기획특집 제주지역전기차산업활성화를위한단상 제주테크노파크정책기획단장김영철 Ⅰ. 들어가며 전기차민간보급정책에따라도민들이전기차에대한인식및경험이다양해지고있다. 혹자는충전인프라가여전히부족하다거나충전에대한스트레스를이야기하고, 소음이적고제주지형에도손색이없는성능을갖추고있다며신뢰를비추기도한다. 공통적인의견은전기차운영비가기존내연차량에비하여체감할만큼저렴하다는것이다. 전기차대중화가성큼우리앞으로다가와있는세상에서전기차이용자만이혜택이아니라이기회를통하여제주산업발전에기여하는방안은무엇일까생각해보고자한다. Ⅱ. 2016 년제주테크노파크전기차관련주요추진사업 2016년제주테크노파크에서추진한전기차관련사업은 10개사업에 20억규모이다. 전기차관련충전인프라구축및전기차를통한산업화가능성에대한기획을병행하고있으며중장기적으로전기차대중화를통해제주지역산업에이바지할방안을모색하고있다. 전기차충전인프라부문은 3개사업으로환경부와제주특별자치도의지원을통해구축되어지고있다. 이에제주테크노파크에서는공공기관급속충전기 60대, 완속 3
기획특집 - 전기자동차활성화를위한주요정책시사 충전기 2대로계획하여진행되고있으며, 2016년말까지전체충전기를보급하여전기차사용자편의를제고하는것을목표로하고있다. 또한전기차안전교육을병행진행하여사용자의고충및애로사항을해결하고있다. 또한전기차중장기보급계획에따라확산되는전기차의최우선해결과제로서전기차배터리자원화및안전검사매뉴얼제작을수행하고있다. 전기차배터리자원화는기보급되어운행중인차량의폐차및사고등에서발생되는배터리를재활용하여폐기에따른환경문제를최소화하고새로운에너지원으로활용하여제주지역의친환경정책에기여하고자한다. 안전검사부문은전기차의검사를위한사고 정비등에대한대처및검사지침에대한방안을모색하고자한다. 이밖에전기차관련전문인력양성을위해주기적으로산업현황세미나및교육을진행하고있으며국제공동연구를위해해외교류활동및전기차산업활성화를위한방안을모색하고있다. 사업명 예산액 ( 백만 ) 제주 - 덴마크국제공동연구사업 80 풍력, 전기차서비스산업전시회지원사업 2016 전기자동차급속충전시설설치지원사업 200 256 주요내용 제주도내신재생에너지관련산 학 연 관및덴마크에너지관련기관간상호협력사업발굴등 국제전기자동차엑스포 (IEVE), 아시아풍력에너지박람회 (WEA 2016) 기업전시관개설지원 멀티트리플형 (DC 차데모, AC 3 상, DC 콤보방식 ) 으로전차종호환이가능하도록신규구축 제주 CFI 실현을위한전략사업 100 CFI 의성공적실행을위한사업추진전략연구 2016 도공공기관급속충전기교체사업 전기차운행안전시스템구축사업 20 현장기반형에너지융복합전문기업인력양성사업 전기자동차배터리자원화매뉴얼제작및표준화연구 1,000 도내공공기관급속충전기 20 기내외설치 150 100 전기자동차안전매뉴얼제작및책자배부, 전기자동차안전교육프로그램구축및운영 스마트그리드관련산업체맞춤형교육프로그램운영, 기술현황및정책동향세미나개최등 전기차폐배터리의잔존가치평가표준개발기술자료검토. 재이용성평가에따른배터리재활용 Application 등급표준검토 전기자동차안전검사매뉴얼제작및표준화연구 전기차이동형완속충전운영시스템보급타당성연구및실증사이트구축체계수립용역 100 77 전기설비기술기준및산업안전보건기준과연계하여전기자동차점검안전에관한지침수립및제안 이동형완속충전운영시스템실증사이트구축체계수립, 이동형완속충전운영시스템보급타당성조사 소계 2,083 4
제주지역전기차산업활성화를위한단상 Ⅲ. 전기차대중화를통한산업화방향 1. 전기차배터리재활용사업 전기차배터리는복잡한운전요건으로높은충 방전율 (C-rate), 온도변화, 높은습도에노출, 돌발적인진동등의불리한상황에서활용되어지다잔여용량 70~80% 영역에서는잦은충전이필요하고일주행거리가짧아지는요인으로교체대상이될것으로예상된다. 비록, 차량에적합한배터리는아니지만재활용대상배터리는안정적인에너지저장장치로활용될수있다. 전기차배터리의보증기간은 5~10년, 10 만 ~20만km로차종별, 제조사별로다양하다. 보증기간을고려하면영업용전기차 ( 렌터카 / 택시 ) 의경우약 3년안에배터리교체가이루어질것으로예상되며제주의전기차보급추세를감안하면가장먼저대량의폐배터리가쏟아질수있어이에대한재활용방안을강구하는것이시급하다. 다음은재활용배터리의수집, 분석, 인증및사업화를위한흐름도이다. < 그림 1> 재활용배터리수집, 분석, 인증, 활용체계 전기차에사용되고있는리튬이온배터리의특성상폐배터리팩을분해하여배터 리셀별 / 모듈별재활용검사를수행하였을경우상당량의재활용자원이발생될것 5
