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동일 옹
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1 한국시뮬레이션학회논문지 Vol. 24, No. 1, pp ( ) ISSN 신광섭 문용마 허원창 김우제 * Stakeholder Oriented Economical Efficiency Analysis on the Scenario to Implement Smart Transportation Services KwangSup Shin Yongma Moon Wonchang Hur Woo Je Kim* ABSTRACT This research proposed a new method to evaluate the objective validity to launch smart transportation services that various stakeholders are complicatedly inter-connected. First of all, we have designed the fundamental business model to form the smart transportation services and defined the stakeholders taking part in the services. Also, the criteria to evaluate the economical validity has been proposed based on the relationship among stakeholders. Especially, in the case EV drivers and charging service providers, the economical validity depends on the scale of spreading. Therefore, we have compared the two extreme scenarios, the poor and stable level of EV spreading. According to the result, it may be said that EV drivers and charging service providers cannot be guaranteed the economical validity due to the burden of initial investment. On the contrary to this, suppliers of EV and charging gears may secure more than a certain level of profit. In addition, the government may have great profit due to reducing the CO2 emission and cost for importing energy sources. Therefore, it is needed to enhance the level of supporting EV drivers and charging service providers at the first stage. Also, the impact of the ratio of EV and charging service stations on the economical validity of smart transportation should be further investigated. Key words : Smart Grid, Hub City, Smart Transportation, Electric Vehicle, Charging Service, Economical Analysis 요 본연구는최근정부의주요에너지관련정책중하나인지능형전력망확산사업중대규모장비와전기차, 충전사업등다양한이해관계자가얽혀있는지능형운송서비스를도입하는데대한객관적타당성을검증하기위한방안을제시하였다. 지능형운송서비스를구성하기위한기본적인사업모형을설계하고, 해당사업에참여하는이해관계자를정의하였으며, 전기차이용에따른이해관계자간상호거래를중심으로경제성분석을위한기준을제시하였다. 특히, 전기차이용자와충전사업자의경우전기차보급규모에따른경제성이크게달라지는만큼극단적인두보급시나리오를설계하여각이해관계자들이수익구조가어떻게달라지는지를비교분석하였다. 분석결과초기장비투자비용에대한부담을가진전기차이용자와충전사업자의경우해당사업에참여하기위한경제적타당성을확보하기어려운상황인반면전기차및충전설비공급자의경우일정수준이상의수익을보장받을수있을것으로예상되었다. 특히, 해당사업의추진과지원의책임을가진정부의경우전기차보급에따른에너지수입비용및이산화탄소배출절감에따른편익증가를통해전기차보급규모에따라타이해관계자에비해높은수익을보장받을수있다는점을발견하였다. 따라서전기차이용자와충전사업자에대한지원비율을일정수준높일필요가있으며, 전기차사용자와충전사업자간이해가상충되는전기차대충전설비비율에대한다양한시나리오분석이추후수해되어야할것이다. 본연구의결과를통해향후성공적인지능형운송서비스확산을위해필요한사항을개별이해관계자관점에서확인하는데활용될수있을것이다. 주요어 : 스마트그리드, 거점도시, 지능형운송, 전기차, 충전서비스, 경제성분석 약 Received: 20 March 2015, Revised: 25 March 2015, Accepted: 27 March 2015 *Corresponding Author: Woo Je Kim wjkim@seoultech.ac.kr Dept. of Industrial and Information Systems Engineering, Seoul National University of Science and Technology 1. 서론 우리나라의경우세계 10위의탄소배출국으로 GDP대비온실가스배출량이 OECD 국가평균치의 1.6배수준 제 24 권제 1 호 2015 년 3 월 35

신광섭 문용마 허원창 김우제 에이르기때문에온실가스감축을위해서는신재생에너지, 전기차등청정에너지원발굴과친환경적인이동수단이필요하며, 이를활성화하고산업화하기위해서는스마트그리드기술의검증과구축을통한실증이요구되고있다 [1]. 또한화석에너지의존도가높은국내산업의특성상지속가능한성장을위한에너지자립과효율성제고라는측면에서도스마트그리드구축이필요한상황이다.

