보유 5만대 대당 5,000 스페인 2014 년까지 250,000 대판매대당 6,000 비고 에너지부투자기금 $20 억 인센티브는연단위로변경가능성높음 저탄소차량에 2 억 5,000 만지원 인프라및배터리개발에 2 억 8,500 만투자 2020 년까지 15 억 초기에는마드리드, 발렌시아, 세비야중심 중국 한국 2011 년말까지 500,000 대생산대당 $8, 년까지 10 대도시에서각 1,000 대이상 EV 사용의무화 2012 년까지중국신차판매 10% 를친환경차량으로점유 2020 년까지누적 1 백만대 ( 15 년소형차시장의 20%, 20 년자동차시장의 20%) 자료 : Solar&Energy(2011) 대당 RMB 6,000 - 가격차의약 50% 수준 ( 최대 2,000 만원 ) 12 개도시에서인센티브적용 세제, CO₂ 관련보너스, 인센티브 각국정부는 EV의대규모보급을희망하고있으나, 여기에는몇가지장애요인이존재 - 충분한주행거리 확보를위한배터리기술미흡, 전기자동차충전인프라부재, 높은차량가격, 소비자의인식부족등 한편미국, 일본, EU 등주요선진국들은온실가스감축을위해자국의기업평균연비및온실가스배출기준을지속적으로강화하는추세 에너지경제연구원 5

8 - 우리나라도승용차의평균연비기준을 2015년 17.0km /l로설정하였으며, 2016년이후기준을보다강화하여일본, EU 수준에이르도록할계획 - 우리나라의전기자동차개발 보급을위해서는계획된정책들이효과적으로실행될수있느냐가관건 세계전기자동차보급동향및전망 2010년까지판매된전기자동차의대부분은 HEV 차량이며, 2010년부터 GM 볼트 (PHEV) 의판매가시작되었으나, 판매량은매우미미 년출시되어판매되기시작한하이브리드차량이전체판매량의 99% 이상을차지 년도에 2,400대가량판매되었던하이브리드자동차는매년 44% 씩성장하여 2010년에는 94만대가량판매 - 그러나전체신규차량등록대수중전기자동차의점유율은 2007년 0.7%, 2008년 0.7%, 2009년 1.1%, 2010년 1.3% 로아직까지매우미미한수준 < 표 2-4> 전기자동차판매비율 구분 세계신규차량등록대수 71,619,308 68,030,469 65,163,241 74,358,520 전기자동차판매대수 504, , , ,370 전기자동차침투율 0.7% 0.7% 1.1% 1.3% 자료 : Solar&Energy(2011) 국가별로보면, 2008 년까지판매된전기자동차의 70% 가미국시장에서판매 년에는일본시장의비중이 47% 로증가하여미국 (39%) 과함께양국에 서판매된차량이전체의 86% 를점유 6 정책이슈페이퍼 12-01

9 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 - 다음으로는 EU 가 10% 내외를점하고있으며, 한국시장은 1%, 호주시장 0.6%, 중국시장 0.4% 수준 < 표 2-5> 전기자동차판매현황 ( 단위 : 천대 ) 구분 연평균증가율 (%) 미국 EU 호주 일본 한국 중국 합계 누계 , , , , 자료 : Solar & Energy(2011) 전기자동차수요전망사례Ⅰ(Solar&Energy, 2011) 년세계전기자동차 (EV, PHEV, HEV) 수요를전체의 19% 로전망 - 전세계전기자동차수요는 2010년 94만대에서 2015년 408만대, 2020년 1,730만대에도달할전망 ( 연평균 33.8% 증가 ) - 일본이 2020년자국신규차량의 53% 인 230만대, 미국은 31% 인 390만대를전기자동차로판매할전망 - EU는 436만대 ( 자국수요점유율 30%), 한국이 62만대 (40%), 호주가 27만대 (25%), 중국이 360만대 (12%) 를판매할것으로예측 에너지경제연구원 7

