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1 ... 수시연구 전기자동차보급활성화및인프라구축방향에대한기초연구 Reviews on the Strategies of Recharging Infrastructures for Promoting Electric Vehicles... 황상규...

2 서문 정부는 2012년하이브리드차량 3만대를보급하고, 그린카 4대강국으로도약하려는비전을제시한바있습니다. 이에따라자동차에의한연료절감과대기환경보호를위한다양한교통정책이제시되고있습니다. 특히그린카가운데전기차는가솔린엔진을사용하지않기때문에지구온난화의원인인이산화탄소를배출하지않고유지비용도상대적으로저렴하기때문에최근에급부상하고있습니다. 최근개최된세계자동차전시회에서는미래의친환경자동차로전기차가자주등장하고있고, 각국의자동차회사는미래전기차시장을선점하기위한기업간제휴등을추진하고있습니다. 국내에서도전기차산업활성화를위한후속대책이발표되고이를지원할각종연구사업이추진중에있습니다. 전기차가국내에서운행되기위해선무엇보다도충전인프라를필요로하고있습니다. 그리고전기차충전인프라는전기차속성에따라서구축방법이상이하기때문에국내에서운행될전기차의속성을감안해야합니다. 이를위해본연구에서는전기차의기술적특성을파악하고해외전기차기술동향을검토하였습니다. 특히국내에서운행될전기차의속성을파악하기위하여전문가를대상으로구매행태, 전기차의속성등도조사하였습니다.

3 본연구는향후구체적인정책대안을개발하기에앞서정책방향을제시하는기초연구로서, 그동안연구자문으로수고하신전문가및정부관계자에게감사드립니다. 아무쪼록본연구가정부정책의수립에많은도움이되기를기원합니다 년 9 월 한국교통연구원 원장 황기연

4 목차 표목차 ⅷ 그림목차 ⅸ 요약 ⅺ 제 1 장서론 1 제1절연구의배경및목적 / 1 제2절연구의내용과수행방법 / 3 제2장전기차의특성비교및국내도입방향 5 제1절전기자동차의특성 / 5 제2절전기차개발동향및전망 / 9 제3절전기차에대한쟁점과국내도입방향 / 15 제3장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 23 제1절전기차배터리 / 23 제2절전기차충전인프라의유형및구축동향 / 27 제3절전기차충전인프라구축을위한정책과제 / 35

5 제4장전기차충전인프라구축및보급활성화지원방안 41 제1절전기차충전인프라구축기본방향 / 41 제2절전기차충전인프라구축방안 / 42 제3절전기차보급활성화지원방안 / 47 제 5 장결론및정책건의 54 제1절결론 / 54 제2절정책건의 / 56 참고문헌 59 부록 61 Abstract 69

6 표목차 < 표 2-1> 주요자동차제작사별전기차특성비교 13 < 표 2-2> 유럽의전기차설문조사결과비교 18 < 표 3-1> 전기차배터리유형과특성비교 24 < 표 3-2> 국내배터리개발현황 25 < 표 3-3> 일본경제산업성 (METI) 배터리 R&D목표 (2007) 27 < 표 3-4> 전기차충전인프라지원방안 38 < 표 4-1> 국가별친환경차량에대한세제지원내용 50 < 표 4-2> 전기차보급단계별지원방안 53

7 그림목차 < 그림 1-1> 연구의수행과정 4 < 그림 2-1> 하이브리드자동차의기술적특징 6 < 그림 2-2> 연료전지자동차개념도 7 < 그림 2-3> 친환경차량의특성비교 9 < 그림 2-4> 친환경자동차의전기화과정 10 < 그림 2-5> 친환경차량의증가전망 (2004, Global Insight) 10 < 그림 2-6> 미쓰비시의 I-MieV 13 < 그림 2-7> 닛산의 Leaf 14 < 그림 2-8> REVA 의 G-Wiz 14 < 그림 2-9> 폭스바겐의 E-up 15 < 그림 2-10> 통행목적승용차통행거리 ( 서울시 ) 16 < 그림 2-11> 서울시승용차동단위내부통행비율 16 < 그림 2-12> 서울시시속 60km 이상도로현황 17 < 그림 2-13> 전기차구매희망가격및배터리장착여부 19 < 그림 2-14> 전기차급속충전시간 20 < 그림 2-15> 전기차최고주행속도 20 < 그림 2-16> 전기차월간유지비 21 < 그림 2-17> 기존차량대비전기차투자회수예상기간 21

8 < 그림 2-18> 유럽전기차설문조사결과 22 < 그림 3-1> 국내에서개발된리튬이온배터리의모습 24 < 그림 3-2> 파리시주차장내충전시설현황 28 < 그림 3-3> 전기차충전인프라시스템예시 30 < 그림 3-4> 이스라엘충전시설설치모습 31 < 그림 3-5> 파리시급속충전소설치사례 32 < 그림 3-6> 파리시도로변충전소설치사례 32 < 그림 3-7> 파리도로상충전소및안내지도 33 < 그림 3-8> 전기차핵심요소별발전전망 (2015년까지) 38 < 그림 3-9> 스마트그리드개념도 40 < 그림 4-1> 급속충전기개념도 44 < 그림 4-2> 배터리교환시스템개념도 45 < 그림 4-3> 전력망을이용한과금개념도 46 < 그림 4-4> 전기차활성화에필요한관련산업분야 47 < 그림 4-5> 전기차를활용한차량임대사업 ( 프랑스라호셀 ) 49 < 그림 4-6> 유종별자가용승용차구성비 51 < 그림 4-7> 원유정제시유종별생산량비율 51 < 그림 4-8> 유종별이산화탄소배출구성비 52 < 그림 4-9> 유종별자동차유류세비교 52

9 xi 요약 1. 연구의개요 전기자동차는엔진을사용하지않기때문에차량구조가훨씬간단하고중량또한가벼워져에너지효율성측면에서우수하다. 특히이산화탄소를배출하지않기때문에미래의자동차로관심을받고있다. 자동차산업측면에서보면, 전기차는 IT, 통신, 방송, 전력등국가기간산업과해당분야의핵심기술이결집된융 복합기술의결정체이다. 다행히한국은이런기술분야에서는비교우위에있기때문에, 과거초고속인터넷망사업과같이미래의신성장동력산업이될것으로기대된다. 그러나전기차활성화에대하여부정적인의견도있다. 우선차량의주행속도나 1회충전에따른주행거리가휘발유차량에비하여떨어지기때문에소비자의외면을받을것이라는것이다. 또한동력인배터리의가격과성능이떨어져전기차를활성화하는데시기상조라는주장이다. 그밖에도전기차가운행되기위해선무엇보다도충전인프라미비도지적하고있다. 한국이전기차분야에서세계적인경쟁력을확보하기위해서는전기차차량은물론충전인프라에대한기술개발과표준화작업도시급한일이아닐수없다. 본연구의목적은국내에서운행할전기차의속성을검토하고이에따른전기차충전인프라의구축방향과지원방안을제시하고자하였다.

10 xii 2. 전기차의국내도입방향 가. 주행거리측면 전기차의보급이활성화되기위해선배터리의용량과가격이큰영향을미치고있는데, 1회충전에따른주행거리가기존휘발유차량에비하여짧고최고속도가떨어진다는것이단점으로작용하고있다. 그러나전기차의활용목적이도시내단거리통행목적을위한것이라면단점이아닐수있다. 서울시가구통행조사결과에따르면, 1일통행거리는약 40km이고승용차통행의 44% 는 5km 미만의단거리통행이다. 이처럼도시내승용차의통행거리를감안하면현재출시되는전기차의 1회충전에따른주행거리는큰문제가아닐수있다고판단된다. 나. 주행속도 현재국내에서주행속도면에서논란이되는전기차는 NEV급으로최고속도등차량성능이떨어져도로소통에방해가예상된다는지적이있다. 그러나현재서울시평균주행속도는 20km/ 시내외이다. 앞으로자동차의증가와강력한교통수요관리시행, 도로다이어트등녹색교통정책의강화로자동차운행속도는 20km/ 시보다떨어질가능성이크 ( 높 ) 다. 특히전기차가생활주변에서통학, 쇼핑등근거리생활교통수요처리목적으로구입한다면전기차의주행속도는큰무리가없다고판단된다. 다. 차량크기등차량의규격 국내인구 1천명당자동차보유율은이미가구당 1대이상을보유하고있다. 이에따라서최초로구입하는자동차 (Entry car) 의구입목적과추가로구입하는자동차 (second car) 의구입목적을달리하고있다. 또한경 소형자

11 요약 xiii 동차에대한우대정책으로세컨드카의보유비율이높아지고있다. 이처럼 1인가구및맞벌이부부의증가로세컨드카로구입하는비율은앞으로증가할것이고, 자동차구입목적도초기구입차와세컨드카간차이를둘것이다. 따라서전기차공급초기에는중대형고급사양의전기차보단경소형단거리교통수단으로서의속성을지니면적합할것으로보인다. 3. 전기차충전인프라구축을위한추진과제 가. 전기차속성을고려한충전인프라시스템설계 전기차충전인프라에직접적영향을주는것은무엇보다도국내에서운행하게될전기차의개발방향과차량속성이다. 전기차의속성과관계없이전기차충전의기본행태는야간에집에서충전하여주간에통행을하거나, 전기충전이필요할때도로나직장에설치된충전기를이용하게될것이다. 만일전기차 1회충전으로가능한주행거리를 200km 이상으로설정하고차량을개발하면, 주간에활용할급속충전시설이나배터리교환시설의필요성은적어져충전소설치장소를적게해도된다. 반면, 1회충전으로가능한주행거리를적게하면충전기설치를많이해야할것이다. 서울시승용차총통행량가운데약 44% 가 5km 미만인단거리통행으로나타나, 전기차의짧은주행거리가전기차구매에큰영향을미치지않고, 도시밀도가높아전기차충전소설치비용부담도상대적으로적을것으로판단된다. 이처럼국내전기차충전인프라구축을위해선전기차에대한소비자조사, 주차행태, 통행목적등보다면밀한설문조사를통하여차량속성은물론충전소의유형등충전인프라에대한시스템설계가필요하다.

12 xiv < 그림 1> 전기차충전인프라시스템예시 나. 정부주도로구축할충전인프라의조기설정 우리나라는전기차개발에필요한고급기술인력, 배터리등핵심부품관련기술을보유하고있으며, 전기자동차충전인프라구축에유리한도시환경을갖추고있는등전기차의활성화에매우유리한여건을갖추고있다. 그러나전기차생산업체는선뜻나서질못하고있다. 바로전기차가운행되기위해서꼭필요한충전인프라가전혀없기때문이다. 외국의전기차업체가국내에전기차를도입하여홍보를대대적으로하였지만, 구매자가없는것은충전시설이없어전기차운행이불가능하기때문이다. 따라서정부는정부가할것과민간이할것을구분하고이에따라서충전인프라가조기에구축될수있도록재정지원을해야할것이다. 철도역과같은교통결절점과공공기관의주차장내충전시설은정부의재정지원으로지자체가우선적으로설치할시설이라고판단된다. 향후건축될신규건물에대해선가정내충전이가능하도록건축관련법령을정비하여가정내충전시설에대한제도지원도병행하여야할것이다.

13 요약 xv 다. 충전기술표준화대응 지구온난화에대한전세계의대응, 특히고연비와이산화탄소저감을위한각국의자동차기술개발경쟁이가속화되고있다. 특히전기자동차는현재의하이브리드차량이과도기적인성격을지니기에궁극적으로는전기자동차가활성화될것으로많은전문가가전망하고있어, 미래시장규모는매우클것이다. 현재전기차충전인프라에대한연구가동시다발로진행되고있다. 연구가제안된당시의전기차에대한정책환경과기술개발이달라져연구내용도수정될필요가있다. 특히산발적으로이루어지는연구에대한종합적인관점에서의역할분담도필요하다. 또한해외의기술동향을파악하여국제기술표준화에대한준비에만전을기할필요가있다. 라. 충전인프라설치를위한법령정비및재정지원 전기차충전인프라의구축을위해선주택관련법령정비, 주유소및주차장설치관련법령정비, 그리고충전시설설치에소요되는재원의확보가필요하다. 정부와지방자치단체에서도적극적인도입의지및인센티브제도를도입할필요가있다. 아울러충전시설확충을위해선민간사업자에게각종인센티브를적용해많은사업자가참여하여인프라를구축할수있도록정부차원에서로드맵을제시할필요가있다. 앞으로전기차와충전시설의성능은지속적으로향상될것으로보인다. 현재 1회충전으로운행거리가 55마일에불과하지만, 2015년경에는거의 190마일에도달할것으로전망된다. 또한가정내충전시간도현재는 8시간이소요되지만역시 15분이내로단축될것이다. 따라서이렇게전기차및충전인프라의성능향상을위해서는기술개발에대한정부의지속적인지원이필요하다.