2 신광섭 문용마 허원창 김우제 에이르기때문에온실가스감축을위해서는신재생에너지, 전기차등청정에너지원발굴과친환경적인이동수단이필요하며, 이를활성화하고산업화하기위해서는스마트그리드기술의검증과구축을통한실증이요구되고있다 [1]. 또한화석에너지의존도가높은국내산업의특성상지속가능한성장을위한에너지자립과효율성제고라는측면에서도스마트그리드구축이필요한상황이다. 이를위해정부에서는전력 IT 사업 (2005~2013) [2], 스마트그리드국가로드맵수립 (2010.1) [3], 지능형전력망법제정 (2011.5) 및시행 ( ) [4], 제주실증단지운영 (2009~ 2013) [5] 등을통해제도적기반과기술검증을이미완료하였다. 현재스마트그리드제주실증단지는도시전체의전력수요에대한반응을실증하는데한계가있으므로가급적빠른시일내에거점도시를조성하여이를보완해야한다는요구가발생하고있어, 지자체수요조사와사업모델별공모등을거쳐 2013년초까지스마트그리드거점도시추진계획을마련하고, 2016년까지 7개거점도시를구축할계획을수립하였다 [6-7]. 거점도시가현실적인규모의스마트그리드인프라구축을통한, 운영논리및사업모델개발, 경제성판단의시험대가되기위해서는기술개발, 실증, 사업화가선순환구조를이룰수있도록하는거점도시및사업모델이필요하다. 또한스마트그리드기술의성공적확산을위해서는관련기술의특징과전력소비형태를고려하여적절한서비스모형을설계하고, 새로운기술과사업모델의도입에대한경제적타당성에대한분석도수행되어야한다. 그러나지금까지의정부주도혹은지원사업의경우대부분전체사업에대한경제적타당성만을분석하였으나, 실제사업추진에참여하는주체별경제적타당성은분석하지않았다. 특히, 스마트그리드라는새로운기술이단순장비의보급이아닌다양한이해관계자가참여하는서비스의형태로도입되는상황을감안하여새로운시각에서해당사업의추진에대한경제적타당성을검증할필요가있다. 또한서용원 (2012) 의연구 [8] 에서와같이개별기술이나충전시설등에대한경제성검토가이루어지고는있으나전체서비스를구성하는이해관계자를고려한모형은부족하다고말할수있다. 본연구에서는다양한스마트그리드거점도시를구성하는서비스유형중지능형운송서비스에대한경제성분석을실시하였다. 이를위해우선지능형운송서비스를구성하고있는개별서비스모형을활용기술과이해 관계자중심으로설계하였으며, 지능형운송서비스구현을위한기술및장비의보급상황을기준으로확산시나리오를구성하였으며, 개별시나리오에대한경제성분석을실시하였다. 이를통해, 성공적인지능형운송서비스확산을위해필요한요소를확인하고다양한이해관계자에게서비스도입에따른경제적효과가배분될수있는방안을설계할수있을것이다. 본연구의나머지는다음과같이구성된다. 우선 2장에서는스마트운송서비스를구성하기위해필요한기본적인기술요소를전체스마트그리드확산사업유형과의관계를중심으로설명하였다. 3장에서는스마트운송서비스를구현하기위한기술요소및참여이해관계자에대해설명하였다. 4장에서는스마트운송서비스의확산상황에따른참여이해관계자별경제성분석결과를제시하였으며, 마지막으로 5장에서는본연구에서확인된스마트운송서비스도입과확산시고려해야할요소와함께위험요인에대해설명하였다. 2. 지능형운송시스템구성요소 스마트그리드국가로드맵 [3] 에서정의한스마트그리드 5대추진분야는다음 Fig. 1과같이 5가지유형으로나눌수있으며, 이중지능형전력망과지능형전력서비스는세가지거점도시를구성하는공통요소가된다. 지능형전력망은다시지능형송 배전시스템과지능형전력기기및지능형전력통신망으로구성되며, 전력서비스는요금제, 수요반응및전력거래시스템으로구성된다. 지능형소비자, 지능형운송형, 지능형신재생거점도시의구축은두가지공통기술인지능형전력망과지능형서비스의바탕위에거점도시의특성과수요처의전력소비및거래형태를고려하여유형별특성화된기술과 Fig. 1. Types of smart grid hub cities and components 36 한국시뮬레이션학회논문지

서비스를접목하는형태로진행된다. 본연구에서는스마트그리드거점도시유형중최근가장큰관심을받고있으며, 일반전력소비자뿐만아니라산업체및정부공공기관이집중적으로기술투자하고있는지능형운송거점도시를대상으로경제성분석을수행한다. 지능형운송산업의가치사슬은배터리, 파워트레인등전기자동차를구성하는요소기술산업과충전기기및충전서비스를포함하는충전인프라관련산업으로구성된다.