10 < 표 2-6> 국가별전세계전기자동차판매전망 ( 단위 : 천대 ) 구분 연평균증가율 (%) 미국 ,240 2,013 3, 일본 ,220 1,764 2, EU ,020 2,123 4, 호주 한국 중국 ,284 2,339 3, 기타 ,457 2, 합계 940 1,376 2,704 5,870 10,333 17, 자료 : Solar&Energy(2011) 전기자동차수요전망사례Ⅱ(IEA, 2011) - 그린카에대해각국이계획하고있는모든정책이차질없이이행된다는 블루맵시나리오 를설정하고세계전기자동차시장수요를예측 ~2020년기간동안순수전기차와플러그인하이브리드차가연평균 47% 의속도로성장할것으로전망 - 또한각국의전기자동차육성정책이 2020년이후에도지속된다면, 2050년경에는 EV와 PHEV가각각 5,000만대씩판매될것이라고예측 < 표 2-7> 세계 EV 및 PHEV 판매량 (IEA 블루맵시나리오 ) ( 단위 : 백만대 ) 구분 PHEV EV 합계 자료 : IEA(2011) 8 정책이슈페이퍼 12-01

11 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 전기자동차수요전망사례Ⅲ(Global Data, 2012) - 정부의지원정책이 2012~2020년기간동안 EV 시장성장을결정하는핵심요인이라고평가 - GlobalData(2012) 는정부지원이라는관점에서두가지의순수전기차 (EV) 보급시나리오를상정 - 첫번째는정부가 EV 공급업체들과소비자들을꾸준하게지원하는안이며, 두번째는정부지원이제공되지않거나최소한으로만제공되는안 - 첫번째시나리오에서전세계 EV 시장은 2011~2020년기간동안매년 15% 씩성장하여 2020년에는 141,260대규모가될전망 - 두번째시나리오에서는 EV 시장이 2011~2020년기간동안연평균 5% 로성장하여 2020년에 62,294대가될것으로예상 우리나라장기승용차시장전망 우리나라승용차시장의규모와기술별전기자동차가시장에어느정도나보급될것인지를예측 - 승용차소비자에대한설문조사를바탕으로한계량경제학적방법론 ( 이산선택모형 ) 을적용하여전기자동차의종류별, 차급별판매점유율을예측 - 단순히승용차연료별, 기술별시장수요에한정하지않고, 차급 ( 배기량크기 ) 별로세분화된자동차시장전망을시도 모형및시나리오설정 - KEEI-EGMS 1) 의승용차부문모형을확장 개선 ( 승용차분류를연료별, 기술별, 차급별로세분 ) 하여시장전망을수행 1) 20 년이상의장기에너지및온실가스배출전망을위한에너지경제연구원의 Energy & Greenhouse Gas Modeling System 에너지경제연구원 9

12 - EV, PHEV, HEV 등모든전기자동차종류를반영하고, 차급별차량대체가가능하도록모형을개선 - 기준안은 EV, PHEV 등충전을필요로하는전기자동차및관련된충전인프라가정부의노력에도불구하고현수준에서더이상보급되지않는안 - 보급시나리오Ⅰ은전기자동차기술발전이이루어지고, 충전인프라확충도진행되나, 세제지원등민간부문에대한정부의지원이없는경우를가정 - 시나리오 Ⅱ에서는정부의세제지원이지속되고, 기술개발이빠르게진행되어 2035년에배터리가격이현수준보다 50% 하락, 충전시간도 30분단축가정 승용차총등록대수전망과기술 연료 차급별신규차량판매비중예측결과를활용, 모든승용차종류에대한연도별신규판매및총보급대수를전망 - 시나리오Ⅱ의 2035년신규등록대수전망결과, 휘발유승용차가 15만 9천대정도판매될것으로예상되어가장수요가낮을전망 - 순수전기자동차는 2035년에 27만 7천대의수요가발생하여, 전체승용차내수시장 ( 가스 기타차량제외 ) 의 24.3% 를점유할전망 - 다음으로플러그인하이브리드자동차 (22.9%) 와하이브리드자동차 (21.0%), 경유승용차 (18.0%) 가뒤를이을것으로예상 시나리오Ⅱ의 2035년전기자동차총등록대수는 700만대수준으로전망 - 총보급 ( 등록 ) 대수중내연기관승용차의보유비율은 2010년 99.8% 에서 2035년에는 67.0% 까지하락할것으로예상 년 EV는 11.7%, PHEV 11.0%, HEV는 10.6% 를점유하여세종류의전기차가엇비슷한보급률을기록할전망 10 정책이슈페이퍼 12-01

