충전인프라에 전기자동차와 대해 자세히 알아보자
1. 서론
지난 11월 17일 정부는 2020년 국내 온실가스 배 물량을 배출전망치 (BAU) 대비 30% 감축하기로 확 정하고，2010년부터는 각 부문별로 세부목표를 정하 고 관리하는 ‘온실가스 및 에너지 목표관라제’를 도 입할 예정임을 밝혔다.
특히 산업 분야의 단기적 부 담을 최소화하기 위해 건물과 교통 등 비산업 분야 위주로 감축을 진행할 계획이다. 또한，저탄소 녹색 성장 기본법(안)의 제정 추진과 지속가능 교통물류 발전법(2009. 12. 10 시행)을 통해 친환경적인 비동력, 무탄소 교통수단의 활성화 정책 추진이 요구되고 있는 상황이다.
한편, 2012년부터 EU 지역 내 등록차량에 대한 탄 소 배출량의 상한치를 설정하는 조치가 취해질 예정인데, 2012년에는 평균 130g/km, 2020년 목표는 95g/km로 하고 위반 시 차량 제조업체에 대해 벌금을 부과할 계획이다.
현재 국산차의 대부분은 탄소 배 물량 수준이 130g/tan를 초과하여 국제적 기준에 미 급할 것으로 예상되고 있다. 이러한 국내, 외적인 여건 변화에 따라 최근 탄소를 전혀 배출하지 않는 전기자동차에 대한 관심이 높아지고 있는 상황이다. 오늘은 전기자동차와 충전 인프라에 대해 간략히 설명하고자 한다.
2. 자동차의 유형
내연기관 자동차에서 연료 전지차까지 자동차는 차량의 구동을 위한 전기 에너지원 사용 정도에 따라 전기를 전혀 사용하지 않는 내연기관차 량부터 , 하이브리드차와 플러그인 하이브리드차, 전기차, 연료전지차로 구분될 수 있다.
일반적으로 전 기차라고 하면 플러그인 하이브리드(PHEV) 자동차부터라고 할 수 있다. 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle： HEV)는 주로 가솔린을 사용하는 내연기관과 배터 리에 저장되어 있는 전기를 사용하는 전기모터를 함께 혼합해 사용하는 형태를 가지며 다음과 같은 세가 지 유형으로 구분된다.
1) 라이트(light) 하이브리드차
차량이 움직이지 않을 때 엔진을 정지하는 방식 사용으로 연비 2〜 3% 향상 (예 : GM Silverado 트럭)
2) 마일드(mild) 하이브리드차
회생제동과 전기모 터 어시스트（가속 시）를 사용, 전기모터만으로 주 행 불가능 （예 : 혼다 Civic)
3) 풀（full） 하이브리드차
전기로만 운행 가능（최고 속력 34 mph, 1마일 주행 : 이후 배터리 자동 재 충전） （예: 도요타 Prius） 플러그인 하이브리드카는 화석연료와 전기에너지를 동시에 사용한다는 점에서 하이브리드차와 유사하나，보다 더 큰 용량의 배터리 률 사용하•여 전기를 주 동력원으호 사용하며 전력 망을 통해 배터리를 충전한다는 점에서 다르다.
현재로서는 최대 40마일까지 재충전 없이 전기만으로 주행이 가 능하며 배터리가 다 소모되었을 때에는 화석연료로 주 행한다. 일반적인 하이브리드 차량에 비해 연비가 50% 정도 향상될 수 있다.
해외에서는 하이브리드차를 플러그인 하이브리드차로 개조하는 사업이 활발한 게 진행되고 있다. GM Vblt가 그 대표적인 플러그인 하이브리드 차량으로 2010년 출시 예정이다.
16 kWh 리튬이온 배터리를 탑재하여 모터 주행거리가 40마일이며，가정용 220V에서 3시간의 충전이 필요하다. 전기차（Electric Vehicle: EV）는 순수하게 전기로만 운행되어 업스트림을 포함한 오염물질 배출이 전 혀 없는 차량이다.
그러나 전력망을 통해 전기를 공 급 받기 때문에, 전기 생산방식에 따라 화석연료를 원 료로 생성된 전기를 사용할 경우 발전소에서 오염물 질 배출을 유발할 수 있다. 전기차는 내연기관차에 비해 정지 상태에서 최대토크를 얻는 데 더 유리하여 정지 상태에서 최고속도에 이르는 시간이 더 빠르다.
배터리 성능과 가격, 충전소 문제 등 해결해야 할 과 제가 많아 시장 진입에 실패하고 자동차 회사들이 제 작을 꺼려했으나, 배터리 기술이 발전함에 따라 이러 한 상황이 바뀌고 있다. 내연기관차가 평균적으로 한번 주유로 약 400km를 가 는 데 반 해, 전 기 차 의 경 우 한 번 충 전 으 로 160km 주행이 가능하다.
실제로 개발되어 운행 중인 전기자동차의 성능을 살펴보면 다음과 같다. 수소차(Hydrogen Internal Combustion Engine- H2 ICE)는 내연기관에서 수소를 연소해 동력을 얻는 반면 연료 전지차(Fuel Cell Vehicle： FCV)는 연료 전 지 내에서 수소와 산소의 화학반응으로 발생한 전기를 에너지원으로 사용한다.