기획특집 - 전기자동차활성화를위한주요정책시사 으로예상된다. 이러한재활용배터리를활용하여가정용, 공장용, 빌딩용, 신재생에너지발전사업용 ESS로재활용이가능하다. 따라서, 재활용된배터리에대한성능및안전에대한공인시험및인증을수행하는역할이필요하며배터리상태에따른용량별재이용과새롭게패키징한 ESS를구성함으로써배터리를최적의상태로사용할수있는기술과자원순환체계를구성하는것은미래를대비한필수요소로대두된다. 전기차용배터리는광범위하고역동적인범위와다양한조건에서정확한측정을수행할수있는검사장비가필요하다. 어떠한조건에서도안정성을보장하기위해실제제품사양이상으로, 그리고극한상황에서테스트를거쳐야하고, 전력효율을위해이상적인장치성능에최대한가깝게작동해야한다. 재활용대상배터리의자원화를위해필요한장비및시설을제시하면다음과같다. 1 배터리진단장치 : 차량 BMS와의통신을통해배터리의현재상태를스캐닝하고폐배터리분석DB 인터페이스를통해현장에서유지보수, 교체, 폐기등의판단기능 2 배터리충방전기 : Channel별독립적으로동작가능하며, PC 또는기타장치를통하여진행상황과결과를그래프나기타방법을통하여확인및출력이가능 3 배터리사이클러 : 멀티채널로동시에측정이가능하여검사시간및검사효율 < 그림 2> xev 배터리검사라인구축예시 6
제주지역전기차산업활성화를위한단상 을높이는장비 4 챔버 : 다양한형태의배터리들을수용할수있는장비 5 배터리그레이딩장비 : 충방전기또는사이클러를통해배터리의상태를파악한후, 실제재활용할수있는배터리들을유사한등급으로분류하는기능장비및시설을구축한후재활용배터리에대한성능을보장할수있는인증서비스가필요하다. 인증서비스는폐배터리자원화를위한잔존가치분석및폐배터리재활용 ESS에대한공인시험서비스를제공함으로써재활용제품으로탄생한배터리가타산업에안전하고성능을보장할수있도록한다. 2. 전기차안전 검사 정비재활용사업 전기차는전기모터를구동하기위하여높은고전압및고전류를사용하고있어전기차운행상태및충돌사고후고전압전기장치에의한감전사고와충전형에너지저장장치의잠재적인위험요소에대하여탑승자보호의필요성이대두될것으로예상된다. 전기차는일반적으로작동전압 300V 이상의고전압배터리로부터전원을 < 그림 3> 전기차안전검사구성도 7
기획특집 - 전기자동차활성화를위한주요정책시사 공급받아모터를구동하는방식으로운전자가고전압에직접접촉되면감전등전기적상해를입게되며, 차체와고전압전기장치간에서로절연이되어있지않거나충돌사고로차체에고전압이인가될경우인체에큰위험이발생할수있다. 현행차량검사에서는기존내연기관차량에대한기준만있을뿐전기차에대한기준이없으며전기차에대한정기안전검사는현재까지법제도가미비한상황이다. 안전점검및고장, 사고에대한대처를할수있는전문안전검사소및검사장치의부재로인해제조사의전문점검센터로이송해야만하는상황이다. 제주에서 2013년을민간보급을기점으로가장먼저민간에서의안전검사 정비에대한사용자의민원과불만이쏟아질수있어, 이에대한안전검사방안을강구하는것이시급하다. 특히, 전기차배터리수명및성능은주행거리의척도이므로주기적인점검이필요하며전기차보급이확산될수록각종사고에노출될수있다. 화재및감전등의사고발생시이를통제하고, 인명을구조할방법을포함하는사고대처방안과교육이전기차활성화를위하여필수요소로대두된다. 실제테슬라모델S의경우배터리관통에의한전기계통접속문제로화재가발생했으며, 프리우스하이브리드의경우전기회로합선으로화재가발생한사례가있다. 전기차는잠재적인위험요소를사전에판단하여전기적으로안전한상태를유지할수있도록측정을수행할수있는검사장비와검사를위한매뉴얼, 사고수습교육이필요하다. 전기차안전검사및안전지원을위해필요한장비를제시하면다음과같다. 1 IPXXB / IPXXD : 보호등급검사용테스트장비로고전압활선도체부에인체의직접접촉에대한보호정도를말하며 IPXXB( 손가락접근에대한보호 ), IPXXD( 철사접근에대한보호 ) 로구분된다 2 전기저항계 : 전기연속성검사를위해필요하며노출도전부와전기적샤시 ( 도어, 트렁크, 차체등고전원전기장치를보호하고있는외함 ) 사이의전기저항을측정 3 절연저항계 : 전기절연성검사를위해필요하며고전압노출도전부및전기적샤시간, 고전원전기장치활선도체부와전기적샤시사이, 전기차충전접속구의활선도체부와전기적샤시사이의전연저항을측정 8