전기자동차보급전망과전력수급안정방안 < 표 2-8> 승용차총등록대수전망 ( 기준안 ) ( 단위 : 천대 ) 구분 2000 2010 2015 2020 2025 2030 2035 승용차합계 7,834 13,260 15,840 18,046 19,561 20,509 21,006 내연기관 7,832 13,239 15,717 17,844 19,296 20,192

13 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 < 표 2-8> 승용차총등록대수전망 ( 기준안 ) ( 단위 : 천대 ) 구분 승용차합계 7,834 13,260 15,840 18,046 19,561 20,509 21,006 내연기관 7,832 13,239 15,717 17,844 19,296 20,192 20,640 - 휘발유 7,155 8,889 10,262 11,439 12,225 12,685 12,881 - 경유 398 2,817 3,794 4,635 5,243 5,663 5,935 - LPG/CNG 279 1,533 1,661 1,770 1,829 1,844 1,824 하이브리드 휘발유 + 전기 LPG+ 전기 PHEV(+ 휘발유 ) EV 기타 [ 그림 2-1] 시나리오별승용차신규수요비율변화 (2035 년 ) ( 단위 : %) 에너지경제연구원 11

14 < 표 2-9> 2035 년승용차신규등록대수 ( 보급시나리오 Ⅱ) ( 단위 : 천대 ) 구분 휘발유 경유 HEV PHEV EV 소계 합계 ,143 경형 소형 중형 대형 주 : 합계에는가스 (LPG/LNG/CNG) 자동차및기타 ( 알코올등 ) 자동차대수가제외되어 있음. 이들차량 (9만 6천대 ) 을합할경우총신규등록대수는 123만 9천대임. < 표 2-10> 승용차총등록대수전망 ( 보급시나리오 Ⅱ) ( 단위 : 천대 ) 구분 승용차합계 7,834 13,260 15,840 18,046 19,561 20,509 21,006 내연기관 7,832 13,239 15,387 16,473 16,473 15,616 14,143 - 휘발유 7,155 8,889 10,052 10,470 10,105 9,162 7,817 - 경유 398 2,817 3,684 4,264 4,526 4,547 4,391 - LPG/CNG 279 1,533 1,651 1,739 1,842 1,907 1,935 하이브리드 ,068 1,630 2,231 - 휘발유 + 전기 ,359 1,881 - LPG+ 전기 PHEV(+ 휘발유 ) ,005 1,627 2,310 EV ,068 1,728 2,453 기타 정책이슈페이퍼 12-01

전기자동차보급전망과전력수급안정방안 전기자동차보급이에너지수요에미치는영향 승용차시장전망이시나리오Ⅱ 의상황으로전개될경우, 최종에너지수요는 2035년에기준안대비 1.4% 감소할전망 - 최종에너지수요감소분은전량수송부문에서발생하게되는데, 2035년에기준안대비총 8.

15 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 전기자동차보급이에너지수요에미치는영향 승용차시장전망이시나리오Ⅱ 의상황으로전개될경우, 최종에너지수요는 2035년에기준안대비 1.4% 감소할전망 - 최종에너지수요감소분은전량수송부문에서발생하게되는데, 2035년에기준안대비총 8.8% 의수송에너지 ( 석유류 ) 수요가줄어들것으로예상 - 최종에너지원별로는석유가 2035년에기준안수요보다 4.3% 감소하는대신전력이 1.5% 증가할전망 년에신재생에너지가기준안대비 0.7% 줄어드는것은경유수요감소에따라경유에섞여있는바이오디젤이같은비율로줄어들기때문 ( 단위 : %) [ 그림 2-2] 최종및 1 차에너지절약효과 1차에너지기준으로보면, 전기차보급시나리오Ⅱ 에서 2035년에기준안대비 0.4% 의에너지절약효과 (136만 TOE) 가있을것으로예상 - 1차에너지수요절감률이최종에너지기준보다작게나타나는이유는전력수요증가로인해기준안보다에너지전환손실량이늘어나기때문 에너지경제연구원 13