3 서비스를접목하는형태로진행된다. 본연구에서는스마트그리드거점도시유형중최근가장큰관심을받고있으며, 일반전력소비자뿐만아니라산업체및정부공공기관이집중적으로기술투자하고있는지능형운송거점도시를대상으로경제성분석을수행한다. 지능형운송산업의가치사슬은배터리, 파워트레인등전기자동차를구성하는요소기술산업과충전기기및충전서비스를포함하는충전인프라관련산업으로구성된다. 우선전기차는화석연료를활용하는일반차량과달리배터리와파워트레인, 배터리관리시스템 (Battery Management System: BMS) 등으로구성된다. 이중배터리는전기차생산원가의가장큰비중 (40~50%) 을차지하며주행거리등과같은성능을결정하는핵심부품이다. 최근에는대용량리튬이온배터리가주를이루고있으며리튬배터리가격은규모의경제, 소재향상, 디자인표준화등으로최근빠르게하락하고있어현재약 800$/kWh 수준에서 2020년에는약 350$/kWh 수준으로하락할것으로전망된다 [9]. 충전기기및설비는충전방식에따라접촉식직접충전, 비접촉식충전및배터리교체방식으로구분된다. 가장보편적인충전방식인접촉식충전은사용되는충전기의공급용량에따라완속충전과급속충전으로구분된다. 직접식충전방식을중심으로한충전인프라의구축은다음 Fig. 2와같이크게전력공급설비, 충전기, 충전기와차량의인터페이스, 그리고충전인프라정보시스템으로구성된다. 전력공급설비는주로한국전력으로부터수전하는방식으로구성되며인입선로의배선설치와, 누전차단기및배선용차단기가설치된분전반의설치및전기계기의설치가필요하다. 3. 지능형운송서비스사업모형설계 지능형운송서비스를가능하게하는가장중요한요소는전기차를어떻게어디에서충전할것인지에대한결정이다. 차량의소유권여부에따라달라질수도있으나, 이는전기차충전기반시설을이용하는고객의유형이달라지는것외에는충전서비스와동일하다. 따라서본장에서는전기차충전서비스사업을중심으로지능형운송서비스사업모형에대해설명한다. 3.1 충전서비스비즈니스모델충전사업은전기차및충전설비와달리지능형운송산업을구성하는소프트웨어적인요소로전기차보급확대에가장중요한역할은서비스를구성하는기반시설이담당한다. 충전서비스는충전사업자의사업영위방식에따라다양한사업모델설계가가능하며, 다음 Fig. 3은충전사업의전형적인사업모델을비즈니스캔버스로표현한것으로서로다른고객유형에대해각기다른가치제공을하는 multi-sided market 형태임을주목해야한다. 충전사업의고객유형은전기차소유자와충전부지소유자로구분될수있는데, 충전사업자는전기차소유자에게는안정적이고편리한충전서비스의제공, 충전부지소유자에게는충전기기및관련설비의설치와운영서비스의제공을통한수익성확보라는가치제공을목표로한다. 여기서이두가지가치제공은서로독립적으로달성될수없다는점에주의해야한다. 3.2 기본충전사업모형의변화충전사업모형에서충전용부지소유자와충전사업자의관계설정방식에따라사업의형태가달라질수있다. 예를들어, 충전사업자가직접충전용부지를매입하거나 Fig. 2. Conceptual model of conductive charging system [4] Fig. 3. Traditional business model for charging service 제 24 권제 1 호 2015 년 3 월 37

신광섭 문용마 허원창 김우제 임대하여충전소를직영으로운영할수도있고, 혹은충전소부지소유자가충전사업자에가맹하여직접충전사업을영위하는형태가될수도있다. 일반적으로이두가지형태의운영방식이병행될가능성이높다. 이때, 충전부지소유자가가맹하는형태도단순히부지만제공하는수동적인방식에서충전소정보시스템을제외한충전소운영의모든부분을직접수행하는적극적인방식까지다양한형태로나타나게된다.