14 xvi 4. 정책건의 전기차개발속성설정및공급방식의다양화지원 - 단순기능 -저가형도시형전기차보급으로초기수요대응 - 배터리기술진전과함께 FSEV(Full speed EV) 양산체계구축병행 - 중견기업 ( 주문개조 ) 과완성차업계 ( 양산 ) 간역할분담으로수요대응 - 공공기관, 운수회사에구매할당과개인구입자에대한구매지원추진 전기차임대사업 (Car Sharing) 등사업모델개발및정책지원 - 제주도, 경주등관광지를대상으로한전기차임대사업지원 - 민간부문에의한급속충전소사업지원 - 아파트및공공기관내전기차를이용한차량공유제시행 전기차충전인프라구축을위한산업간협조체계구축 - 전기차활성화를위해선정부는물론전력산업, IT 관련산업, 배터리개발업체, 에너지유통업체및시스템개발업체는매우다양한분야의업체간협조체계구축및성공적인사업모델개발 - 전기차제작사, 전력공급기관, 배터리업체등이종업계간상생할수있는사업모델마련 - 대기업체와중견업체간협력체계마련 전기차구매촉진을위한세제지원 - 전기차등다른친환경차량에도세제지원이가능하도록제도정비 - 충전인프라구축과관련한세제감면및인허가절차간소화 - 전기요금체계의정비및우대 - 도로안내표지판등교통인프라정비

15 요약 xvii 전기차산업활성화에따른부작용완화 - 국내엔진기술은많은투자로세계적수준에있기때문에, 전기차로생산전환시유휴인력, 투자비미회수등문제제기 - 하이브리드차엔엔진이장착되나전기차는엔진이불필요하고, 차량부품자체가절반으로축소되어연관산업의타격이클것으로전망 - 전기차보급및이용활성화를위해선충전인프라개발과 V2G 시행에따른과금시스템구축등후속투자도요구됨. - 해외의경우, 전기차의충전을위한가정내일반충전시설, 도로상급속충전소등정부가주도적으로구축하고있음. < 표 1> 전기차보급단계별제도개선및세제방안 단계 보급확대 이용촉진 기반설치 주요내용 개인구입자에게세제감면자동차취득세, 등록세, 자동차세등한시적감면차량제작사에법인세등한시적감면전기차구입회사및기관에대한세금혜택등 혼잡통행료면제, 공공주차장내주차우선지역지정전기차공유 Car Sharing) 및임대사업허용친환경차량번호판도입 도로표지판정비신규주택내전기충전시설의무화충전소토지보유세등비과세, 법인세우대조치주유소내급속충전소설치, 배터리교환소설치등 관련법, 제도 환친차 법, 조세특례제한법, 여객자동차운수사업법등 자동차관리법, 도로교통법, 도시교통정비촉진법, 주차장법등 환친차 법, 전기시설설치관련법, 지속가능교통 물류발전법

16 1 제 1 장서론 제 1 절 연구의배경및목적 1. 연구의배경 자동차기술은탈석유화를위한진화과정을거치고있다. 자동차의진화과정을화석연료의존도와전기화를기준으로비교하면, 석유에전적으로의존하는내연기관자동차에서중간단계인하이브리드 (Hybrid) 차를거치다가궁극적으로는전기에너지만을사용하는전기자동차 1) (Electric vehicle) 로진전할것으로전망하고있다. 현단계에서친환경적인차로가장먼저알려진하이브리드차는일본이개발한프리우스 (prius) 로관련기술특허를보유하면서세계시장을석권하고있다. 그리고하이브리드차의후발주자인미국과유럽은하이브리드차기술관련특허분쟁을피하기위하여플러그인하이브리드차로전환하거나, 아예이산화탄소배출이없고차량구조가단순한전기차의개발로미래친환경차량시장에대비하고있다. 1) 본연구에서논의하는전기차는배터리로만운행하는 BEV(battery EV) 와전기를충전하여운행하는플러그인하이브리드 (Plug in hybrid) 를지칭하며, 운행중충전된전기를활용하는일반적인하이브리드차는제외함.

17 2 전기자동차는엔진을사용하지않기때문에차량구조가훨씬간단하고중량또한가벼워져에너지효율성측면에서우수하다. 특히이산화탄소를배출하지않기때문에미래의자동차로관심을받고있다. 자동차산업측면에서보면, 전기차는 IT, 통신, 방송, 전력등국가기간산업과해당분야의핵심기술이결집된융 복합기술의결정체이다. 다행히한국은이런기술분야에서는비교우위에있기때문에, 과거초고속인터넷망사업과같이미래의신성장동력산업이될것으로기대된다. 그러나전기차에대하여부정적인의견도있다. 우선차량의주행속도나 1회충전에따른주행거리가휘발유차량에비하여떨어지기때문에소비자의외면을받을것이라는것이다. 또한동력인배터리의가격과성능이떨어져전기차를활성화하는데시기상조라는주장이다. 전기차를활성화하기위해선먼저국내실정에부합되는전기차기능에대한명확한설정이필요하고, 이에적합한충전인프라가구축되어야한다. 특히전기차충전기술에대한국제간특허분쟁을피하기위해선조기에기술개발을하여이에대응하여야한다. 2. 연구의목적 본연구의목적은앞에서제기된사항가운데, 향후충전인프라의유형과성능에영향을주는국내전기차의속성을설문조사를통하여파악하고, 이에따른전기차충전인프라의구축및보급활성화를위한지원방안을제시하는데있다. 전기차의속성파악은장래전기차시장수요를파악하는데필요할뿐만이아니라, 충전인프라의규모를설정하는데도매우필요한사항이다. 또한전기차도입초기에전기차산업의활성화를위한다양한세제지원방안을제시하였다. 끝으로전기차에대한주차우선권등이용촉진에관한제도개선방안도제시하였다.

18 제 1 장서론 3 제 2 절 연구의내용과수행방법 본연구에서는전기차개발자체보다는전기차를위한충전인프라를주된연구대상으로설정하였다. 또한전기차도여러가지전기차보다는가장보편화될승용차로한정하였다. 충전인프라의설치장소는주택과같은내부생활공간, 사무실또는쇼핑몰과같은외부생활공간, 도로등과같은도로공간등으로구분된다. 그러나본연구에서검토하게될충전인프라는가정내완속충전기보다는외부공간의급속충전기와배터리자체를교환하는배터리교환시스템을주로검토하였다. 한편충전인프라를구축하기위해서는앞에서언급한충전기의유형별수요분석이요구된다. 이를위해서국내자동차보유행태및향후전망에대한분석은물론국내외에서추진되고있는충전기기술개발동향을파악하여, 향후기술표준화를염두에둔충전인프라기술개발의방향설정과전략을설정할필요가있다. 이러한내용을토대로본연구의주요내용을정리하면다음과같다. 국내외전기자동차의개발동향및장래수요전망 - 전기자동차의특성및개발동향 - 국내외전기자동차수요전망및국내전기차속성검토 전기자동차충전인프라의구축현황과문제점 - 전기자동차충전인프라구성요소분석 - 전기자동차충전인프라현황과문제점 전기자동차충전인프라구축을위한지원방향 - 전기자동차충전인프라기술개발및재정지원방향 - 제도개선방안

19 4 본연구에서는국내자동차관련전문가세미나개최와해외친환경자동차관련정책동향을파악하여전기차의개발실태와전망을정리하였다. 특히충전인프라기술과연관되는충전기제작업체, 배터리제작업체는물론완성차업계등산업분야의전문가와의심도있는워크숍을통하여주요현안이슈와쟁점과제를도출하였다. 그리고전기차충전인프라활성화를위한제도개선방안을제안하였다. < 그림 1-1> 연구의수행과정

20 5 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 제 1 절전기자동차의특성 2) 1. 하이브리드 (Hybrid) 자동차 하이브리드자동차는내연엔진과배터리엔진을동시에사용하는차량으로서, 기존자동차에사용되던엔진에전기모터를결합한형태를일컫는다. 최근미국에서중점을두고개발하고있는플러그인하이브리드 (Plug in Hybrid) 는기존하이브리드보다좀더진보된단계로가정에서충전한전기로구동되다가전기가부족하면자체발전기를사용해전기를재충전해가면서사용하는차량을말한다. 자체발전에쓰이는연료에는휘발유, 디젤, LPG, 알코올, 수소등다양하다. 하이브리드자동차는현재의내연기관차량과순수전기자동차의단점들을모두보완가능한현실성있는대안으로부각되고있으며, 가솔린자동차대비평균 30% 의연비상승 3) 과 20% 이상의배기가스저감효과를가진다. 2) 친환경 에너지절감형자동차의이용활성화방안 (2008, 한국교통연구원 ) 의내용을요약 3) 2009 년출시되는도요타의 프리우스 3 세대 버전은리터당 25~29 km에이를것으로전망

21 6 공기 연료탱크 가솔린 / 디젤 내연기관 모터 교류 변속기 배기가스 배터리 전기 ( 직류 ) 제동에너지 < 그림 2-1> 하이브리드자동차의기술적특징 하이브리드자동차는엔진과모터를모두탑재하기때문에과도기적기술이지만현재실용화가가장진전된친환경자동차라볼수있다. 하이브리드자동차가기존자동차와비교할때, 최대의장점은연료효율증가및배기가스감소이다. 그리고환경측면에서출발과저속주행시에는전기모터만을사용하기때문에엔진소음이없고, 급가속시에는전기모터가엔진의힘에보태지기때문에가속성도증가된다. 또한차량 ( 랑 ) 구매가격도다른친환경차량과비교할때상대적으로저렴한편이어 ( 여 ) 서, 보급에유리한측면도있다. 그러나하이브리드자동차의단점은전기모터가추가적으로들어가기때문에차량본체의무게가가솔린자동차보다 100~200kg 정도무거워가솔린차량과똑같은견인력을갖지못한다는것이다. 또한배터리가크기때문에엔진쪽으로장착이불가능하여뒷좌석밑과트렁크에걸쳐넣기때문에공간을활용하는데불편도있다. 하이브리드차가친환경차량으로서당분간기존자동차를일정부분을대체할것으로보이나, 어디까지나과도기적역할로그칠것으로보인다.

22 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 7 2. 수소연료전지자동차 4) 연료전지자동차는연료전지로부터생산된전기로구동되는전기자동차의일종으로서모터에서부터바퀴에이르는구조는기존의전기자동차와같다. 그러나기존의전기자동차와는달리저장된전기를사용하는것이아니라전기를만들면서모터를돌려차량을달리게한다. 연료전지차라고도부르며엔진이없기때문에배기가스가나오지않는친환경자동차이다. < 그림 2-2> 연료전지자동차개념도 수소연료전지자동차는에너지효율이높고배출가스가전혀없어가장친환경차량이다. 연료전지장점은전기를생산하는과정에서열도발생하기때문에에너지총효율이휘발유석탄가스등을이용한화력발전에비해높다. 또한질소산화물과이산화탄소배출량이석탄화력발전에비해 38분의 1과 3분의 1 정도이고소음도적어공해배출요인이거의없는에너지기술이다. 즉수소연료전지자동차는다른에너지원에비해시스템효율이높고, 소음이없으며, 설계용량에따른효율차이가거의없는장점이있다. 4) 연료전지자동차는주로수소연료전지자동차 (Hydrogen Fuel Cell Vehicle) 를의미함.