16 - 1차에너지원별로보면, 2035년에석유가 4.2% 감소하는반면, 기저발전원인원자력과석탄의수요는기준안대비각각 3.2%, 1.7% 증가할전망 - 이는전기자동차보급에따른최대전력수요증가로 2035년에기준안에서보다원자력과유연탄설비가더필요하다는것을의미 < 표 2-11> 보급시나리오 Ⅱ 수요전망 ( 단위 : 백만 TOE) 구분 연평균증가율 (%) 1차에너지수요 석탄 석유 천연가스 수력 원자력 신재생 기타 계 에너지원별최종에너지수요 석탄 석유 도시가스 전력 열에너지 신재생 기타 계 부문별최종에너지수요 산업 수송 가정 상업 공공 / 기타 주 : 기준안및보급시나리오수요전망은원문보고서참조 14 정책이슈페이퍼 12-01

17 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 < 표 2-12> 에너지수요변화율 ( 시나리오 Ⅱ/ 기준안 ) ( 단위 : %) 구분 차에너지수요 석탄 석유 천연가스 수력 원자력 신재생 기타 계 에너지원별최종에너지수요 석탄 석유 도시가스 전력 열에너지 신재생 기타 계 부문별최종에너지수요 수송 전기자동차가보급되면, 예상대로에너지연소로인한우리나라온실가스배출도줄어들전망 년기준으로기준안대비약 1.1% 의온실가스배출감축효과가있을것으로예상 - 온실가스감축효과가 1차에너지수요절약효과 (0.4%) 보다크게나타나는것은석유수요가크게감소하는대신원자력발전량이증가하기때문 - 우리나라의전원계획이원자력의역할을일정수준으로유지하면서천연가 에너지경제연구원 15

18 스와신재생에너지의이용을높이는방향으로나아갈경우, 전기자동차보 급활성화는온실가스배출을더욱감축하는결과를가져올전망 < 표 2-13> 온실가스배출전망 ( 단위 : 백만 CO 2 톤 ) 구분 기준안 시나리오Ⅰ 시나리오Ⅱ 저감률 ( 기준안 / 시나리오, %) 시나리오Ⅰ 시나리오Ⅱ 전력수급안정필요성증대 전기자동차보급확대는석유의존도를낮추는대신전력수급안정의필요성을증대 - 전력수요급증과발전설비증설의어려움으로전기자동차보급확산은전력수급안정의불안요소로작용할수있음. - 시나리오 Ⅱ의 2035년전력판매량은기준안대비크게증가하지않으나 (1.5%), 전력수급에중요한최대전력수요는크게늘어날전망 전기자동차에대한정부지원이지속되고기술개발이빠르게진행될경우, 전기자동차로인한첨두부하증가량은 2035년에 13.9GW에달할전망 16 정책이슈페이퍼 12-01

19 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 Ⅲ. 정책제언 최대전력수요감축추진 우선적으로전기자동차충전수요가여름및겨울철최대부하시간대에집중되지않도록분산하는정책이중요 - 충전설비및배터리성능향상으로급속충전시간단축을추진 - 전력수요가낮은시간대에배터리를충전해두었다가마치주유소에서연료를보충하듯배터리를교환해주는 배터리교환사업 모델개발 우리나라자동차시장이 PHEV, EV로급속히이행할경우를대비하여장기적으로스마트그리드를통한전력부하관리필요 - 스마트그리드가적극적으로활용될경우 (V2G 기술 ), 시나리오Ⅱ의경우에도 2035년의첨두부하는 4.1GW 증가에머물전망 - 이는스마트그리드활용전첨두부하증가량 (13.9GW) 보다약 10GW 낮은것으로, 1GW급원자력발전소 10기를대체할수있는규모 - 스마트그리드의핵심기술인에너지저장시스템 (Energy Storage System: ESS) 이용활성화필요 V2G 기술의적극활용 전기차를이용해첨두부하를줄이는기술을 V2G (Vehicle to Grid) 라고칭하는데, 말그대로자동차에서그리드로전력을공급하는것을의미 - 전기자동차는 V2G를통해, 즉첨두부하시간대에배터리에남아있는여분의전기를전력망에보냄으로써전력수급안정화에기여할수있음. - V2G는전력수급균형및첨두부하감축에수요자를참여할수있게하는스마트그리드기술에의해실현가능 에너지경제연구원 17