이때앞서언급한바와같이충전소네트워크사업자와충전부지소유자와의파트너십구도에따라자금흐름의형태는다소달라질수있다. Fig. 4. Types of charging business and relationship among stakeholders 3.

4 신광섭 문용마 허원창 김우제 임대하여충전소를직영으로운영할수도있고, 혹은충전소부지소유자가충전사업자에가맹하여직접충전사업을영위하는형태가될수도있다. 일반적으로이두가지형태의운영방식이병행될가능성이높다. 이때, 충전부지소유자가가맹하는형태도단순히부지만제공하는수동적인방식에서충전소정보시스템을제외한충전소운영의모든부분을직접수행하는적극적인방식까지다양한형태로나타나게된다. 충전서비스사업모형에따라이해관계자사이의자금, 정보, 전력의흐름관계를나타내면다음 Fig. 4와같이표현된다. 붉은색화살표는자금의흐름을나타내는데, 전기차수용자에서출발하여충전소네트워크사업자를거쳐충전기공급자와충전소부지소유자 ( 충전소운영자 ) 에게배분되는구조를보여주고있다. 이때앞서언급한바와같이충전소네트워크사업자와충전부지소유자와의파트너십구도에따라자금흐름의형태는다소달라질수있다. Fig. 4. Types of charging business and relationship among stakeholders 3.3 지능형운송서비스이해관계자및가치사슬지능형운송산업생태계는전기차관련산업과충전인프라관련산업으로구분될수있으며각각기술 ( 기기및설비 ) 공급자, 서비스제공자및소비자, 전력망공급자의영역으로구분할수있다. 기술공급영역의이해관계자들은전기차제조사, 정보통신기술사업자, 충전기기사업자들로구성되며, 이들은서비스제공자및소비자들을위한기술적인프라를제공하는역할을담당한다. 서비스제공자와소비자는운송사업자, 전기차운행자 ( 개인혹은집단 ), 충전사업자, 충전소운영자 ( 충전부지소유자 ) 로구분할수있다. 지능형운 Fig. 5. Ecosystem of smart transportation 송산업에참여하는다양한이해관계자들이소비자에게제공하는가치와참여동인및타이해관계자와의관계를요약하면 Table 1과같다. 이들의이해관계는독립적이지않고서로연결되어있다. 예를들어충전사업자의이익은전기차보급규모에영향을받으며, 반대로전기차운행자의이익은충전인프라의규모및가격에영향을받게된다. 이외에도현재우리나라에서추진하고있는전기차보급사업을주도하고있는정부역시주요이해관계자이다. 전력공급자에게 Table 1. Participants of smart transportation and their relation of gain and loss 이해관계자사업모델 / 가치제공 ST 참여동인다른이해관계자와의가치사슬관계 전기차공급자 전기차제조 Telematics 기술개발 신규시장 충전사업자 /EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment) 와의호환성, 파트너십중요 EVSE 공급자충전기제조, 설치신규시장 EV 공급자와의파트너십, 충전사업자협력업체 ICT HW&SW 충전사업자 충전소운영자 ( 부지소유자 ) Telematics 충전소운영시스템 충전소네트워크운영, 고객관리, 과금, 정보서비스 충전서비스운영충전부지제공 신규시장 신규시장 ( 유틸리티 ) 대체시장 ( 주유사업자 ) 부대수익 ( 상업시설 ) 신규시장 ( 독립사업자 ) 대체시장 ( 주유소 ) 충전정보시스템운영충전네트워크통제 충전소간호환성경쟁부지소유자 /EVSE/EV 제조사와파트너십 수익사업개념과함께공공 / 고객 / 직원서비스의개념공존 38 한국시뮬레이션학회논문지