23 8 그러나연료전지차의실용화에는막대한연구개발비가들어가며법규정비와인프라구축및수소충전소와연료전지차의안전문제대책마련이필요하다. 또한 1대당약 6억원이소요되는점을감안할때, 대량생산을통한차량가격을낮추는것이급선무이다. 3. 전기자동차 전기자동차는전기를동력원으로하는차량이며배기가스배출이전혀없으며기존차량보다소음이적은친환경차량이다. 현재미국에서운행되는근린생활형전기차 (NEV, Neighborhood Electric Vehicle) 를비롯하여일반휘발유차량과유사한성능을지닌전기차 (FSEV, Full Speed Electric Vehicle) 등다양하다. 현재국내에서생산되는 NEV인 e-zone 은미국은물론동남아지역에수출되어경찰순찰, 단거리통행용승용차로이용되고있다. 전기차는이미오래전에개발된친환경차량임에도불구하고배터리의무거운중량, 충전에걸리는시간등의문제때문에실용화되지못하다가고유가시대및공해문제가최근심각해지면서다시개발되고있다. 아직까지배터리의중량등여러가지문제점으로인해화석연료자동차에밀려큰발전을못하였으나, 최근배터리기술과충전기술이발전되고모터및관련부품의성능이뒷받침되면서많은대기업이 2011년양산을준비중이다. 국내에서전기차가운행되기위해서는도로교통법등제도개선, 충전시설및충전인프라를구축해야한다. 기존차량에비해가격또한약 30% 정도비싼문제점이있다. 따라서대량생산체제를통한가격인하는전기자동차업체들의남은과제가될전망이다. 전기자동차가본격적으로상용화되기위해서는배터리성능강화와급속충전소등인프라구축이선결과제이다. 따라서배터리의경량 소형화및짧은충전시간또한전기자동차가실용화되기위한필수적인선결조건이되고있다.

24 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 9 하이브리드자동차 - 보급확대유리 - 과도기적수단 - 비효율적엔진 - 최고속도 180 km /h - 연비 : 24.7 km /l - 배기량 : 1497cc - 최고출력 110 마력 수소연료전지자동차 - 충전소필요 - 안전성문제 - 완전무공해 - 공차중량 : 1680kg - 최고속도 : 150 km /h - 주행거리 : 620 km 전기자동차 - 충전시설필요 - 짧은주행거리 - 무공해차량 - 공차중량 1000kg - 최고속도 140 km /h - 주행거리 160 km < 그림 2-3> 친환경차량의특성비교 제 2 절 전기차개발동향및전망 1. 해외의전기차기술개발동향 미래자동차시장은지금의내연기관 (ICE) 자동차에서대체에너지를사용하는자동차로대체될것으로전망된다. 또한당분간엔진과전기모터를겸용하는하이브리드차가우세하는과도기적기간을거친후, 전기자동차로진화할것으로예측된다. 친환경차에대한관심이고조되는초창기시기인 2000년대초반만해도전기차와내연기관차의장점을결합한하이브리드차

25 10 가향후 10년간우세할것으로예상되었다. 그러나최근세계금융위기와미국자동차 big3의붕괴이후부터는르노, 볼보등유럽의완성차업체는물론중국 BYD 등자동차후발국가도전기차개발에박차를가하고있어, 그시기가앞당겨질전망이다. 이는전기차보급에결정적인걸림돌이던배터리의성능과가격문제가점진적으로해소되고있고, 자동차환경규제강화로이산화탄소를배출하지않는전기차개발의필요성이점차증대되는경향을보이고있기때문이다. 따라서미래의그린카로인정했던수소연료전지차대신에전기차가그자리를차지할것으로판단되어, < 그림 2-5> 에서수소연료전지차의추정은수정되어야할것이다. < 그림 2-4> 친환경자동차의전기화과정 < 그림 2-5> 친환경차량의증가전망 (2004, Global Insight)

26 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 국가별전기차개발동향 2009년글로벌금융및경기위기에따라전세계적으로자동차산업이크게위축되었다. 전세계자동차판매량을보면, 2009년 413만대로이는전년도같은달에비하여 23.5% 가감소된판매량이다. 2009년하반기판매량이증가하여어느정도회복하고있으나, 2010년경제상황에따라서는다시판매량이감소할가능성이크다. 특히미국자동차 3사 (big 3) 는구조조정의위기에처하면서대형차와상용차중심의생산라인을친환경차로전환하는시도가추진중이다. 그밖에유럽의자동차회사도각종자동차전시회를통해전기차를선보이는등친환경차개발에주력하고있다. 최근까지각종모터쇼에서소개된전기차를중심으로소개하면, 프랑스의르노자동차는독일프랑크푸르트에서개최된 2009년자동차전시회에서 1인승 City car인트위지 Z.E(Twizy Zero Emission), 패밀리형플루언스 (Fluence) Z.E, 업무용캉구 (Kangoo) Z.E 등전기차 ( 콘셉트카 ) 를공개했다. 이중양산가능성이가장큰모델은국내의 SM3와비슷한모습의플루언스로 1회충전으로최대 160km까지갈수있다. 배터리는급속충전 (20분), 표준충전 (4~8 시간 ), 급속교환 (3분) 3개의방식이있는데, 2011 년부터순차적으로가격이저렴한양산형전기차판매를시작할예정으로, 파트너십관계인닛산과함께전기차시장에서더욱적극적인마케팅을펼칠것으로보인다. 독일아우디가공개한 e-tro 콘셉트카는순수전기구동시스템이적용된고성능전기스포츠카다. 최고출력 313마력, 최대토크 458kg m 란강력한힘을내며시속 100km에이르는시간이 4.8초에불과하다. 폭스바겐의도심형전기차 E-Up 은 2011년출시예정인 새로운소형차라인업 을기초로만들었다. 2007년모터쇼에공개한 Up! 보다전장이짧아 3.19m에불과한콤팩트모델이다. 이는시티카 (city car) 모델로초소형모델이면서도성인 3명과어린이 1명이탑승할수있고 1회충전으로 130km 도심주행이가능하다.

27 12 닛산자동차는도시형전기자동차 피보2 콘셉트카를전시, 2010년부터전기자동차를시판하겠다는계획으로전기자동차개발에주력하고있다. 또한미쓰비시의전기차 ( 콘셉트카 ) i-miev 스포츠 와스바루의 R1e 는배터리충전에소요되는시간을단축하고주행거리를크게늘린기술을보여주었다. 볼보는 3시간충전으로 100km를주행할수있는 C30 플러그인하이브리드콘셉트카 를선보여전기자동차실용화가능성을시사하였다. 도요타의전기자동차 IQ 는길이 2985mm, 너비 1500mm, 휠베이스 2000mm의 2인승경차로서 1,000cc급내연기관차량과맞먹는주행능력을보유하고있으며, 1회충전에 190km까지주행가능한고급형과도시주행용으로 60km까지주행이가능한보급형모델로나뉜다. 초기모델에는마쓰시타와도요타가공동개발한리튬폴리머전지가사용되었으며향후아연공기연료전지의적용을위해준비중이다. 영국의 REVA사의 G-Wiz 는최고속도 80km/h, 주행거리 76km의성능을지녔고, 중국 BYD사의 F3DM는최고속도 80km/h, 주행거리 160km의성능을지닌전기차를각각개발중이다. 현대자동차가전기차로처음내놓은 i10 일렉트릭 은유럽형경차인 i10 을기반으로한다. 49kW 전기모터와리튬이온배터리를장착해한번충전으로최대 160km를주행하며시속 130km를낼수있다. 413V로 15분만에 85% 를급속충전하며, 220V로 5시간동안 100% 를충전할수있다. 지금까지소개한전기차가운데상용화된전기차는일본미쓰비시의아이미브 (i-miev) 가유일하고대부분개발단계에있다. 전기차의핵심인배터리용량이아직불충분하고, 배터리를만들더라도가격이너무비싸기때문이다 5). 결국전기차를상용화할수있도록배터리의가격을인하하는등기존내연기관차량과비교할때어느정도의가격경쟁력을가질수있는가가전기차보급활성화의핵심과제이다. 5) 미쓰비시아이미브는차값 6,000 만원중배터리가격은 4,000 만원정도임.

28 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 13 < 표 2-1> 주요자동차제작사별전기차특성비교 제작사 Mitsubish Nissan Daimer Renault BMW BYD REVA Hyundai Model I-MiEV leaf EV Smart ed Kangoo EV MINI E E6 REVA NXR I10 EV 발매시기 년 양산시기 승차정원 4 명 4 명 2 명 5 명 4 명 4 명 최대출력 (kw) 최고속도 (km/h) 운행거리 (km) 배터리 리튬이온 리튬이온 리튬이온 리튬이온 리튬이온 리튬인산철 리튬이온 리튬폴리머 용량 (kwh) 충전시간 (200V) 7 시간 8 시간 8~10 시간 6~8 시간 급속충전시간 30 분 30 분 (80% 충전 ) 45 분 (480V) 2 시간 30 분 ( 전용 ) 30 분 (400V /80%) 10 분 (50%) 8 시간 5 시간 / 220V 90 분 15 분 / 413V 85% < 그림 2-6> 미쓰비시의 I-MieV

29 14 < 그림 2-7> 닛산의 Leaf < 그림 2-8> REVA 의 G-Wiz

30 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 15 < 그림 2-9> 폭스바겐의 E-up 제 3 절 전기차에대한쟁점과국내도입방향 1. 주행거리측면 전기차의보급이활성화되기위해선배터리의용량과가격이큰영향을미치고있는데, 1회충전에따른주행거리가기존휘발유차량에비하여짧고최고속도가떨어진다는것이단점으로작용하고있다. 그러나전기차의활용목적이도시내단거리통행목적이라면단점이아닐수있다. 서울시가구통행조사결과에따르면, 1일통행거리는약 41km이고승용차통행의 44% 는 5km 미만의단거리통행이다. 서울시승용차의내부통행비율 6) 이높았는데, 통행목적별구성비율 (%) 은학원 (53), 등교 (41), 쇼핑 (34) 이었고, 통행수단별로는버스 (15), 승용차 (13), 택시 (7) 의순으로나타났다. 이처럼도시내승용차의통행거리를감안하면현재출시되는전기차의 1회충전에따른주행거리는큰문제가아닐수있다고판단된다. 6) 같은행정동에서출발과도착이이루어지는통행을의미함.

31 % 30.0% 25.0% 20.0% 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% 등교쇼핑학원 1km 1-2km 2-3km 3-4km 4-5km < 그림 2-10> 통행목적승용차통행거리 ( 서울시 ) < 그림 2-11> 서울시승용차동단위내부통행비율 2. 주행속도 전기차의주행속도는전기차구매시고려해야할중요한속성가운데하나이다. 현재까지제시된전기차의주행속도를살펴보면, NEV 급에선 60km/ 시를제시하고있고, 기타일반전기차는대략시속 150km 내외를제시하고있다. 특히전기차는기존가솔린자동차와별다른성능의차이가없이출

32 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 17 시될예정이다. 현재국내에서주행속도면에서논란이되는전기차는 NEV 급으로최고속도등차량성능이떨어져도로소통에방해가예상된다는지적이있다. 그러나현재서울시평균주행속도는 20km/ 시내외이다 7). 앞으로자동차의증가와강력한교통수요관리시행, 도로다이어트등녹색교통정책의강화로자동차운행속도는 20km/ 시보다떨어질가능성이크다. 특히전기차를생활주변에서통학, 쇼핑등근거리생활교통수요처리목적으로구입한다면전기차의주행속도는큰무리가없다고판단된다. < 그림 2-12> 서울시시속 60km 이상도로현황 3. 차량크기등차량의규격 국내인구 1천명당자동차보유율은이미가구당 1대이상을보유하고있다. 이에따라서최초로구입하는자동차 (Entry car) 의구입목적과추가로구입하는자동차 (sencond car) 의구입목적을달리하고있다. 또한경 소형자동차에대한우대정책으로세컨드카의보유비율이높아지고있다. 7) 현재서울, 부산등대도시의평균주행속도는 20km/ 시로점차저하되고있음 (2008 년 ).