20 전기자동차가피크수요에미치는영향분석시, 배터리충전에따른첨두 부하증가뿐만아니라 V2G 기술적용에따른부하감축효과고려필요 [ 그림 3-1] V2G 활용여부에따른전기자동차첨두부하영향 - 첨두부하시간대에 V2G에참여하는전기자동차비중이 5% 에머무는 스마트그리드저활용 (SG 저활용 ) 시나리오에서는첨두부하가 V2G포함여부에크게영향을받지않음. - V2G에참여하는전기차비중이 15% 대로올라가는 스마트그리드고활용 시나리오에서는 V2G 포함여부에따라첨두부하가크게변화 - 스마트그리드고활용시나리오 에서 V2G가없을경우 2035년첨두부하증가량이 7GW에달하지만, V2G가활성화 ( 차량비중 15%) 될경우첨두부하는증가량은 4.1GW에그침. 스마트그리드를통한전기자동차의충전부하 (G2V) 및방전부하 (V2G) 관리를함께진행한다면첨두부하증가효과를크게완화할수있음. 18 정책이슈페이퍼 12-01

21 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 스마트그리드활성화를위한제도개선 스마트그리드를통해전기차의 충전부하관리 및 V2G 가가능하게되면전력수요가높을때전기차의여유배터리전력을전력망에보낼수있음. 스마트그리드활성화를위해서는전력시장구조와규제제도가스마트그리드기술의실증과상용화촉진을뒷받침할수있어야함. 특히, 가격제도와계약조건의유연성확대를통해전기자동차부하와 V2G 잠재력을효율적으로관리할수있는유인책확대가필요 - 첨두부하시간대에배터리충전을줄이고, 첨두부하감축또는계통운영보조서비스가요구될때 V2G가활성화되도록스마트그리드와가격제도를연계 - 우선전력수요가많은시간대와적은시간대에차별적인요금을부과하는계시별요금제도입이필요 2) - 나아가실시간요금제나최대피크요금차등제와같은다양한변동요금제를적용하는방안을검토 3) 전기요금구조변화와함께스마트그리드기술개발, 표준화, 보안시스템구축, 제도개선등의노력도중요 하이브리드자동차의성능향상 우리나라를포함한미국, 중국등주요국들의전기자동차개발및보급정 책은계획대로진행되고있지않음. 2) 계시별요금제란미래예측된예상수요에따라요금을계시 ( 계절, 시간 ) 별로구분하여적용하는요금제로서보통계절별 ( 여름, 겨울 ) 로 24 시간을 3 개또는 4 개시간대 ( 첨두, 중간첨두, 비첨두, 때로는극비첨두 ) 로구분 3) 실시간요금제는도매시장의가격변화를실시간으로반영하여소매요금을책정하는방식을의미. 최대피크요금차등제는구간별요금제하에서전력수요가많은구간일지라도첨두부하가발생하는한두시간대에는훨씬높은요금을책정하는방식 에너지경제연구원 19