5 지능형운송산업은새로운전력수요의의미와함께, 신규사업진출의기회가될수있다. 또한 V2H (Vehicle to Home), V2G (Vehicle to Grid) 등의기술은예비전력수요확보의의미도가지기때문에정부입장에서는에너지수입대체와이산화탄소배출저감, 관련요소기술 ( 배터리, 전기차, 충전기등 ) 산업의성장등매우큰효과를얻을수있기때문에적극적으로지능형운송산업의성장을지원하고있다. 4. 이해관계자중심경제성분석결과 4.1 이해관계자별비용및편익요소정의지능형전기차산업에참여하는이해관계자를크게전기차운행자, 충전사업자, 정부로나누고개별이해관계자의비용과편익요소를도출및정의한다 전기차운행자전기차운행자즉, 전기차를보유하고, 충전서비스를이용하는주체측면의경제성분석을위한가정사항과비용및편익요소를정리하면다음 Table 2와같다. 전기차운행자의비용요소는가솔린차대비높은전기차구매비용이며이에대한편익요소는운행비용의절감효과로산정할수있다. 이이외에정량화하기어려운다양한요인 ( 가령운행정숙성, 운행거리에대한불안감등심리적요인 ) 들이존재하지만본연구에서는고려하지않았다. 충전요금은충전시점의전력부하및충전사업자의요금정책에따라좌우되는데본분석에서는이를연 Table 2. Cost and benefit factors for drivers of EV 구분 항목 값 비고 A. 연간운행거리 (KM) 21,900 60km/ 일가정 B. 가솔린연비 (KM/L) 비용 C. 전기차연비 (KM/kWh) 8.00 편익 D. 유류비 ( 원 /L) 2,000 산정기준이용패턴에따라 E. 충전요금 ( 원 /kwh) 변수파라변동 미터 F. 전기차가격 ( 천원 ) 55,000 SM3 전기차 G. 가솔린차가격 ( 천원 ) 25,740 SM3 가솔린차 H. 전기차구매보조금 ( 천원 ) 변수 2013 약천만원 편익 연간연료절감액 A/B*D A/C*E 비용차량구매추가비용 G-F-H 간총전력수요에따라변화하는변수로설정하였다. 정부의전기차구매보조금도전기차운행의경제성에영향을미치는데이역시변수로설정하여이후정부의경제성과연결하여분석하였다 충전사업자충전사업자의경제성을결정하는요인으로는충전기설치비및충전서비스운영비용과충전전력구입비용, 그리고충전전력판매수익을들수있다. 이는연간충전수요와이에따른충전설비설치규모에따라좌우되므로이후경제성분석에서는먼저전기차보급시나리오와그에따른충전사업의규모를몇가지시나리오로구성하여분석할필요가있다. 충전수요의부하별패턴은미국의전기자동차시범사업실측데이터를바탕으로하여가정용충전이 60% 공용충전이 40% 의수요를가진다고가정하였다 ( 이중급속 10%) [10]. 충전기별수요비율을다시부하시간에따른수요로세분하였는데가정용충전수요에대해서는전문가인터뷰와전기차충전용량을반영하여저부하 60%, 중부하 30% 고부하 10% 로가정하였으며, 공용충전수요의경우저부하 30%, 중부하 60%, 고부하 10% 의비율로수요가배분되는것으로가정하였다. Table 3. Cost and benefit factors of charging service providers 구분 항목 값 비고 시나 A. 연간충전수요 독립변수 전기차수연동 리오전기차보급규모 B. 충전기설치대수독립변수연동 비용 충전기설치비 전력구매단가 충전기관리시스템구축비 ( 천원 ) 충전기관리시스템운영비 가정용 490 총충전기의 60% 공용 - 완속 4,770 총충전기의 30% 공용 - 급속 33,820 총충전기의 10% 저부하 충전수요의 60% 중부하 충전수요의 30% 고부하 충전수요의 10% 1,000 종속변수총설치비용의 10% 총비용종속변수충전기수및수요패턴연동편익충전전력판매수입종속변수수익률 30% 가정 제 24 권제 1 호 2015 년 3 월 39