33 18 이처럼 1인가구및맞벌이주부의증가로세컨드카로구입하는비율은앞으로증가할것이고, 자동차구입목적도엔트리카 ( 초기구입차 ) 와세컨드카간차이를둘것이다. 따라서전기차공급초기에는가솔린차량과같은성능을지닌중대형고급사양의전기차보단경소형단거리생활형교통수단으로서의속성을지니면적합할것으로보인다. 한편전기차가지녀야할차량속성에대한유럽의설문조사에의하면, 전기차충전에소요되는시간은최대한 4-5시간이내소요되는것에가장많이응답하였고, 1회충전거리도약 125마일은되어야한다는것에응답을하였다. 그러나전기차활성화는차량성능자체보다는소비자의구매행태와정부의지원정책에영향을많이받기때문에가솔린성능을목표로전기차를생산하는것보다는국내전기차고객수요를감안하여다양한공급전략을마련하는것이적절할것으로판단된다. < 표 2-2> 유럽의전기차설문조사결과비교 구분 프랑스 독일 이태리 영국 EV 수용가능비율 29% 22% 27% 37% EV 시장규모 ( 대 ) 278, , , ,000 일평균주행거리 월평균 100 km이상운전횟수 차량이용목적 지불가능금액 주중 45km주말 64km주중 : 5.5 주말 : % 통근 23% 친지방문 20,825 유로 ( 약 36 백만원 ) 주중 43 km주말 45 km 주중 : 2.7 주말 : % 통근 14% 쇼핑 주중 49 km주말 64 km 주중 : 8.3 주말 : % 통근 18% 친지방문 주중 41 km주말 48 km 주중 : 6.5 주말 : % 통근 19% 친지방문 20,431 유로 19,984 유로 17,016 유로 월평균기대연료비 127 유로 209 유로 170 유로 108 유로 소비자특성 자료 : Prost & Sullivan, 환경에관심을가짐 속도등기능성중시 주변영향을받음 비용절감에기대

34 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 국내전기차선호도설문조사결과 국내에도입하게될전기차의속성에대한설문조사를시행하였다. 조사대상자는자동차관련전문가및교통전문가등약 90여명을대상으로하였다. 조사내용은향후도입할전기차의크기, 1회충전주행거리, 주행속도, 구매가격, 충전시간등이었다. 우선전기차의가격에대한설문에대하여경차는 892만원, 소형차는 1393만원, 중형차는 2020만원으로각각제시하고있어, 현재출시되는전기차구매예정가격에비하여낮은가격을바라고있음을알수있었다. 전기차가격에영향을주는배터리장착여부에대한설문에서는배터리를분리한전기차를선호하였는데, 이는전기차가격에영향을주는배터리가격이제외되는것을원하고있다고볼수있다. < 그림 2-13> 전기차구매희망가격및배터리장착여부 전기차급속충전시간은약 20분이내를원하는응답자가 60% 를넘고있어, 현재 30분내외의급속충전시간은단축되어야할것이다. 차량주행속도는 100km/ 시미만도가능하다는응답자가 50% 에달해최고속도자체는큰영향을주지않을것이라고판단된다.

35 20 < 그림 2-14> 전기차급속충전시간 < 그림 2-15> 전기차최고주행속도 한편현재의일평균주행거리를가정하였을때, 전기차의월평균유지비 ( 차량정비등제외 ) 는 8만원이하가되어야한다는응답자가전체의절반으로나타났고, 전기차를약 5년정도이용하면동급의휘발유차량보다추가로발생되는구입가격이상쇄되길바라고있었다.

36 제 2 장전기차의특성비교및국내도입방향 21 < 그림 2-16> 전기차월간유지비 < 그림 2-17> 기존차량대비전기차투자회수예상기간

37 22 100% 80% 60% 50.20% 40% 20% 0% < % % 80.00% 60.00% 82.00% 76.70% 40.00% 20.00% 0.00% > Up to or more 120% 100% 80% 60% 40% 47% 37% 20% 0% or more Hours to Charge < 그림 2-18> 유럽전기차설문조사결과 8) 8) 한국교통연구원, 외부전문가세미나자료, 2009.

38 23 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후 추진과제 제 1 절 전기차배터리 1. 전기차배터리의종류 전지는전기차는물론하이브리드차, 연료전지차에도활용되는에너지원이다. 전기차에쓰이는배터리는작은부피에전기에너지의축적이높은성능이요구되는데, 현재는리튬이온기술에의한배터리가가장적합하다고판단되고있다. 하이브리드차량은니켈수소 (NiMH) 전지가주로사용되나기술적한계가있는반면, 리튬이온전지는장래성이클것으로평가받고있다. 리튬이온전지는니켈수소전지에비해출력밀도가현저히높다. 또한높은안정성, 전지수명, 낮은자기방전율등을갖고있다 9). 더욱이리튬이온전지는휴대형가전기기에서이미안정성이입증돼휴대폰이나노트북, 전동공구등에광범위하게사용되고있다 10). 그밖의배터리종류별특성은다음과같다. 9) 대체적으로월 3~5% 미만의자기방전율을가지고있기때문에전기차를장기간세워둘지라도배터리방전이거의일어나지않음.

39 24 니켈카드뮴전지가실용화된이후전지의성능은지속적으로개선되었고, 1990년대노트북등휴대용전자기기가보급되면서니켈수소와리튬이온전지가실용화되었다. < 표 3-1> 전기차배터리유형과특성비교 구분 납산 (Lead) 니켈카드뮴 (Ni-Cd) 니켈수소 (Ni-MH) 리튬이온 (Li-ion) 리튬이온폴리머 전압 (V) ~ ~3.8 에너지밀도 (Wh/kg) 35 50~60 60~80 90~ ~200 자기방전율 (%) 6 20~23 15~ 메모리효과없음있음있음없음없음 각종안전성좋음좋음좋음보통보통 환경오염유유무무무 장 단 점 점 신뢰성저단가 낮은에너지밀도고중량 고용량대전류방전 환경문제, 낮은에너지밀도 검증된수명, 안전성, 저가 급속충전어려움저온시성능낮음 고에너지밀도, 경량, 적은부피 안전성, 고가 리튬이온장점에다안전성, 크기유연성 고가 < 그림 3-1> 국내에서개발된리튬이온배터리의모습 10) 오승훈, 자동차용전지기술개발현황및향후전망, 지능형전력망및그린카세미나, 2009.

40 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 25 < 표 3-2> 국내배터리개발현황 상호개발현황적용차종 세방전지 EIG 코캄 에너테크 LG 화학 SK 에너지 삼성 SDI 국내최초밀폐형니켈수소전지개발 ( 리튬계열전지는개발중 ) VK 국내핸드폰제조사의분사리튬계열전지 (PHEV-20 참여예정 ) 리튬계열전지 새한미디어분사 ( 비디오코팅기술 ) 리튬계열전지리튬계열전지 PHEV-10 및 20 참여 HEV용리튬계열전지개발중 PHEV-10 프로젝트 HEV용리튬계열전지개발중 SB리모티브 ( 삼성SDI- 독일BOSCH) 합작법인 국내 CT&T 납배터리국내디젤엔진버스직렬식 HEV 적용예정 CT&T(e-Zone) 리튬이온폴리머배터리 유럽 ( 삼륜차, 버스 ) 자동차제조사제공현재 EV 목표 (NEV 검토중 ) 삼성 SDI, LG 화학, 북미에전극납품 현대아반떼 HEV GM 시보레볼트 PHEV 국내및북미시장목표 (HEV) 국내및북미시장목표 (HEV) 2. 전기자동차배터리의특성 11) 가. 출력과에너지밀도 하이브리드카에활용되는배터리는짧은주기에대량의에너지를저장하고방전하는일을반복해야하기때문에출력밀도 12) 가중요하다. 그러나순수전기차 (BEV) 는장거리주행을위해배터리에축적되는에너지량이많아야하므로, 높은에너지밀도 13) 를갖춘배터리가필요하다. 이는에너지밀도가높을수록 1회충전으로많은거리를주행하고, 출력밀도가높을수록가속속도가높아지기때문이다. 현재하이브리드차에사용되는배터리의출력밀도는 3,000W/kg, 에너지밀도가약 85Wh/kg이며, 전기자동차용배터리의에너지밀도는 110Wh/kg이다. 11) Automotive, 2009 년 9 월호의내용을일부용약정리함. 12) 저장된에너지를출력하는능력을말하며 W/kg 로표시 13) 에너지밀도는전지중량당이용가능한에너지의양을의미하며 Wh/kg 로표시

41 26 미국에너지국은 PHEV 및 EV용배터리팩의에너지밀도를 2014년까지현재 3,400Wh/80kg에서 11,600Wh/120kg으로개선할계획으로알려져있다. 배터리수명과자동차수명도맞출필요가있는데, 대략 12년이상또는총주행거리 25만km를넘는수명이요구된다. 나. 배터리안정성 전기차활성화에장애가되는요인가운데하나는배터리의안전성으로차량충돌시폭발의위험성이제기되었다. 현재자동차산업이요구하는높은품질기준을만족시키기위해배터리제조업체들은안정성문제와씨름하고있다. 전지화학적인개선의하나로, 내고온성의전해액소재를사용한다. 또한배터리팩은셀모니터링에중점을두고있다. 배터리매니지먼트시스템 (BMS) 은지속적으로개별셀의전류, 전압, 온도, 충전상태를측정하고제어해과방전이나과열로부터배터리를보호한다. 돌발사고시에는모듈의충돌안전외장재료가배터리셀을보호하도록돼있다. 다. 가격문제 배터리의가격은출력에비례하는데, 무게 1톤의전기차로 200km를달릴경우에필요한배터리출력은 35kWh 이고, 이정도의출력을내는배터리가격은대략 1kWh 당 1,000달러이므로 3만5,000달러에육박한다. 기존가솔린차량에비하면배터리를장착한전기차는매우높은가격이다. 2015년까지배터리팩을 1kWh 당약 350유로 ( 약 60만원대 ) 로제조할수있을것으로전망되는데, 이는현재가격의 3분의 2에해당한다. 일본의경제산업성이전망한전기차배터리는 2030년경 1kWh 당 41달러로인하되면현재의 40% 수준으로떨어져가격경쟁력이높아질것이다.

42 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 27 < 표 3-3> 일본경제산업성 (METI) 배터리 R&D 목표 (2007) 구분 적용분야 가격 소형전기차 200,000 엔 /kwh 1,644 달러 /kwh 근거리 EV, 고성능 HEV 100,000 엔 /kwh 247/kWh 근거리 EV, PCV, PHEV 30,000 엔 /kwh 247 달러 /kwh 발전된 PHEV 20,000 엔 /kwh 164 달러 /kwh 순수 EV 5,000 엔 V 41 달러 /kwh 제 2 절 전기차충전인프라의유형및구축동향 1. 전기충전시설의유형전기차는충전하는장소와시간에따라서충전시설의속성이결정되어야할것이다. 대부분의전기차는가정에서심야시간에충전하고, 주간시간에는회사에서충전하게된다. 또한쇼핑이나여행중에공공주차장에서급속충전을하거나아예배터리를교환하게될것이다. 이런특성을감안하여각각의특성을살펴보기로한다 14). 가. 주택용충전시설 일반주택에서전기차를충전하기위해선무엇보다도충전을위한시설이필요하다. 또한전력요금은주택용과요금체계가다르므로별도의충전용디지털전력량계가부착된전원계통의추가시설이필요하다. 충전용전원콘센트는외부에노출돼있으므로별도의인식장치또는보안장치를부착해타인의사용을방지할수있어야하고, 충전시간제어를위한통신및제어기능을보유해야한다. 다가구주택의경우가구별로충전설비가설치되어야할것이다. 주택용충전시설의충전용량은단상 220V(10-30A), 2~7kW급으로충전시간은 4-8시간정도가적당할것이다. 14) Automotive, 전기차충전인프라구축방향, 한국전기연구원, 2008.

43 28 < 그림 3-2> 파리시주차장내충전시설현황 나. 주차장용충전시설 불특정다수가이용하는주차장용충전설비는아파트, 공공기관, 공영주차장, 업무시설, 대형쇼핑몰, 호텔등의주차장에설치된다. 가정밖에서충전할경우, 급속충전을요구하며차량별충전량에대한정보가확인되어야한다. 급속충전을위해서는 10kW급충전스탠드가필요하다. 불특정전기차에충전하기위해서는차량과의인터페이스용커넥터와케이블이충전설비에부착돼있거나차량별로보유하고있어야한다. 차량내의배터리관리시스템과통신할수있는기능이있어야하고, 충전이용자를인식할수있는인식시스템과소켓을접속할수있는기능이있어야한다. 또한충전상태의파악과충전전력을계측할수있는양방향전력량계가부착돼야하며, 필요시충전시간제어와선택할수있는제어및통신기능이있어야한다. 충전상태를운전자가파악할수있도록표시장치가부착돼야하며, 주차장은주로옥외에설치되므로각종전기안전규정에적합한보호기능이있어야한다. 충전중에전력계통에이상이발생한경우 EV에영향을주지않도록보호장치가구비돼있어야한다. 향후도입예정인지능형전력망, V2X 등을충분히고려해설계돼야한다.