22 - EV, PHEV는충전인프라부재, 배터리성능의한계, 긴충전시간과짧은주행거리, 높은자동차가격등으로가까운미래에대량보급이어려운상황 - Solar&Energy(2011) 및 GlobalData(2012) 도가까운미래에는하이브리드승용차가전기자동차시장을주도할것으로전망 - 따라서순수전기자동차로이행해가는과정에서상당기간 HEV가에너지소비절약및온실가스감축에중요한역할을담당할가능성이높음. 이는순수전기자동차및배터리기술개발을지속추진하되, 현실적인대안인 HEV의성능 ( 배터리기술 ) 향상도매우중요함을시사 - 우리나라와같이전력수급에여유가없는환경에서는최대전력수요에영향을미치지않는하이브리드승용차의장점이더욱부각될수있음. 신재생에너지활용충전시스템개발을통한온실가스감축효과극대화 전기자동차의온실가스감축효과를극대화하기위해서는신재생에너지의활용이절실 - 전기자동차의온실가스 제로 배출은원전또는신재생에너지가생산하는전기를이용할때달성가능 - 원전은후쿠시마사고이후안전성논란으로추가확대가여의치않은상황이므로전기자동차충전시신재생에너지의적극적활용이중요할전망 - 이는신재생에너지보급촉진과신재생에너지발전비용감소라는 선순환고리 를창출 신재생에너지전기를최대한이용하는충전시스템개발필요 - 지금까지신재생에너지를통한전기자동차충전은충전설비와신재생에너지발전설비가인접한장소에서시행가능 20 정책이슈페이퍼 12-01

23 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 - 예 ) 주택에설치된태양광설비에서생산된전기를자동차충전에활용 - 미래에는해상의대용량풍력단지등원거리에서생산되는전기도자동차충전용으로활용하는시대가다가올전망 신재생에너지발전비중이높을때충전이이루어지도록하는시스템, 모바일앱을이용한신재생에너지사용가능시간알림시스템등개발검토 - 미국을중심으로신재생에너지만을이용한전기차충전기술시범사업확대 ( OnStar 와 Google 의신재생에너지이용 쉐보레볼트충전관리서비스 등 ) 전기자동차관련국제협력강화 미국, 일본등전기자동차부문에서기술적으로앞서있는국가들과배터리기술협력및공동사업추진등국제협력강화필요 전기자동차개발 보급의핵심요소인배터리성능향상및가격하락, 충전인프라확충등을위해서는미국과의기술협력이중요 - 우리나라의자동차용이차전지기술과미국의전력망부하관리기술 (V2G) 등양국의선도적기술분야간교류 협력추진 - 리튬이온전지 (LG화학등 ), 충전시스템 ( 효성 ) 의성능향상을위한공통투자등기술개발협력사업발굴 - 미국자동차업체 Tesla 와일본 Panasonic 은이미 2010년부터배터리기술개발협력을시작 또한스마트그리드와연계한한 미양국의 전기차운영시스템 실증사업을공동으로추진하는방안검토 - 이분야를선도하고있는미국과스마트그리드를통한전력망부하안정화및충전시스템최적화실증사업을공동으로시행 에너지경제연구원 21

24 - 이를통해전기자동차가전력망에미치는영향평가, 전력망과전기차간 communication 시스템 (Smart Charging) 성능향상및표준화도모 - 이분야에서는미국전력회사인 GE와일본의자동차업체인닛산간의협력사례존재 (2010년 4월 ) - 또한미국스마트그리드관련업체인 Duke 와일본의 도요타 가 2012년 8 월부터협력사업을추진중 Ⅳ. 기대효과 중 장기국가에너지수급안정및온실가스감축정책개발에기여 에너지수급안정화및온실가스감축정책수립을위한전기자동차개발전략수립에기여 수송용전력수요증가에따른추가적인발전설비필요량전망을통해중 장기전력수급안정을위한정책대안제공 녹색성장을위한그린카산업정책의발전에기여 정부의전기자동차개발및보급정책이승용차시장에미치는영향을평가하고, feedback 기능을수행함으로써정책의개선및발전에기여 배터리, 스마트그리드등전기자동차산업발전을위한국제협력추진방안수립의기초자료로활용 22 정책이슈페이퍼 12-01