6 신광섭 문용마 허원창 김우제 Table 4. Cost and benefit factors for government 구분 항목 값 비고 시나 전기차보급대수 독립변수 리오 충전기설치대수 독립변수 O2발생량-전기차 (g/km) 42.5 환경공단 (2013) CO2발생량-가솔린 (g/km) 178,6 환경공단 (2013) CO2 경제적효과 ( 원 / 톤 ) 12,000 탄소배출권거래가격 (2013.3) 편익요소 비용요소 에너지수입단가 : 전기 ( 원 /kwh) 에너지수입단가 : 가솔린 ( 원 /L) 연간 CO2 저감효과 ( 원 / 대 ) 연간에너지수입대체효과 ( 천원 / 대 ) 충전기설치보조금 ( 천원 / 기 ) 전기차보조금 ( 천원 ) 완속 8,000 EV/ 충전기보급규모연동 EV/ 충전기보급규모연동최대금액내 100% 급속 누락소형차 15,000 환경부 (2013) 버스 100, 정부정부입장에서는공공의경제적가치향상을목표로하고있기때문에특정이해관계자의편익에포함되지못하거나불특정다수의편익을가지는것으로가정할수있다. 편익요소는이산화탄소배출저감및에너지수입대체비용절감효과를중심으로설계하였으며, 비용요소는전기차보급및충전시설확충을위한보조금지원규모를통해산정할수있다. 일반적인정부지원사업에서편익항목으로산정되는산업파급및고용효과는객관적근거확보및결과산정이어렵기때문에편익요소로고려하지않았다. 전기차구매및충전기설치와관련된보조금정책은지속적으로변화하고있으나, 2013년기준으로완속충전기 800만원, 전기차종에따라약 15,000만원정도의보조금을지급하는것으로가정하였다. 4.2 시나리오구성방안스마트운송산업의경제성분석을위해서는전기차보급규모와그에따른충전사업의서비스규모를우선산정할필요가있다. 국내각분석기관들이내놓은가장소극적인전망은 2020년까지인구 1만명당약 77대, 가장적극적인전망은 230여대까지예상하고있다. 우리나라 에서는 2010년지식경제부에서 2020년까지약 100만대보급을목표로설정하였는데, 이는다른예측시나리오와비교해보면비교적낙관적인전망이라고할수있다 [10]. 전기차보급전망에따른충전기기구축시나리오도기관에따라상이한데, 전기차보급초기에는약 3:1의비율에서보급이확대될수록그비율이낮아지는형태의전망이일반적이다. 이는전기차보급초기에충전인프라보급을보다적극적으로하여전기차보급확산을촉진하기위한것으로이해될수있다. 한편우리나라의충전기보급전망은전기차수대비 2:1의비율로설정하고있다 [11-12]. 이와같이각기상이한전망자료를기반으로제시한타당성자료를기준으로도출된타당성은서로비교분석이불가능하기때문에서로다른보급시나리오를설계하고, 나머지공통요인을기준으로경제성분석을수행할필요가있다. 본연구에서는전기자동차보급수준을중심으로극단적인두가지경우로나누어이해관계자별경제성분석을수행한다. 첫째, 전기차보급이저조한경우, 즉인구 10만명당약 700대수준으로보급되는경우와두번째, 10만명당약 2,500대이상으로보급이원활한경우로시나리오를구성하였다. 4.3 경제성분석결과경제성분석을위한총분석기간은최초투자후 10년을기준으로하였으며, 사회적할인율 5.5% 를적용하여순현가기준으로경제성을분석하였다. 최종적으로는 10 년간누적편익과비용을바탕으로 B/C ratio를산정하여경제성을비교평가한다. 전기자동차보급시나리오별개별이해관계자가가지는비용과편익의변화와함께지능형운송서비스도입과확산의경제적타당성을분석하였다 보급부족시나리오에대한경제성분석정부가충전기반시설구축비용의 50% 를지원한다는가정하에이해관계자별누적수익의변화는다음 Fig. 6 과같이나타났다. 전기차및충전설비공급자는보급증가와함께수익이누적되고있는반면, 충전사업자와전기차운행자는초기투자비용 ( 충전설비구축및전기차구입비용 ) 으로인한손실을회수하지못하고있다. 다만, 전기차운행자의경우약 8년후부터손실이감소되고있어보급목표에도달하면수익으로전환될수있는형태이다. 전기차및충전기판매자를제외하고유일하게수익이나타나고있는 40 한국시뮬레이션학회논문지