44 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 29 다. 충전소용충전인프라 충전소용충전인프라는짧은시간에배터리를충전할수있는급속충전설비를구비한시설로충전시간은배터리종류, 급속충전기술등에따라차이가있으나 30분이내 90% 이상충전이가능해야할것이다. 충전설비에는과전압, 과전류보호등의각종보호장치가구비돼있어야하며각종전기안전을만족해야한다. 급속충전을위해서는차량내의 BMS와유기적인통신기능이있어야하며국제규격을만족해야한다. 전력량계측, 요금산정및정산, 충전상태표시등과같은주차장용충전설비에서언급한기본기능들이구비돼있어야한다. 라. 배터리교환소 충전시설이전기차내장착된배터리의충전을위한시설이라면, 배터리교환소는아예배터리자체를교환하는충전인프라이다. 장래급속충전기의성능이크게향상되어도현재주유시간에비하여상대적으로충전시간이소요될것으로보인다. 따라서현재의세차장과같이배터리교환소에도착하면자동으로배터리를교환하는배터리교환시스템 (Battery Switching System) 도필요할것이다. 특히국내자동차이용자는외국보다짧은충전시간을요구하고, 전기차구입시배터리가분리된차량을요구하고있어, 이에대한적극적검토도필요하다.

45 30 < 그림 3-3> 전기차충전인프라시스템예시 2. 국내외전기차충전인프라구축현황과계획 가. 해외의동향 1) 이스라엘사례전기차충전시설은일반충전시설 (Charging spot) 과배터리교환소 (Battery Switching System) 등 2가지의종류로나뉘어각각추진되고있다. 일반충전시설은노상이나건물주차장에설치하여평상시단거리통행자의일상적인이용을지원할예정이다. 현재는쇼핑센터인 Cinema Center 에시범적으로설치운영하고있는반면, 배터리교환소는주유소와같이자동차이동이많은지역에설치하여장거리통행자충전을지원하는것으로차별화하고있다. 전기충전시설에대한별도의지원규정은마련하지않고사업자가적정시설규모나위치를선정하도록유도하고있다. 다만전기차활성화를위하여전기차용배터리충전소인프라보급을지원하고, 전기차에대한판매세를낮추는등측면지원을할계획이다. 자동차판매세는 78% 인데, 하이브리드

46 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 31 카는 30%, 전기차는 10% 로인하하는지원정책으로 2011년 10만대를보급할계획이다. < 그림 3-4> 이스라엘충전시설설치모습 2) 프랑스파리시에서는전기차공동이용제 (AutoLib) 를통하여자가용이용억제를유도하는방향으로정책을추진하고있다. 현재전기차충전시설은일부공영주차장에완속충전시설과일반도로변주유소에급속충전기를소수설치하고있을뿐이다. 충전시설위치를이용자가쉽게찾을수있도록시청홈페이지를통하여정보를제공하고있고, 파리시청에서배포하는지도를통하여확인이가능하다. 현재급속충전기는약 20분이소요되며, 아직은활성화되지못하고있다. 프랑스는 50만개의전기충전소확대보급계획 (~2020년 ) 을추진하고있고, 환경청 (ADEME) 은 11개의전기자동차관련 R&D 프로젝트를추진하고있는데, Renault, EDF 등이참여하는 VEGA/THOP, MHYGALE 등 11 개프로젝트를위해 4년간 4억유로를투자할계획이다 15). 15) 사업자별프로젝트는 Renault / Ze Concept : projet VELROUE, Michelin : projet FOREWHEEL, PSA : projet HYDOLE, Valeo : projets MHYGALE, projet VEGATHOP, Toyota : projet DHRT2, Aixam : projet VELECTA, Veleance : projet QUAT 'ODE, PVI : projet WATT, Renault Trucks : projet MELODYS, Iribus-Iveco : projet ELLISUP

47 32 < 그림 3-5> 파리시급속충전소설치사례 < 그림 3-6> 파리시도로변충전소설치사례

48 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 33 < 그림 3-7> 파리도로상충전소및안내지도 3) 미국외다른나라미국캘리포니아에본사가있는베터플레이스 (Better Place) 사는 100마일이하거리는배터리를충전하고 100마일을넘는거리는배터리를교체하는개념을제시하고이스라엘을비롯한덴마크, 일본, 미국, 유럽등에구현중에있다. 이개념에서소비자는회원으로가입해전기구매계약을체결하고자동차회사에서배터리를제외한가격으로 EV를구매한후주행거리를기준으로요금을지불하게된다. 베터플레이스사는배터리충전소와교환소의네트워크를구축하고소비자가구입한 EV의배터리를구매및운영하고에너지회사와공동으로요금시스템을구축하는역할을하고있다. 또한콜롬보테크놀로지스 (Columb Technologies) 사는미국캘리포니아소재벤처기업으로스마트렛시스템 (Smartlet system) 을개발해설치하고휴대용통신방식으로개념을제시, 여러가지요금제도를도입하여시험운영중이다. 영국은 CO₂배출량의 22% 를차지하는도로수송시스템의 CO₂감축을

49 34 위해전기수송시스템을추진하고있다. 2008년 10월영국의사업기업규제개혁부 (Department for Business Enterprise & Regulatory Reform, BERR) 와교통부 (Department for Transport, Dft) 가공동으로작성한 소송부문에서 EV 및 PHEV로의변경에대한전망조사 보고서에따르면, EV의인프라구성을다음과같이예상하고있다. - 가정내충전시설 - 공공시설내충전시설 - 영업용차량충전시설 - 급속충전소 - 배터리교환소일본경제산업성은 2006년 4월 차세대자동차용배터리연구그룹 을설립하고차세대자동차연구개발촉진과확산을위한 2가지실행계획으로고성능자동차용배터리개발과인프라개발을제안하고 R&D 및개발전략을발표했다. 또한동경전력 (Tokyo Electric Power Co, TEPCO) 은 2006년 11월각지사에급속충전기를설치하고후지중공업과미쓰비시사자동차에서개발한 EV를사용해시험운행중에있으며 (3상, 200 VAC / 500 VDC, 100A), 미쓰비시상사는 2008년 1월신재생에너지를 EV용인프라로활용하는연구를시작했다. 또한도쿄전력은요코하마시의전원제조업체등과 15분정도면충전되는급속충전장치를개발하였다. 본체가격과설치비용을합하면대당 400만엔정도가될전망이고, 약 20분만에 80% 가량의충전이가능한급속충전장치를개발해현재실증시험을하고있다. 벨기에는브뤼셀자유대학 (Vrije Uni-versiteit Brussel, VUB) 에서 1970년대중반부터 EV에대한연구를시작해 1979년 9대의 EV와 2개소의충전소겸용렌터카스테이션을만들어운행한바있고, 도로주행용 EV는 1990년대후반부터브뤼셀수도지역을중심으로상용화해주로공공기관용으로사용하고있다. 충전인프라의형태는다음과같다. - 표준충전인프라 (3.5 kw, 230 VAC/ 16A)

50 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 35 - 준급속충전인프라 (7!10 kw, 32A) - 급속충전인프라 나. 국내의구축계획 현재전기차충전인프라는연구개발단계에있고 16), 그것도 1-2년전에시작하여아직시험을위한실증사업조차추진되는곳이없다. 국토해양부는제주, 서울 2개구와경기도 2개시등전국 3군데지역을 2010년전기자동차시범운행지역으로선정하여운행에필요한기반시설등을확충해나갈계획에있다. 기존국내외완성차업체의전기차등과중소기업의 NEV 차량등이난립하여전력계통의스펙통일과표준이요구된다. 그러나국가적교통망이나전력망과연계된전기차인프라관련총체적접근이시도된적이없으며, 전기차운행및충전관련연구개발과표준시스템제시가절실히요구된다. 전기자동차충전및운영시스템과인프라구축이경쟁사에종속될경우, 우리독자모델전기자동차개발에도커다란장애물이될수있다. 제 3 절 전기차충전인프라구축을위한정책과제 1. 전기차속성을고려한충전인프라시스템설계 전기차충전인프라에직접적영향을주는것은무엇보다도국내에서운행하게될전기차의개발방향과차량속성이다. 전기차의속성과관계없이 16) 그린에너지기반 EV 충전인프라개발 ( 한국전기연구원, 2009), 그린카충전인프라인터페이스핵심부품개발 ( 자동차부품연구원, 2009), 전기자동차및플러그인하이브리드자동차용급속충전시스템상용화개발 ( 환경부,2009) 등이추진중.

51 36 전기차충전의기본행태는야간에집에서충전하여주간에통행을하거나, 전기충전이필요할때도로나직장에설치된충전기를이용하게될것이다. 만일전기차 1회충전으로가능한주행거리를 200km 이상으로설정하고차량을개발하면, 주간에활용할급속충전시설이나배터리교환시설의필요성은적어져충전소설치장소를적게해도된다. 반면, 1회충전으로가능한주행거리를적게하면충전기설치를많이해야할것이다. 서울시승용차총통행량가운데약 44% 가 5km 미만인단거리통행으로나타나, 전기차의짧은주행거리가전기차구매에큰영향을미치지않고, 도시밀도가높아전기차충전소설치비용부담도상대적으로적을것으로판단된다. 이처럼국내전기차충전인프라구축을위해선전기차에대한소비자조사, 주차행태, 통행목적등보다면밀한설문조사를통하여차량속성은물론충전소의유형등충전인프라에대한시스템설계가필요하다. 2. 정부주도로충전인프라의조기구축 우리나라는전기차개발에필요한고급기술인력, 배터리등핵심부품관련기술을보유하고있으며, 전기자동차충전인프라구축에유리한도시환경을갖추고있는등전기차의활성화에매우유리한여건을갖추고있다. 그러나전기차생산업체는선뜻나서질못하고있다. 바로전기차가운행되기위해꼭필요한충전인프라가전혀없기때문이다. 외국의전기차업체가국내에전기차를도입하여홍보를대대적으로하였지만, 구매자가없는것은충전시설이없어전기차운행이불가능하기때문이다. 따라서정부는정부가할것과민간이할것을구분하고이에따라서충전인프라가조기에구축될수있도록재정지원을해야할것이다. 철도역과같은교통결절점과공공기관의주차장내충전시설은정부의재정지원으로지자체가우선적으로설치할시설이라고판단된다. 향후건축될신규건물에대해선가정내충전이가능하도록건축관련법령을정비하여가정내

52 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 37 충전시설에대한제도지원도병행하여야할것이다. 3. 충전기술표준화대응 지구온난화에대한전세계의대응, 특히고연비와이산화탄소저감을위한각국의자동차기술개발경쟁이가속화되고있다. 특히전기자동차는현재의하이브리드차량이과도기적인성격을지니기에궁극적으로는전기자동차가활성화될것으로많은전문가가전망하고있어, 미래시장규모는매우클것이다. 현재전기차충전인프라에대한연구가동시다발로진행되고있다. 연구가제안된당시의전기차에대한정책환경과기술개발이달라져연구내용도수정될필요가있다. 특히산발적으로이루어지는연구에대한종합적인관점에서의역할분담도필요하다. 또한해외의기술동향을파악하여국제기술표준화에대한준비에만전을기할필요가있다. 주요내용을요약하면다음과같다 17). - 공공연구기관및정부기관을중심으로 EV 충전인프라에대한표준 ( 안 ) 을국제규격을반영해가능한빠른시일내에제시하고, 이를 KS 규격또는기타표준에반영한다. - 표준화내용으로는충전인프라와관련된각종부품, 선치용도별충전스탠드기능및규격, 통신방식, 결제방식, 기본요구조건, 기능검증을위한시험및평가기준등이포함돼야한다. - 모든제품은그고유의기능은물론전기안전기준에적합해야하므로설치되기이전에인정시험을거쳐야하는등의제도적인문제도검토하는것이바람직하다. 17) automotive(2009 년, 7 월호 ), 전게서