25 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 < 참고자료 > 참고문헌 교통안전공단, 2010년도자동차주행거리실태조사, 관계부처합동, 세계 4강도약을위한그린카산업발전전략및과제, 김석곤, 스마트미터링기술및시장동향, Special Feature Smart Grid Technology, EP&C, 에너지경제연구원, 2011 장기에너지전망, 에너지경제연구원, 에너지정보통계센터출연사업기반강화사업 10-03, 장기에너지수요전망모형개선연구 (3차년도): 전환부문, 원두환, 전기동력자동차의시장점유율예측에관한연구 ( 에너지경제연구원위탁연구보고서 ), 전력거래소, 전기자동차보급에따른전력수급영향및시사점, 정부부처합동, 그린카산업발전대책이행점검결과및향후대책 ( 보도자료 ), 지식경제부 에너지경제연구원, 2011년도에너지총조사보고서, 지식경제부 에너지경제연구원, 에너지통계연보, 지식경제부 에너지경제연구원, 에너지통계월보 각월호. 지식경제부 에너지관리공단, 2011 자동차에너지소비효율분석집, 지식경제부 에너지관리공단, 2010 자동차에너지소비효율등급분석, 에너지경제연구원 23

26 지식경제부 한국에너지기술평가원, 그린에너지전략로드맵 2011: 그린카, 지식경제부 환경부 국토해양부 녹색성장위원회, 범정부차원의첫그린카발전로드맵발표 ( 보도자료 ), 최도영, 자동차연비및온실가스규제방안연구, 에너지경제연구원기본연구보고서 10-35, 최도영 이상열, 친환경 고효율자동차보급정책평가, 에너지경제연구원기본연구보고서 11-13, KDB 산업은행, 신업기술이슈 ( 국내전기자동차기술경쟁력분석 ), Solar&Energy, 전세계전기자동차시장 HEV/PHEV/BEV 요인분석및시장수요전망 ( ), Adamowicz, W., J. Louviere and J. Swait, Introduction to Attribute-based Stated Choice Methods, Reports to the National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA), Purchase Order 43AANC Advanis, Alberta, Canada, Adamowicz, W., J. Louviere and M. Williams, 1994, Combining Revealed and Stated Preference Methods for Valuing Environmental Amenities, Journal of Environmental Economics and Management 26, 271~292. Ahn, J., G. Jeong, and Y. Kim, 2008, A Forecast of Household Ownership and Use of Alternative Fuel Vehicles: A Multiple Discrete-continuous Choice Approach, Energy Economics 30, 2091~2104. Beggs, S., S. Cardell, and J. Hausman, 1981, Assessing the Potential demand for Electric Car. Journal of Econometrics, 16, 1~ 정책이슈페이퍼 12-01

27 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 BNEF(Bloomberg New Energy Finance), EV infrastructure eposition?, Insight, Bolduc, D., 1999, A Practical Technique to Estimate Multinomial Probit Models in Transportation, Transportation Research Part B, 33, 63~79. Brownstone, D., and K. Train, 1999, Forecasting New Product Penetration with Flexible Substitution Patterns, Journal of Econometrics 89, 109~129. Brownstone, D., D. S. Bunch, T. F. Golob, and Weiping Ren, 1996, A Transactions Choice Model for Forecasting Demand for Alternative-Fuel Vehicles, Research in Transportation Economics Vol. 4, 87~129. CE Delft, Green Power for Electric Cars: Development of Policy Recommendations to Harvest the Potential of Electric Vehicles, Diamond, D., 2009, "The Impact of Government Incentives for Hybrid-electric Vehicles: Evidence from US states", Energy Policy, 37, 972~983. Economist Intelligence Unit, A Target too Far?: China s Ambitions for Electric Vehicle Development, May Egbue, O. and S. Long, 2012, "Barriers to Widespread Adoption of Electric Vehicles: An Analysis of Consumer Attitudes and Perceptions", Energy Policy, 48, 717~729. Freeman Ⅲ, A. M., The Measurement of Environment and Resource Values: Theory and Methods, 2nd ed., Washington D.C., Resource for the Future, GlobalData, Battery Electric Vehicles: Market Analysis, Competitive Landscape and Forecasts to 2020., Aug 에너지경제연구원 25