따라서，자동차 사용 중에 는 수증기만을 배 줄 한다. 그러나 현재까지 대부분 수 소는 천연가스에서 생산되기 때문에 전 과정에 걸쳐 서는 오염물질과 온실가스를 배출하게 된다.
제약점 으로는 연료전지의 내구성과 성능 등에 대한 검증이 아직까지는 부족하고，가격이 고가이다. (2012년 현 대기 아차 시범 보급 시 승용차 1억，버스 4억 원 예상됨(지식경제부, 2009)) 또한，수소충전소 등 관련 인 프라 구축에 따른 민원 발생이 야기될 가능성이 있다.
3. 전기자동차 인프라
전기자동차의 경우 1회 충전 후 주행거리의 한계로 운전자의 편의성 확보를 위해서는 충전 네트워크의 구축이 절실하다. 이러한 충전 네트워크는 일반 충전 소, 급속충전소，배터리 교환소와 같은 형태로 구분 지어 생각할 수 있다.
캘리포니아 주정부와 브뤼셀 시정부는 충전인프라 성능을 구분하여，고가이나 고 성능인 고속 충전소와 저렴하며 설치가 간단한 완속 충전기의 입지전략을 달리 취하고 있다. 고속 충전소는 교통량이 많은 결절점에 두고 이용률을 높이는 데 주력하며，완속충전기는 가능한 입지로 확인된 모든 지역에 설치하는 경향을 보이고 있다.
① 완속충전기 (120V, 16 Amp): 가정용 야간 충전 시 스템으로 콤팩트한 저 중량 구조로 되어 있어 설치 가 저렴/간단함. 일반 건물 내부에 설치됨
② 중속 충전기 (208-240V，50-80 Amp):도로상이나 비주거 빌딩 등 활동 밀집지역에 설치됨. 런던의 주 스포인트와 같은 포스트형일 때 2〜3개 소켓을 설치함
③ 고속충전기(480V, 250 Amp):10분 내 배터리 80% 충전을 목표로 하는 충전 소형 독립 시스템 일반 충전방식 이외에 유도 충전 및 배터리 교환 방 식도 있다.
배터리 교환 방식의 대표는 Project Better Place이다. 이는 미국의 유태계 사업가 샤이 아가시가 고안한 비즈니스 모델로 전기자동차가 지닌 배터리 용량의 한계와 장시간 충전에 따른 이용자의 불편을 해소하기 위한 아이디어 차원에서 시작되었 다.
즉，전기차를 중전 하는 대신 배터리를 교환하는 충전망 시스템을 갖추어 단 몇 분만에 충전된 배터리로 교환하여 전기차가 지니고 있는 단점을 해소할 수 있는 방안을 제시한 것이다. 실제로 프로젝트베 터플 레이스는 이스라엘 정부와 공동으로 2011년까지 전 국을 전기자동차로 커버할 수 있도록 50만 개의 충전 소 네트워크를 구축한다는 계획을 발표한 바가 있다.
전기자동차 충전 인프라는 충전기 자체의 설치만으로 끝나는 것이 아니라 이를 통합적으로 관리하고 운영하는 시스템이 필요하다. 특히，전기사용에 대한 요금 지불 체계가 구축이 되어야 하는데 다양한 구성 요소들의 네트워크화가 요구된다.
이를 위해서는 IT 기술의 접목이 필요하며 실제로 전기자동차 충전네 크워크와 관련하여 스마트그리드（smart grid）에 대 한 관심이 커지고 있는 상황이다.
스마트그리드는 ‘발전（發電）-송전•배전-판매’의 단계로 이루어지던 기존의 단방향 전력망에 정보기술을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환 함으로써 에너지 효율을 최적화하는 지능형 전력 망’을 가리킨다.
실제로，2009년 6월에는 전기자동 차 충전 인프라, 분산형 전원（배터리）, 실시간 전기 요금제，전력망의 자기 치유 기능 등의 요소를 포함한 ‘한국형 스마트 그리드 비전’ 이 발표되었다.
4. 맺음말
전기자동차는 고가의 차량 가격, 배터리 성능 문제， 충전 인프라의 미비 등으로 인해 그동안 모터쇼 혹 은 영화에나 나오는 “물건”으로 인식되어 왔다.
그러나 기술 수준의 발달, 환경문제에 대한 관심，특히 최 근의 전 세계적인 고유가 상황 및 탄소배출 감축 노 벽과 맞물리면서 과거와는 분명히 다른 대접을 받고 있다.
특히, 최근 정부의 지원 의지 등을 비추어 볼 때 실용화 가능성은 더욱 높아지고 있으며, 이에 맞추어 차량 제작사로부터 전기차 개발에 대한 얘기를 심심치 않게 들을 수 있는 상황이다. 전기차 이용 활성화를 위해서는 여전히 극복해야 할 문제가 많다.
우선적으로 배터리를 포함한 전기 차의 성능 및 안전성 향상 문제，충전의 편의성 제공, 그리고 무엇보다 경제성 확보를 통해 일반 시민의 구 매의 지를 높이는 일이 시급하다. 또한，각종 법제도 정비와 함께 교통 및 도로부문에서도 전기차를 받아들일 준비가 필요할 것으로 보인다. 전기차 친화적인 도로구조와 함께 교통체계의 정비도 함께 고민할 단계이다.
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