53 38 4. 충전인프라설치를위한법령정비및재정지원 전기차충전인프라의구축을위해선주택관련법령정비, 주유소및주차장설치관련법령정비, 그리고충전시설설치에소요되는재원의확보가필요하다. 정부와지방자치단체에서도적극적인도입의지및인센티브제도를도입할필요가있다. 아울러충전시설확충을위해선민간사업자에게각종인센티브를적용해많은사업자가참여하여인프라를구축할수있도록정부차원에서로드맵을제시할필요가있다. 앞으로전기차와충전시설의성능은지속적으로향상될것으로보인다. 현재 1회충전으로운행거리가 55마일에불과하지만, 2015년경에는거의 190마일에도달할것으로전망된다. 또한가정내충전시간도현재는 8시간이소요되지만역시 15분이내로단축될것이다. 따라서이렇게전기차및충전인프라의성능향상을위해서는기술개발에대한정부의지속적인지원이필요하다. < 그림 3-8> 전기차핵심요소별발전전망 (2015 년까지 ) < 표 3-4> 전기차충전인프라지원방안 주요내용 - 신규주택내전기충전시설설치의무화 - 충전소토지보유세등비과세, 법인세우대조치 - 주유소내급속충전소설치, 배터리교환소설치등 관련법, 제도 환친차법, 전기시설설치관련법, 지속가능교통 물류발전법

54 제 3 장전기차충전인프라구축현황및향후추진과제 스마트그리드 (smart grid) 사업과연계추진체계마련 전기자동차는정부가추진중인스마트그리드 (Smart Grid) 사업 18) 과연계하여추진될경우, 주변산업에미치는파급효과가클것이다. 따라서전기차활성화를위한스마트그리드의연계추진이꼭필요하며, 이를위한주요내용을정리하면다음과같다. - 지능형전력망을국가주요사업으로추진하고있는시점에서 EV용충전인프라는지능형전력망에서중요한항목이되므로지능형전력망의구축개념을충분히반영해설계해야한다. - 지능형전력망과함께전력분야에서 AMI 사업도새로운시장으로부상하고있으며, EV 충전인프라도하나의대상이되어 AMI 사업과함께추진돼야한다. 따라서단순히 EV의충전인프라구축보다는미래의시스템을고려한설계가필요한시점이다. - 향후분산전원, 신재생에너지등이전역계통에연계돼운용될것으로예상되며, EV의배터리전원을분산전원으로활용하기위한 V2H, V2M, V2W, V2G 와같은기술이활발히검토되고있으므로이를위한준비도함께반영돼설계될필요가있다. - EV 충전인프라와관계된부품과제품들이지속적으로개발, 적용될예정이지만이들에대한기능과성능을검증하고평가할수있는설비와기관의지정이필요하므로이부분에대한준비도필요하다. - EV의충전인프라에대한테스트베드를구축해개발된제품들을적용하고실증할수있는방안을마련할필요가있다. - 현재환경부등에서 EV 시범사업을추진중에있고, 이러한사업들이국가적차원에서체계적으로추진되고관리될필요성이있다. 18) 한국은 2009년 7월 MEF( 기후변화당사국회의 ) 선언문에서스마트그리드기술선도국가로지정된바있음.

55 40 < 그림 3-9> 스마트그리드개념도

56 41 제 4 장전기차충전인프라구축및 보급활성화지원방안 제 1 절 전기차충전인프라구축기본방향 전세계적으로전기차가조기에양산되는상황을감안하여충전인프라도조기에구축할필요가있다. 다만전기차에대한초기수요는적기때문에, 주로시범지역이나공공기관을중심으로설치하고, 전기차가본격적으로양산될시점에일반도로등으로확대하는방향으로추진하는것이적절할것으로보인다. 전기차충전인프라는전기차의도입시기와밀접한관계가있으므로, 충전시스템설계를위한전기차수요분석, 충전인프라유형별기술개발및평가, 충전소운영체계개발등으로구분하여단계적으로추진되는것이적절하다. 단계별추진전략으로 1단계는전기차충전인프라에대한시스템설계를위한기술수요및고객요구를조사하여전기차충전시스템설계및요소기술개발을추진하고, 2단계에서는주요핵심기술을개발하며 3단계에서는실증사업을통한문제점보완등을추진한다. 마지막 3단계에서는 Test-Bed 를구축하여실제운영하고문제점을보완하도록한다.

57 42 제 2 절전기차충전인프라구축방안 19) 1. 전기차및충전인프라관련기술수요및고객요구분석 전기차충전인프라를설계하기위해서는전기차를구매할고객요구사항분석, 전기차관련환경규제사항분석, 전기차운행시나리오분석및충전스테이션요구사항분석등을종합적으로검토할필요가있다. 또한실제전기차충전인프라설치방식은전기차사업방식에따라좌우되므로이를고려할필요가있다. 즉전기차구매가격에영향을주는배터리를임대할것인가, 또한차량임대사업이나배달사업에전기차를대량구입하는정책을할것인가등전기차사업의성공적모델을고려할필요가있다. 그밖에도전기차운행패턴에따른충전시설규모등에대한사전검토도필요하다. 가. 시나리오별기술수요및고객요구사항분석 - 운행시나리오 : 장소별주정차시간에따른충전스테이션유형및효율성, 지역및교통혼잡도등의교통상황에따르는주행모드별 1회충전운행거리, 충전주기, 비용, 배터리수명에따르는교환주기및비용, 충전스테이션부품고장률및비용, 충전소이용가능성, 유형별충전스테이션에따르는충전시간등 - 전기차고객요구사항 : 1회충전운행거리, 최고속도, 0-100km 시간, 전지교환주기및비용, 전기차관련부품고장률및비용등 - 환경규제요구사항 : GHG 배출량, 에너지효율, 공해물질배출량, 안전 ( 탑승자, 보행자, 충돌시, 사고시등 ), 보험, 표준등 - 충전스테이션요구사항 : 전기차의전기모터, 배터리, 파워일렉트로닉의수준에따른지역별 / 유형별충전시스템의요구사항등 19) 지속가능한교통물류체계기술개발 ( 황상규外, 한국교통연구원, 2009) 의내용을요약함.

58 제 4 장전기차충전인프라구축및보급활성화지원방안 43 나. 전기차관련사업모델분석 - 배터리임대, 차량임대, 배터리 + 차량임대를별도사업모델로서, 이에대한초기투자비용, 투자수익률, 소비자혜택, 판매량예측 - 시장 / 산업참여자에대한세부적인조사 - 전기차충전시스템의충전시간, 설치유형에따른기술비교및평가 - 전기차및충전서비스의수요와기술성숙도, 인프라구축, 비용분석및평가 ( 배터리제조, 임대및교체, 유통, 운영등 ) 다. 전기차산업의 Supply and Value Chain 분석 - 전기차의출현과관련하여전력산업, 충전소제조사, OEM 사, 배터리공급업체들과같은 supply chain에서의각각의업체들의역할분석 - 전기차의대수대비그에적합한충전소수에대한조사 라. 전기차의출현과관련한기술로드맵작성 - 일반차량과전기차의부품 / 제품의주요기술적인차이점조사 - 전기차충전방식 ( 저속충전, 고속충전 ) 관련및전기차출현으로인하여多전기공급수요에대한한국의대비책 / 해결책조사 / 추천 2. 충전인프라시스템설계및기술개발방안 앞에서분석한운행시나리오, 전기차고객요구사항, 환경규제요구사항및충전스테이션요구사항등을토대로국내전기차개별충전시설에대한기술검토와통행특성, 충전행태, 충전보급규모등을종합적으로고려하여시스템을설계하고, 이에따른완속충전기, 급속충전기및배터리교환시스템의포괄적운영을할수있는충전인프라시스템을설계한다.

59 44 가. 급속충전기개발 분내충전이가능한병렬운전급속충전기술개발 - 배터리 BMS와의통신으로배터리에적합한충전전압, 전류및알고리즘을자동선택하여충전하는기능개발 - 무효전력손실을최소화한시스템설계 - 충전알고리즘송, 수신적용가능기술개발 < 그림 4-1> 급속충전기개념도 나. 배터리교환시스템 (battery switching system) 개발 20) - 자동차량유형인식이가능한배터리교환소기술개발 - 전기차배터리자동교환메커니즘개발및전기차로부터의배터리자동추출 / 장착기술개발 20) 배터리교환시스템이필요한것은배터리를장착한전기차의가격이고가라서전기차구입을꺼리는요인으로작용하는것은물론, 지금까지제시된급속충전시간이현재의주유시간에비하여상대적으로길기때문임. 이런이유로미국 Better Place 사는 BSS를개발하기로함.

60 제 4 장전기차충전인프라구축및보급활성화지원방안 45 < 그림 4-2> 배터리교환시스템개념도 다. 전기차충전인프라운영관리시스템 1) 지능형충전소운영시스템구축 - VCU 를통한배터리모듈과충전모듈의정보교환기술개발 - 충전특성, 주행이력, 전력소모량, 급속충전기사용횟수등배터리의전주기정보및충전전 / 후의배터리상태정보공유체계 2) 충전소를연계하여지역, 광역, 전국의충전소 network 구축기술개발 - 배터리모듈이력관리를위한메인서버및단말기정보교환체계 - 가정, 직장, 도로등에산재한간이충전소와의 network 구축기술개발 3) 전력계통및과금시스템과연계된네트워크구축기술개발 - 스마트그리드연동네트워크개발 : 국내지역별전력생산의소스분포와에너지효율및비용을분석하고연계된신재생에너지특성에맞는전기차충전시스템의배치와연계네트워크기술개발

61 46 - 과금시스템구축 : 전기차종류에따른소비전력, 잔존전력, 유형별스테이션, 지역및시간대별전력소비량및충전혼잡도와연계된실시간요금부과서비스기술개발 4) VCU 와충전모듈의정보통합시스템 - VCU 를이용하여배터리모듈과충전스테이션의충전모듈간의정보교환을통해전기차별충전특성, 주행이력, 전력소모량, 급속충전기운영기록등을추출하고 Network 상의정보통합관리시스템을통한능동적전기차관리가가능한기술개발 5) 전력활용극대화를위한충전인프라시스템별성능시험평가 - 전기차및배터리교환시스템시제품기능평가 - 국내전기생산방식의배합에따른전력효율평가 - 전기차종류에따른연료효율비교평가 < 그림 4-3> 전력망을이용한과금개념도

62 제 4 장전기차충전인프라구축및보급활성화지원방안 47 제 3 절 전기차보급활성화지원방안 1. 전기차활성화지원의필요성 국제적으로자동차에대한연비규제강화와함께친환경자동차를생산해야하는분위기가조성되고있다. 이같은추세는수출에의존하는국내자동차업계에게는세계친환경자동차시장을선점할수있는기회와도같다. 그러나국내에서는아직까지하이브리드차량의보급확산에주력하고있다. 반면, 일본이나미국의 Big3는새로운환경변화에적극대응하여전기자동차생산을적극적으로추진하고있다. 특히중국의 BYD도선진국과기술제휴로전기자동차를생산하는단계이다. < 그림 4-4> 전기차활성화에필요한관련산업분야

63 48 전기차생산은민간기업이담당하는것이적절하나, 전기차의충전에필요한충전시설을민간기업이주도적으로구축하는것은어려운것이현실이다. 이처럼전기차충전인프라는정부가우선적으로재정지원을통하여충전인프라시스템구축방향을정하고, 이에따라민간기업이요소기술등을개발하도록유도하는것이바람직하다. 특히전기차인프라관련기술의표준화를위해선기업별로기술개발이산발적으로추진되는것보다는정부의추진방향에맞추어체계적으로유도할필요가있다. 2. 전기차보급활성화를위한정책지원분야 가. 다양한고객요구에대응한전기차생산체계지원 전기차의특징은동력전달장치가기계적동력전달에서전자식으로변화되는것이고, 그결과차량구조가단순해지면서부품수가대폭감소되는데그특징이있다. 따라서기존완성차업계뿐만이아니라, 배터리제조업체, 충전기제작업체, 차량개조업체등자동차회사가아닌중견기업의참여도가능하게되었다. 특히전기차에대한고객수요가다양한점을감안할때, 차종공급방식도특정사양의차종을획일적으로생산하는것보다고객의요구에부합되는다양한차종을제공할수있도록차별화될필요가있다. 이스라엘의경우, 배터리임대사업을주축으로하는배터리통합관리회사가전기차의공급을주도적으로추진하고있고, 앞으로도기존의자동차회사는물론배터리업체, 충전기업체등의참여가늘어날것으로판단된다. 국내에서전기차공급은우선단순기능- 저가형 (NEV) 전기차보급으로초기시장을형성하고, 중견기업 ( 주문개조 ) 과완성차업계 ( 양산 ) 간역할분담이필요하다. 아울러전기차의공급은공공기관, 운수회사에우선적으로보급하고추후일반인에대한보조금지원으로확대하는것이필요하다.