28 Greene, W. H., Econometric Analysis, 6th ed., Pearson Education International, Greenwood, P. E. and M. S. Nikulin., A Guide to Chi-Squared Testing. J.Wiley, New York. Hensher, D., 1982, Functional Measurement, Individual Preference, and Discrete Choice Modeling: Theory and Application, Journal of Econometrics Psychology 2, 323~335. IEA, Impact of Smart Grid Technologies on Peak Load to 2050, IEA, Technology Roadmap: Electric and plug-in hybrid electric vehicles, ITF(International Transport Forum), Smart Grids and Electric Vehicles: Made for Each Other?, Janes, J., 2001, Categorical Relationships: Chi-square. Library Hi Tech 19(3), 296~298. Kempton, W. and J. Tomic, 2005, Vehicle-to-grid power fundamentals: Calculating capacity and net revenue, Journal of Power Sources. Kurani, K., T. Turrentine, and D. Sperling, 1994, Demand for electric vehicles in hybrid households: an exploratory analysis, Trans. Policy 1, 244~256. McCarthy, P., and R, Tay, 1998, New Vehicle Consumption and Fuel Efficiency: A Nested Logit Approach, Transportation Research Part E 34, 39~51. MDB Capital Group, The Green Car Report, Investment Analysis of the Hybrid & Electric Vehicle Industry: Outlook for 2009~2012, 정책이슈페이퍼 12-01

29 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 Pike Research, Vehicle to Grid Technologies, Potoglou, D., and P. S. Kanaroglou, 2007, Household Demand and Willingness to Pay for Clean Vehicles, Transportation Research Part D 12, 264~274. Roe, B., Boyle, K.J., and M. Teisl, 1996, Using Conjoint Analysis to Derive Estimates of Compensating Variation, Journal of Environmental Economics and Management, 31, 145~159. RWTH(Rheinisch-Westfӓlische Technische Hochschule Aachen), Grid for Vehicles, Wu, Y., Z. Yang, B. Lin, H. Liu, R. Wang, B. Zhou and J. Hao, 2012, Energy Consumption and CO2 Emission Impacts of Vehicle Electrification in Three Developed Regions of China, Energy Policy, 48, 537~550. Yabe, K., Y. Shinoda, T. Seki, H. Tanaka and A. Akisawa, 2012, Market Penetration Speed and Effects on CO2 Reduction of Electric Vehicles and Plug-in Hybrid Electric Vehicles in Japan, Energy Policy, 48, 529~540. Zhang, Y., Y. Yu and B. Zou, 2011, Analyzing Public Awareness and Acceptance of Alternative Fuel Vehicles in China: The Case of EV, Energy Policy, 39, 7015~7024. 에너지경제연구원 27

31 정책이슈페이퍼 전기자동차보급전망과전력수급안정방안 2012년 11월 6일인쇄 2012년 11월 7일발행 저자최도영외발행인김진우발행처에너지경제연구원 - 경기도의왕시내손순환로 132 전화 : (031) ( 代 ) 팩시밀리 : (031) 등록 1992년 12월 7일제7호인쇄범신사 (02)

+ 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 그림 3 지역 및 에너지원별 1차 에너지 수요 증가율 그림 4 최종 에너지 소비량 중 에너지원별 점유율 시장 전망에서 세계 GDP 성장률은 연평균 3.4% 인 증가를 선도하겠지만 이후에는 인도가 지배적인 역할 구는 0.9% 증

+ 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 그림 3 지역 및 에너지원별 1차 에너지 수요 증가율 그림 4 최종 에너지 소비량 중 에너지원별 점유율 시장 전망에서 세계 GDP 성장률은 연평균 3.4% 인 증가를 선도하겠지만 이후에는 인도가 지배적인 역할 구는 0.9% 증 Special Issues 특집 세계 에너지시장 전망(WEO 2014) 1 개황 국제에너지기구(IEA)는 매년 세계 에너지시장에 대한 중장기 전망을 발표해 오고 있다. 2014년 세계 에너지시장 전망은 분석기간을 2040년까지 확대해 장기 전망과 분석을 수행했고 에너지소비와 수급측면의 종합적인 동향과 석유 천연 가스 석탄 전력 신재생에너지 및 에너지효율 등의