7 충전사업자 EV 운행자 EVES 공급자 EV 공급자정부이해관계자합계 15,000 10,000 5, ,000-10,000 Fig. 6. Comparison of cumulative profits in the case of poor spreading Fig. 8. Result of economical analysis for each stakeholders 50,000 40,000 30,000 20,000 10, ,000 충전사업자 EV 운행자 EVES 공급자 EV 공급자정부이해관계자합계 우크게발생하며, 충전사업자역시손실이지속되는누적되는현상이발생한다. 만약충전사업자에대한정부보조비율이 95% 로확대될경우에는충전사업자는초기에손익분기에이르지만큰수익의개선은이루어지지않은반면, 정부의손실이증가되어전체사업관점에서는개선효과가없다고말할수있다. -20,000-30,000-40,000-50,000 Fig. 7. Comparison of cumulative profits in the case of stable spreading 주체는정부로, 전기차보급확대로인한 CO2저감효과와에너지수입대체로인한편익이지속적으로누적되는데서원인을찾을수있다. 앞서언급한바와같이정부의편익을보수적으로설정하였음을고려한다면이경우정부의투자확대를통해정부의편익이다른이해관계자에게배분될수있도록해야하는상황이다 안정적보급시나리오에대한경제성분석전기차의안정적보급은 10년후인구만명당약 258 대의전기차가보급되는시나리오로써, 각종기관에서예측한시나리오중가장낙관적인시나리오임과동시에, 우리나라의보급목표와가장유사한수준의보급목표이다. 이를기준으로앞선시나리오와동일한방식으로경제성분석을시행한결과는 Fig. 7과같다. 전기차보급규모가앞선시나리오에비하여약 3배이상수준으로증가함에따라전기차운행자의순손실이매 지능형운송사업에대한경제성분석결과다음 Fig. 8은전기차보급시나리오에따른이해관계자별경제성분석결과를보여주고있다. 여기서주목해야할점은전기차를운행하거나충전서비스를제공하는주체가지능형운송서비스의핵심이용자와서비스제공자이나이둘모두낙관적보급시나리오상에서도오히려초기투자비용을회수하지못하는상황이발생한다는점이다. 그이유는전기차보급이늘어나는초기에는높은전기차구매비용을운행기간이짧으므로회수하지못하기때문이라고할수있다. 충전사업자의경우도마찬가지이다. 전기차보급규모에비례하여충전설비가투자되어야하므로이는충전사업자의비용증가요인으로작용한다. 투자초기에는지능형운송서비스의기반시설공급자인전기차공급자와충전장비공급자, 그리고전기차전환증대로인한정부의편익이상대적으로크게발생한다. 따라서지능형운송서비스의성공적인도입과확산을위해서는보급초기에전기차운행자와충전사업자의예상손실을정부가보전할수있는방안이필요하다. 단, 향후전기차보급이목표치에다다르고추가적인충전인프라투자가발생할필요가없는상황이되면모든이해관계자에게편익발생하기때문에정부의지원은확 제 24 권제 1 호 2015 년 3 월 41

8 신광섭 문용마 허원창 김우제 산초기에집중될필요가있다. 또한전기차보급대수와충전장비보급비율에대한추가분석이필요한데, 그이유는충전사업자의수익률에중요한영향을미치기때문이다. 즉, 동일한수준의충전장비를보유하고몇대의전기차에게서비스를제공할것인가는결국설치비용및충전기가동률을결정하기때문이다. 반대로전기차와충전시설의비율이낮을수록전기차이용자는운행거리에대한두려움과충전대기시간을높게예측하기때문에전기차보급의장애요인으로작용할가능성이크기때문이다. 실제로미국의 The EV project [13] 의경우 1:1 정도의비율을제시하고있으며, 이중절반이상이가정용충전기로구성되고있다. 이경우가정용충전기의가동률은약 6~7%, 공용은 2~3% 수준을보이게된다. 5. 결론 본연구에서는스마트그리드기술과서비스의확산을위한거점도시를구축에대한경제적타당성을지능형운송서비스를중심으로분석하였으며, 특히전체사업에대한경제적타당성이아닌해당사업에참여하는이해관계자의상호연관성을중심으로비교분석하였다. 이를위해지능형운송서비스를구축하기위한장비및기술제공자, 서비스를이용하는전기차이용자와충전서비스제공자그리고전체사업을지원하기위한정부의관계를우선정의하고, 전기차보급과충전서비스이용에따른비용과수익의배분관계를바탕으로경제성분석을수행하였다. 그결과초기투자비용을회수하기어려운전기차이용자와충전사업자의경제성은낮은반면전기차공급자와충전장비공급자의경우일정수준의수익을보장받을수있다. 특히, 확산규모에따라정부의수익규모는큰차이를보이는만큼초기장비투자의부담을가진전기차이용자와충전사업자의정부지원규모를확대할필요가있다. 또한전기차확산규모에따른충전시설의비율은전기차이용자와충전사업자의수익에큰영향을미치며양이해관계자의수익에정반대의영향을미치므로다양한 시나리오에따른적정투자규모산정할필요가있다. References 1. Dae-Jong Gwak, Young-Joo Lee, Hyejin Jin, Policy Issues for Promoting New Businesses and Strengthening Sustainability in Green Industry: Focusing on Renewable Energy and Green Car, KIET, , H.S. Chun, Electric Vehicle Policy of Major Nations, Electronics and Telecommunications Trends, ETRI, Korean Smart Grid Institute, Smart Grid Annual Report, , Korean Smart Grid Institute, Smart Grid Annual Report, Korean Smart Grid Institute, Smart Grid National Roadmap, Ministry of Environment, 2013, Electric Vehicle Charging Infrastructure Installation and operating instructions Ministry of Environment, Study on support standards-based composition and demand for electric vehicles advertised, Ministry of Trade, Industry, and Energy, Act on the Establishment and promote the use of Smart Grid, Ministry of Trade, Industry, and Energy, Smart Grid Test-bed in Jeju, National Petroleum Council (NPC), Emerging Electric Vehicle Business Models, Working Document of the NPC Future Transportation Fuels Study, Xiaomin Xi, Ramteen Sioshansi, and Vincenzo Marano, A Simulation-Optimization Model for Location of a Public Electric Vehicle Charging Infrastructure, Transportation Research Part D: Transport and Environment, 22:60-69, Yong-Won Seo (2012). Integrated Model of Inventory and Waiting Time in EV Battery Switching Stations. Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society, 37(4), Q1-Q4 The EV Project, The EV project quarterly report, 한국시뮬레이션학회논문지