64 제 4 장전기차충전인프라구축및보급활성화지원방안 49 나. 전기차사업모델개발및지원 전기차보급을활성화하기위해선전기차에관한수익모델을제시하여지자체와민간의자발적참여를유도할필요가있다. 전기차사업모델로고려할수있는것으로, 제주도, 경주등관광지를대상으로한전기차임대사업, 전기차배터리임대사업, 민간부문에의한급속충전소사업및아파트및공공기관내전기차를이용한차량공유제시행등이있다. < 그림 4-5> 전기차를활용한차량임대사업 ( 프랑스라호셀 ) 다. 전기차산업간협조체계구축 전기차의보급활성화를위해선정부는물론전력산업, IT 관련산업, 배터리개발업체, 에너지유통업체및시스템개발업체등매우다양한분야의업체간협조가필요하다. 다행히현대차와배터리 3사 (LG화학, SK에너지, SB리모티브 ) 가플러그인하이브리드차 (PHEV) 배터리시스템개발을위한양해각서및과제협약을체결한바있고, 자동차공업협동조합, 자동차부품연구원및 13개부품업체와그린카핵심부품공동개발협력을위한양해각서를체결함으로써협력체계를마련한바있다. 그러나국내배터리관련대기업체는외국자동차회사와배터리독점공급을위한계약을체결하고있어, 향후국산전기차의시장경쟁력을저해하는요인의하나로작용할지도모른다. 반면, 일본의전기차완성차업계는자국

65 50 내이차전지업체와협력하여별도의벤처기업을설립하여국부유출을예방하고있고, 미국이나유럽은일본기업과의경쟁을의식하여한국업체또는중국업체와제휴를맺고있는상황이다. 따라서개별기업체차원에서추진되는외국의잠재적경쟁사와의연대를점검하여국내전기차관련업체간연대와제휴를유도할필요가있다. 이를위해선전기차제작사, 전력공급기관, 배터리업체등다양한업체간상생할수있는사업모델을마련하여야하겠다. 라. 전기차보급활성화를위한세제지원 국내친환경차량에대한세제지원이하이브리드에한정되어, 이를전기차등다른친환경차량에도지원이가능하도록제도적정비와함께지원규모를증대시킬필요가있다. 단, 친환경차의초기시장이형성되는상황을감안하면서지원규모를조정하는등한시적지원으로형평성문제제기를완화할필요가있다. < 표 4-1> 국가별친환경차량에대한세제지원내용 국가일본미국프랑스 지원내용 2009 년 4 월하이브리드 전기차에취득세 ( 차량가액의 5%) 전액면제중량세 3 년간면제 (1~1.5t 은연간 18,900 엔 ) 하이브리드차에최고 25 만엔보조금지급전기차에최대 139 만엔보조금지급 (2010 년 3 월까지 ) 하이브리드차 1,000~3,000 달러세금감면전기차 2,500~7,500 달러세금감면 * 하이브리드 청정디젤등구입시최대 4,000 달러세금환급 (2010 년 3 월까지 ) 하이브리드차 2,000 유로, 전기차 5,000 유로보조금지급 * 이산화탄소배출량에따라보조금 (5,000 유로 ) 또는벌금 (2,600 유로 ) 부과 마. 전기차요금제도조정및수급체계마련 국내자가용승용차의사용연료에는휘발유, 경유, LPG 등이있는데, 모두외국에서수입한원유를정제하여생산되고있다. 그러나유종별생산물량

66 제 4 장전기차충전인프라구축및보급활성화지원방안 51 과유종별자동차수에불균형이발생하고있다. 즉휘발유차량은다른차종에비해상대적으로훨씬비중이큰반면, 원유에서추출되는휘발유의물량은적어수급간불균형이존재하고있다. 또한대기환경에미치는영향도경유차가큰반면, 징수한세금비중은오히려낮아조세체계상불균형이존재하고있다. 따라서에너지이용의효율성제고차원에서특정유종을사용하는자동차로쏠리는현상을방지하고에너지자원의효율적이용을위하여기존유류세의조정과함께전기차가사용하게될전기에대한수급에대한중장기적대비책 ( 예 : 태양광, 원자력등 ) 마련도필요하다. LPG 12% 경유 18% 휘발유 70% < 그림 4-6> 유종별자가용승용차구성비 석유정제 LPG, 휘발유, 경유, < 그림 4-7> 원유정제시유종별생산량비율

67 52 LPG, 18.8% 휘발유, 28.9% 경유, 52.3% < 그림 4-8> 유종별이산화탄소배출구성비 유류세 휘발유경유 LPG < 그림 4-9> 유종별자동차유류세비교 바. 전기차활성화에따른부작용최소화 국내완성차업체가전기차에도투자하도록유도하기위해선엔진관련인력의재활용, 자동차부품업체및석유유통업체지원, 연료전지차에대한투자여부결정등후속대책이필요하다. - 국내엔진기술은많은투자로세계적수준에있기때문에, 전기차로생산전환시유휴인력, 투자비미회수등문제제기

68 제 4 장전기차충전인프라구축및보급활성화지원방안 53 - 하이브리드차엔엔진이장착되나, 전기차는엔진이불필요하고, 차량부품자체로절반으로축소되어연관산업의타격이클것으로전망 - 전기차보급및이용활성화를위해선충전인프라개발과 V2G 시행에따른과금시스템구축등후속투자도요구됨. - 해외의경우, 전기차의충전을위한가정내일반충전시설, 도로상급속충전소등정부가주도적으로구축하고있음. < 표 4-2> 전기차보급단계별지원방안 단계보급확대 이용촉진 기반설치 주요내용 - 개인구입자에게세제감면 - 자동차취득세, 등록세, 자동차세등한시적감면 - 차량제작사에법인세등한시적감면 - 전기차구입회사및기관에대한세금혜택등 - 혼잡통행료면제, 공공주차장내주차우선지역지정 - 전기차공유 Car Sharing) 및임대사업허용 - 친환경차량번호판도입 - 신규주택내전기충전시설의무화 - 도로안내표지판정비 - 충전소토지보유세등비과세, 법인세우대조치 - 주유소내급속충전소설치, 배터리교환소설치등 관련법, 제도 환친차법, 조세특례제한법, 여객자동차운수사업법등 자동차관리법, 도로교통법, 도시교통정비촉진법, 주차장법등 환친차법, 전기시설설치관련법, 지속가능교통 물류발전법

69 54 제 5 장결론및정책건의 제 1 절 결론 1908년포드가개발한전기차가소개된지약 100년만에미쓰비시 I-Miev 가출시되었다. 향후자동차산업의방향이엔진에서전기모터로전환되는것을선포하는것을의미한다. 만일국내에서제작한전기차가활성화되면국내의대기환경이개선되는효과도있지만, 친환경자동차분야의대외경쟁력도제고될것이다. 국내에서도최근전기차활성화에대한정부차원의정책이제시되었지만, 전기차의도입시기나속성에대한이견이아직은분분하여혼란스러운상황이다. 이스라엘의경우, 총리가직접나서이스라엘내모든자동차를전기차로대체하겠다고공언하고강력히추진되는것과는매우대조적이다. 최근해외모터쇼에서전기차가대세를이루는것에자극을받아, 국내에서도전기차활성화를위하여정부차원의관심과지원이늘고있지만아직부족한상황이다. 미래친환경차의기술개발방향은대부분의전문가가전기차로보고있기때문에범정부차원의지원이필요하며, 이는국내자동차업계가내수도중요하지만, 수출산업에미치는영향이크기때문이다. 세계적으로전기차는 NEV, PHEV, EV 등다양한목적으로개발되고있다.

70 제 5 장결론및정책건의 55 미국내의그린카시장의경우 2015년경그규모가 2007년대비 5배이상성장할것이라전망된다 21). 그러나현재전기차배터리의용량한계로보급확산에저해되어배터리성능향상과더불어충전인프라의구축이필요하다. 특히국내자동차이용자의이용특성상현재의주유시간에비하여충전시간이크게늘어나면전기차활성화에도악영향을주므로국내상황에적합한충전시설을개발하여야할것이다. 현단계에서전기차활성화의관건은핵심부품인배터리의기술개발과가격인하가큰쟁점으로대두되고있다. 기술개발로배터리가격은점차인하되겠지만, 1회충전에따른주행가능거리를현재의휘발유차량과같은수준으로늘리는데당분간기술적한계가있을것으로보인다. 특히전기차가활성화되기위해선외출하여주행하다가충전이필요할경우, 급속으로충전하거나배터리를교환하는충전시스템의개발이요구될것이다. 따라서공공기관, 충전스테이션으로적용가능한통신기능이내장된급속충전기술과배터리교환시스템기술개발이요구된다. 우리나라는전기차생산에필요한고급인력과기술, 배터리등핵심부품관련기술뿐만아니라, 전기자동차의충전인프라구축에유리한도시환경과서비스환경등전기차상용화에유리한여건을갖추고있다. 이와같은전기자동차개발에유리한사업환경을갖고있음에도불구하고, 지금까지차량이나배터리, 충전기등개별기술이나부품의개발에치중하고있어, 교통망이나전력망과연계된전기차충전인프라시스템개발이나전기차활성화를위한사업모델개발에는미흡하여이에대한국가적인차원의연구개발이필요하다. 주요선진국은정부주도전기차기술개발, 충전인프라구축및보급을위하여세제지원을추진하고있다. 결론적으로한국이미래전기차시장에서현재지닌비교우위가경쟁우위가될수있도록전기차개발및충전시스템구축의조기추진및정책지원이필요하다. 21) EIA Annual Outlook 2009

71 56 제 2 절 정책건의 선진국은정부주도로전기차기술개발, 충전인프라구축및보급을위하여세제지원을추진하고있으며, 시범사업추진을통해전기자동차운영기술의축적과관련운영시스템솔루션제공사업등비즈니스창출을도모하고있다. 우리나라도전기자동차개발에유리한사업환경을갖고있음에도불구하고, 아직도전기차에대한부정적시각이존재하고있다. 특히전기차는시기상조이며전기차보다는클린디젤, 수소연료전지차에대한투자가절실하다는반론이등장하고있다. 이는국내에서운행될전기차에대한소비자의요구사항이나공간적특성에대한조사를토대로전기차개발방향을설정할필요가있음을방증하는것이다. 세계시장에서전기차분야의선두주자가뚜렷이나타나지않기때문에, 조기에전기차관련차량및충전인프라에대한기술개발과표준화를서둘필요가있다. 충전및운영시스템과인프라구축이경쟁국가보다지연되거나종속될경우장애물이될수있다. 우리나라가전기차분야에서선도적인위치에서기위해선다음과같은사항이해결되어야하고, 이를위한제도개선등이필요하다 전기차개발속성설정및공급방식의다양화지원 - 단순기능 -저가형도시형전기차보급으로초기수요대응 - 배터리기술진전과함께 FSEV(Full speed EV) 양산체계구축병행 - 중견기업 ( 주문개조 ) 과완성차업계 ( 양산 ) 간역할분담으로수요대응 - 공공기관, 운수회사에구매할당과개인구입자에대한구매지원추진 전기차임대사업 (Car Sharing) 등사업모델개발및정책지원 - 제주도, 경주등관광지를대상으로한전기차임대사업지원 - 민간부문에의한급속충전소사업지원 - 아파트및공공기관내전기차를이용한차량공유제시행

72 제 5 장결론및정책건의 57 전기차충전인프라구축을위한산업간협조체계구축 - 전기차활성화를위해선정부는물론전력산업, IT 관련산업, 배터리개발업체, 에너지유통업체및시스템개발업체등매우다양한분야의업체간협조체계구축및성공적인사업모델개발 - 전기차제작사, 전력공급기관, 배터리업체등이종업계간상생할수있는사업모델마련 - 대기업체와중견업체간협력체계마련 전기차구매촉진을위한세제지원 - 국내친환경차량에대한세제지원이하이브리드에한정되어, 이를전기차등다른친환경차량에도지원이가능하도록제도적정비 - 충전인프라구축과관련한세제감면및인허가절차간소화 - 전기요금체계의정비및우대 전기차산업활성화에따른부작용완화 - 국내엔진기술은많은투자로세계적수준에있기때문에, 전기차로생산전환시유휴인력, 투자비미회수등문제제기 - 하이브리드차엔엔진이장착되나전기차는엔진이불필요하고, 차량부품자체도절반으로축소되어연관산업의타격이클것으로전망 - 전기차보급및이용활성화를위해선충전인프라개발과 V2G 시행에따른과금시스템구축등후속투자도요구됨. - 해외의경우, 전기차의충전을위한가정내일반충전시설, 도로상급속충전소등정부가주도적으로구축하고있음.