제주지역전기차산업활성화를위한단상 < 그림 4> 전기차안전지원센터추진방향 더나아가제주도내즉시적용가능한미래형이동수단및개인이동수단을위한성능검사대행자역할을수행할필요가있다. 전기차전문검사소는제주도내소규모제작사및부품업체의자기인증지원, 미래형이동수단및개인이동수단의맞춤형자기인증지원, 자기인증절차에따른인증서발급역할을수행해야한다. 전기차, 저속전기차, 미래형개인이동수단등의안전검사를수행하여증가하는개인이동수단의안전성을확보하며검사및자기인증지원을위해필요한장비는아래와같다. 1 배터리진단장치 : 차량 BMS와의통신을통해배터리의현재상태를스캐닝하고폐배터리분석DB 인터페이스를통해현장에서유지보수, 교체, 폐기등의판단기능 2 미래형개인이동수단동력계시험기 : 미래형개인이동수단 ( 전기자전거, 전기이륜차, 전기휠체어등 ) 의동력성능테스트 3 2채널고온회전굽힘피로시험기 : 전동동력계핵심부품중모터및변속기류의핵심구성부품인구동축과변속축등회전축에대한소재 ( 재료 ) 의내구성분석 4 급속온도사이클링챔버 : 전동동력계핵심부품인모터, 배터리, 변속기, 컨트롤러등전기 전자부품에대하여급속온도 습도구간을만들어신뢰성평가 5 복합사이클염수분무시험기 : 전동동력계핵심부품인모터, 배터리, 변속기, 9
기획특집 - 전기자동차활성화를위한주요정책시사 컨트롤러등전기 전자부품에대한내구성및염수분무에대한내식성시험장비장비및시설구축후검사와정비서비스를수행하며더나아가연관산업활성화를위해저속전기차, 전기이륜차등의안전검사, 성능검사대행서비스를제공하여전기에너지를이용하는이동수단에대한안전성을확보할수있도록한다. 3. 공동주택 / 빌딩내전기차확산에대응방안 제주지역의전기차수요급증에따른공동주택및대형빌딩내의충전인프라확보에대한관심이집중됨과동시에에너지저장장치의중요성이대두되고있다. 또한지역내의증가하는전력수요에따라관련전문가들은많은문제점을지적하고있으며, 이러한해결방안에대한모색이진취적으로이루어져야한다. 에너지저장장치란과잉생산된전력또는심야전력을저장 활용하여송전해주는전력장치로대개풍력발전, 태양광발전등과같은신재생에너지원과함께설치되어출력안정화를위해활용되어왔다. 최근전기차보급급증에따라심야전력등을저장하였다가피크시간에사용하여전기사용요금을절감할수있는제품으로주목받고있다. 흔히에너지저장장치의분류로는리튬이온전지, 레독스흐름전지, 압축공 < 그림 5> 공동주택및대형빌딩내에너지저장장치연계 10
제주지역전기차산업활성화를위한단상 기저장시스템등으로연구되어지고있다. 이러한연구를활용하여공동주택및대형빌딩에전력을공급하고전력요금절감및신재생에너지와의연계를통해전력계통의부담을덜어줄수있는방안마련이시급한실정이다. 급증하는전기차의수요에맞추어충전인프라의활성화및충전요금등의사용자편의성을확보하고변압계통영향을완화하여야한다. 전기차충전수요영향을완화하고지형적제약이보다적은에너지저장장치를활용하여공동주택및대형빌딩내의전력소비최적화인프라구축이필요하다. Ⅳ. 향후추진방향 Carbon Free Island Jeju by 2030 이라는목표에기여하는전기차민간보급은청정한제주자원을지키려는우리들의노력이다. 지난 2016년 3월 국제전기자동차엑스포 및 5월 4일개최한 전기자동차의날 을통해도민이함께참여하는행사를개최하는등세계적인전기차도시로도약하고있다. 전기차보급확산은가장먼저, 가장많은전기차관련소중한경험과도전을제시할것이다. 산업계에서전기차전 후방산업성장의기회를활용하여동반발전을이루어낼수있다. 또한, 전기차사용자의불편을해소하기위해충전인프라보급, 안전, 고장 수리, 차량폐기물관리등에대한확실한대책마련도요구된다. 전기차보급확산이제주산업발전과이어지고, 이용자의불편사항을해결하는경험이지식으로쌓이게되면서제주는미래도시의롤모델로자리매김을할것이다. 지자체^산업체^대학이전기차와관련된다양한문제를해결하고자활발한교류활동을펼치고있으며많은연구가집중되어진행되고있다. 제주에서전기차는단순이동수단으로활용되는것만이아니라산업적^기술적^사회적^환경적도약의기회를제공할것이다. 11