현재인천대학교동북아물류대학원조교수 관심분야 : 스마트그리드, 경제적타당성분석, 게임이론, 공급사슬및운영관리 문용마 (yongma@uos.

2010~현재서울시립대학교경영학부부교수 관심분야 : 불확실성모형, 에너지경영, Real Option 허원창 (wchur@inha.ac.

2005~현재인하대학교경영학부부교수 관심분야 : 기술혁신, 스마트그리드, Entrepreneurship, 행위자기반시뮬레이션 김우제

9 신광섭 2003 서울대학교산업공학과학사 2006 서울대학교산업조선공학부석사 2012 서울대학교산업조선공학부박사 2012~ 현재인천대학교동북아물류대학원조교수 관심분야 : 스마트그리드, 경제적타당성분석, 게임이론, 공급사슬및운영관리 문용마 (yongma@uos.ac.kr) 2000 서울대학교산업공학과학사 2005 펜실베니아주립대학교산업공학 / 경영과학석사 2010 펜실베니아주립대학교산업공학박사 2010~현재서울시립대학교경영학부부교수 관심분야 : 불확실성모형, 에너지경영, Real Option 허원창 (wchur@inha.ac.kr) 1997 서울대학교산업공학과학사 1999 서울대학교산업공학과석사 2004 서울대학교산업공학과박사 2005~현재인하대학교경영학부부교수 관심분야 : 기술혁신, 스마트그리드, Entrepreneurship, 행위자기반시뮬레이션 김우제 (wjkim@seoultech.ac.kr) 1986 서울대학교산업공학과학사 1988 서울대학교산업공학과석사 1994 서울대학교산업공학과박사 2003~현재서울과학기술대학교글로벌융합산업공학과교수 관심분야 : 최적화, 소프트웨어공학, 스마트그리드 제 24 권제 1 호 2015 년 3 월 43

Ⅰ. 들어가며 (Smart Grid) - -, IT, 2000, , ,,,, , 2012,, - -,

Ⅰ. 들어가며 (Smart Grid) - -, IT, 2000, , ,,,, , 2012,, - -, J D I FOCUS 제주발전연구원원장 양영오.. : 690-029 1 18-4 726-7406, 751-2168, e-mail skeom@jdi.re.kr 똑똑한전력망스마트그리드거점지구 (Smart Grid City) 지정을위한제주의대응전략 엄상근 ( 제주발전연구원책임연구원 ) C ontents Ⅰ. 들어가며 Ⅱ. 스마트그리드거점지구 Ⅲ. 스마트그리드추진동향