73 참고문헌 [ 국내문헌 ] 1. 강만옥, 환경친화적자동차의보급촉진을위한지원방안, 한국환경정책ㆍ평가연구, 김승래, 환경친화자동차세제지원방안, 조세연구원, 교통안전공단, 자동차주행거리실태조사, 각연도. 4. 국토해양부, 지속가능교통물류발전법, 녹색성장위원회, 지능형전력망및그린카세미나자료집, 오승훈, 자동차용전지기술개발현황및향후전망, 지능형전력망및그린카세미나, 원춘건, 국내전기자동차개발동향과서울시이용활성화방안, 제4차도시에너지포럼, 서울시정개발연구원, 유영면, 선진국친환경자동차개발동향과전망, 자동차부품연구원, 환경부, 주요국전기자동차보급전략및사례연구, 한국교통연구원, 친환경 에너지절감형자동차의이용활성화방안, , 지속가능한교통물류체계기술개발, 환경포럼, 하이브리드자동차의보급촉진방안과환경개선효과, 한국환경정책ㆍ평가연구원,

74 60 [ 국외문헌 ] 1. Cristopher Breiland et al., Operational Effects of Single-Occupant Hybrid Vehicles in High-Occupancy vehicles lanes, TRR, Danilo et al., Importance of vehicle costs, fuel prices, and Fuel efficiency in Hybrid Electric vehicle market success, TRR, Dimitris Potoglou ㆍPavlos S. Kanaroglou, Household demand and willingness to pay for clean vehicles, David Brownstone, David S. Bunch, Thomas F Globob, and Weiping Ren, A Transactions Choice Model for Forecasting Demand for Alternative-Fuel Vehicles, UCTC No. 595, David Brownstone - Kenneth Train, Forecasting new product penetration with flexible substitution patterns, Journal of Econometrics 89, IPCC, Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Pierpaolo Cazzola, Forecast for motor vehicle and oil demand to 2030 and 2050, ITF, Richard Gilbert et al., Transport Revolutions: Moving people and freight without oil, Earthscan, 2008 [ 웹사이트 ] 1. 국가통계포털, 2. 국토해양부, 3. 경제협력개발기구 (OECD), 4. 통계청, 5. 에너지경제연구원, 6. 지식경제부, 7. 한국석유공사, 8. 환경부, 9. 일본도요타자동차, 미국에너지성,

75 61 부록 1. 설문조사표 2. 설문조사결과요약

76 부록 63 부록 1. 설문조사표. 전기차구매선호도설문조사 안녕하십니까? 한국교통연구원은국가교통정책을연구하는국책연구기관입니다. 이번설문은전기차의도입방향설정을위한기초자료로활용할예정으로, 응답해주신설문은통계의목적이외에사용되지않음을약속드립니다. 감사합니다. A. 응답자특성질문 ( 차량미소유자는생략 ) Q1] 귀하가이용하시는차량의등급은무엇입니까? 1. 경차 (1000cc 미만 ) 2. 소형차 (1000~1600cc 미만 ) 3. 중형차 (1600~2000cc 미만 ) 4. 대형차 (2000cc 이상 ) [Q1] 귀하가이용하시는차량의연식은? ( ) 연도 [Q3] 귀하는현재유류비로월평균얼마를지출하십니까? ( ) 만원 / 월 B. 전기차관련질문 [Q1] 귀하는앞으로생산할전기차의크기 ( 현재배기량기준 ) 는어느정도가적당하다고하십니까? 1. 경차 (1000cc 미만 ) 2. 소형차 (1000~1600cc 미만 ) 3. 중형차 (1600~2000cc 미만 ) [Q2] 귀하가전기차를구입하신다면기존차량은어떻게처리하시겠습니까? 1. 기존차량은처분하고전기차만보유하겠다 (1 대보유 ) 2. 기존차량을두고전기차를추가보유하겠다 (2 대보유 ) 3. 현재차가없는상태이다 (1 대최초 [Q6] 귀하는전기차를어떤용도로사용하실계획이십니까? 1. 아이들통학또는쇼핑 2. 본인의통근 통학 업무 3. 여가 ( 취미 여행 동호회활동등 ) [Q7] 현재차량대비전기차구입에따른추가적비용부담이상쇄되는기간 ( 손익분기점 ) 은몇년이라고생각하십니까?( ) 년 [Q8] 귀하가생각하시는전기차의성능은최소한어느정도는되어야한다고생각하십니까? Q8-1] 가정내완속충전소요시간 : ( ) 시간이내 Q8-2] 가정외급속충전소요시간 : ( ) 분이내 Q8-3] 1 회충전시주행가능거리 : ( )km 이상 Q8-4] 최고주행속도 : ( )km/h 이상 [Q9] 전기차출고형태는배터리장착여부에따라 2 가지가있습니다. 귀하는어느형태가좋다고생각하십니까? 1. 배터리장착형 2. 배터리분리형

77 64 보유 ) [Q3] 다음휘발유차량가격을참고로할때, 등급별로전기차가격은어느정도가적당하다고하십니까? 휘발유차량전기차량가격가격 ( 기본모델 ) 경차 ( 모닝 ) 소형차 ( 아반테 ) 중형차 ( 소나타 ) 706 만원 1,198 만원 1,960 만원 경차 소형차 중형차 ( ) 만원 ( ) 만원 ( ) 만원 [Q4] 전기차유지비 ( 전기사용요금 ) 는월평균얼마가적당하다고생각하십니까? ( ) 만원 / 월 [Q5] 현재귀하의자동차이용목적은주로무엇입니까? 1. 아이들통학또는쇼핑 2. 본인의통근 통학 업무 3. 여가 ( 취미 여행 동호회활동등 ) 배터리장착형 - 차량가격에배터리가격이포함되어가격이비쌈 - 충전시배터리교환등의불편함이적음 배터리분리형 - 차량가격에배터리가격이미포함되어가격이싸고 (30%) 충전시간을단축시킬수있음 - 배터리교환소에가서교환해야운행가능 ( 예 : LPG 충전소 ) [Q10] 귀하는전기차보급활성화를위해서어떠한대책이효과적이라고생각하십니까? 다음중우선순위별로 3 가지만순서대로선택해주십시오. 1. 쇼핑몰, 거주자우선주차구역주차우선권배정 2. 버스전용차로특정구간내전기차주행허용 3. 자동차진입제한구역 ( 예 : 대중교통몰 ) 내통행허용 4. 구입보조금또는차량등록세등세금혜택 5. 자동차세인하 6. 주차비 혼잡통행료인하등

78 부록 65 부록 2. 설문조사결과요약 전기차선호도전문가설문조사의개요 국내에서도입하게될전기차속성에대한전문가의견수렴 설문대상자는자동차및교통관련전문가등약 85여명 - 총 114명이응답하였으나비교적설문응답이충실한자동차전문가 34명, 교통전문가 51명만을대상으로함. 주요조사내용은향후도입하게될전기차의크기, 1회충전주행거리, 주행속도, 구매가격, 급속충전시간및손익분기기간등 설문지를직접또는이메일로배포하고회수함. 전기차판매가격및전기차와배터리분리여부 경차는 892만원, 소형차는 1398만원, 중형차는 2200만원으로각각제시함. 현재출시되는전기차구매예정가격에비하여낮은가격을희망하고있다고판단됨. 휘발유차량가격 ( 기본모델, 만원 ): 경차 (706), 소형차 (1198), 중형차 (1960) 출고시전기차에배터리장착여부는배터리분리형을더많이 (57%) 선호하였고, 특히초기구매자는 80% 를차지함. 전기차가격의약 30% 를차지하는배터리가분리된전기차를원함.

79 66 < 그림 1> 전기차크기별구매희망가격여부 처음소유 장착형 분리형 < 그림 2> 전기차생산시배터리장착여부 전기차 1 회충전주행거리, 급속충전시간, 최고속도등 전기차의월평균유류비는 8만원이하가응답자의절반을차지하여현재의 19.6만원보다훨씬낮을것으로기대 전기차구입후약 5년을이용하면동급의휘발유차량보다추가로지불하는가격이 ( 을 ) 상쇄되길바람.

80 부록 67 전기차급속충전시간은약 20분이내를원하는응답자가 60% 를상회함. 최고속도는 110km/ 시미만도가능하다는응답자가 50% 에달해속도자체는전기차구매에큰영향을주지않을것이라고판단됨. < 그림 3> 전기차급속충전시간및최고속도

81 68 < 그림 4> 전기차월평균유지비및추가비용의회수예상기간

82 69 Abstract Reviews on the Strategies of Recharging Infrastructures for Promoting Electric Vehicles in Korea Sang-Kyu Hwang Green cars can be defined simply as eco-friendly and energy saving vehicles. However, to qualify as a green car, a vehicle should mainly use electric power or alternative fuel such as natural gas or bio-fuel instead of fossil fuels. Actually, four types of green cars exist in Korea: Clean Diesel Vehicle, hybrid electric vehicle (HEV) including Plug-in hybrid (PHEV), battery electric vehicles (BEV) and hydrogen fuel cell electric vehicle (FCEV). An electric vehicle (EV) is a vehicle with one or more electric motors for propulsion. An EV uses only electric motors powered by batteries such as lead-acid and lithium. In the past, EVs have failed due to short travel distance and high cost of batteries. However, thanks to improvements in battery technology, EVs have become more attractive. Compared to ICE

83 70 vehicles and HEVs, EVs can reduce dependence on petroleum and greenhouse gas emissions that contribute to global warming. In technical views, some experts regard HEVs as an intermediate step between conventional ICE vehicles and hydrogen FCV or BEV. Korea does not produce a single drop of oil and the transport sector accounts for 20 percent of the country s energy consumption. So, we will face an economic crisis again unless we reduce our oil dependence. To overcome the country s dependence on oil, President Lee Myung-bak suggested "Low Carbon-Green Growth" as a national vision last year. Also, he recently announced plans again to speed up mass production of electric cars to better cope with global environmental protection trends and high fuel prices. Starting in the second half of 2011, the government will promote the sale of electric cars by granting subsidies for state agencies. It will also consider offering tax incentives for buyers of electric cars. To promote EVs, various recharging infrastructures including the quick charging station should be provided. And the optimal numbers of EV recharging infrastructure are closely related with EV technical characteristics, consumer behaviors and so on. In this study, in order to propose the strategies of recharging infrastructures for promoting EV in Korea, we have carried out a survey for some experts working transport areas in Korea. With the survey results, they believe that EV speed and range of distance may not influence significantly on consumers for buy the EV. As for the recharging infrastructure, they also guess that many consumers will prepare the small size of EV such as NEV and the battery switching system to save the recharging time for EV. The research suggest the followings in conclusion. Firstly, before building the EV recharging system, more specipic survey for EV

84 Abstract 71 should be implemented. To provide EV recharging infrastructures, a co-operation and sharing the responsibility should be clarified among the central government, regional government. Secondly an appropriate policy should be implemented to encourage the usage of EVs according to the EV attributes. Lastly, to stimulate the EV market, legal support and various economic incentives should be provided. Firstly, to boost green car sales in the short term, various economic incentives should be given to potential green car buyers by reducing automobile taxes and giving parking priorities to green cars. To the green car makers, tax cuts proportional to green car sales would be good incentive as well. The automobile-related tax system also should be reformed to increase eco-friendly and energy saving vehicles market shares. To do that, the current tax base should be changed from engine size to level of carbon dioxide emissions, for example. In the long term, efforts should be focused on developing powerful and low-cost batteries. Battery performances (recharging time and weight) and its price are regarded as determinant factors if EV will be more attractive green car or not in the future.

85 저자약력 황상규한국교통연구원선임연구위원파리 12 대학교 ( 교통학박사 ) 수시연구 전기자동차보급활성화및인프라구축방향에대한기초연구 Reviews on the Strategies of Recharging Infrastructures for Promoting Electric Vehicles ISBN 인쇄 2009년 9월 25일발행 2009년 9월 30일발행인황기연발행처한국교통연구원경기도고양시일산서구시민대로 1160번지 TEL: / FAX: 홈페이지 : 인쇄처도서출판선우정보인쇄전화 가격 6,000 원 c 2009 한국교통연구원 * 본보고서내용의무단전재 역재 복사를금합니다.