▲ ▲닛산의 전기자동차 ‘리프’. ▲닛산의 전기자동차 ‘리프’

■온사이트·교체식·비접촉 식 다양한 모델

적어도 기존 내연기관 자동차와 같은 수준의 편리성을 기대하기 마련인 전기차 소비자에게 전기차 충전의 장소·시간적 제약은 치명적인 단점이다.

시장에서는 언제, 어디서나 손쉬운 충전을 원하는 소비자들의 니즈를 반영해 온사이트(On-site)충전, 배터리 교체, 비접촉식 충전 등 다양한 형태의 충전 모델이 제시되고 있다.

보고서는 온사이트 충전을 충전 장소에 따라 가정용과 공용으로, 충전 시간에 따라 완속 충전과 짧은 시간에 많은 전력을 차량에 공급하는 급속 충전 방식으로 구분했다.

가정용 충전은 개인 주택의 차고에서 가정용 전원을 사용해 충전하며, 아파트 주거 형태가 많은 국내보다 미국 등지에서 많이 찾아볼 수 있다.

공용 충전은 도로 상이나 빌딩, 대형 할인점 등 사람들의 활동이 많은 지역에 스탠드 형태로 설치된 시설을 이용해 충전하는 모델이다.

아직 충전 표준화 문제가 존재하지만, 콘센트에 플러그를 꽂는 형태로 가장 일반적인 방법이다.

소비자가 언제 어디서나 편리하게 사용할 수 있다는 측면에서 온사이트 충전 방식 중 여러 모델은 상호 보완하는 형태로 자리 잡을 공산이 큰 것으로 보고서는 예측했다.

배터리 교체식은 휴대폰 배터리를 바꿔 끼우듯이 자동차의 배터리를 임대 또는 공유하는 방식이고 비접촉식은 콘센트에 플러그를 꽂는 대신 전자기 유도 현상을 이용한 방법이다.

비접촉식은 충전기 쪽의 코일에 전류가 흐르면 자동차 쪽의 코일에서 전류가 생성되는 원리를 응용한 것으로 최근 닛산, 도요타, GM 등 자동차 제조업체 주도로 실용화에 성공했다.

그러나 보고서는 이 방식의 경우 설비가 복잡해 가격이 높고 코일 간 거리가 멀어질수록 효율이 낮아지는 단점이 있어 상용화와는 아직 거리가 있는 것으로 진단했다.

■사용자 편의성 확보가 관건

보고서는 충전과 사용 편의성을 전기차 인프라의 관건으로 보고 충전시간 단축과 적정 수 이상의 충전소 확보 및 커버리지를 충전 인프라 구축과 관련해 해결해야 할 과제로 꼽았다.

소비자는 전기차 수준 이상의 사용자 편의성을 원하고 있으므로 충전 시간은 적어도 기존의 내연기관 자동차의 주유 시간을 크게 넘어서지 않는 선으로 책정돼야 한다.

현재 기술 수준에서는 배터리 용량을 20kWh로 봤을 때, 온사이트 충전이나 배터리 교환은 일반 교류 전원으로 5~6시간(220V, 15A 규격 기준), 또는 2~3시간(220V, 30A 규격 기준)이 걸린다. 반면 직류 전원을 이용하는 급속 충전은 15~30분 정도가 소요된다.

충전소 위치, 목적에 따라 충전 형태가 다르겠지만 기존 운전 패턴의 변화를 싫어하는 다수 소비자들을 고려한다면 현재 수준 이상의 충전시간 단축은 절대적으로 필요한 기술적 해결 과제라는 것이 보고서의 지적이다.

적정 수 이상의 충전소 확보 역시 중요한 과제다.

충전 인프라의 구체적인 규모는 지역과 사용자 특성, 인구 및 면적 대비 전기차 보급률 등 여러 가지 요인에 따라 결정된다.

보고서는 전기차 사용자들의 불편을 최소화하면서도 과도하지 않은 충전소 숫자를 결정하는 데 현재 다양한 연구가 이루어지고 있다고 전했다.

일본 도쿄전력은 전기차 실증사업을 전개하면서 전기차의 이용 행태에 대한 자료를 축적해 왔는데 이중 흥미로운 실험은 지난 2007년에서 2008년 사이에 이루어진 거리에 대한 전기차 이용자의 불안 심리와 충전시설 간의 관계에 대한 실험이었다.

충전 인프라가 적을 때에는 사용자의 주행 거리가 실제 가능 주행 거리보다 짧았고, 배터리 재충전 이전의 저장 잔량도 50~80% 수준이었다.

이에 반해 충전 인프라를 확충하고 나서는 전기차의 활동 범위가 훨씬 넓어졌음에도, 재충전 시 배터리 잔량이 10~50% 수준으로 오히려 떨어졌다는 것이다.

필요할 때 언제라도 충전할 수 있다는 안도감이 전기차의 이용 행태에 큰 영향을 준 실험으로, 충전망이 잘 갖춰져 있을 때 전기차 사용자의 심리적 불안감이 줄어드는 것을 알 수 있는 결과다.

보고서는 이 같은 도쿄전력의 사례를 들어 전기차 보급 초기에 충전 인프라가 전기차 소비를 견인해 나가는 중요한 요소라고 주장했다.

이에 더해 기술 표준화 문제도 중요하다.

보고서는 현재 전기차 충전 인프라에 대해 각 국가별로 콘센트와 플러그 등에 다양한 규격이 시도되는 상황으로 이에 대한 표준화 논의가 필요하다고 주장했다.

현재 미국 중심의 SAE(북미자동차협회), IEEE(미국전기전자학회), UL(미국비영리안전·시험인증기관)과 유럽의 IEC(국제전기표준회의), 일본의 JEVS(일본전기차협회 규격) 등에서 서로 다른 형태의 규격이 제시된 상황이다.

표준화는 다수 업체의 관계나 경쟁, 자국 산업 육성 등 지역별, 기업별 이해관계가 복잡하므로 해결이 쉽지 않은 문제지만 하지만 충전 인프라가 부족한 상황에서 호환성마저 충족되지 않는다면 전기차 사용자들에게 더 큰 불편을 초래할 것이라는 게 보고서의 지적이다.

▲ ▲닛산 리프는 리튬이온배터리를 한번 충전하면 최대 175km 주행이 가능하다.. ▲닛산 리프는 리튬이온배터리를 한번 충전하면 최대 175km 주행이 가능하다.

■민·관 협력의 日, 정부주도의 中

우리나라를 비롯한 세계 각국은 ‘녹색혁명’의 일환으로 전기차 보급에 관심을 보이고 있으며 저마다의 여건에 맞는 충전 인프라 지원 프로그램을 통해 전기차 보급에 속도를 내는 데 힘을 기울이고 있다.

일본의 민·관 협력에 바탕을 둔 전기차 에코 시스템 확립에 주력하고 있는데 특히 앞선 전기차 기술을 바탕으로 정부와 기업이 함께 충전 인프라에 상당한 투자를 진행 중이다.

지난 2009년부터 정부 지원 아래 지방자치단체별로 인프라 정비를 동반한 실증사업을 실시하고 있으며, 본격 보급 시기를 대비해 민간 사업자가 자율적으로 충전 인프라를 운영할 수 있도록 지원하고 있다고 보고서는 전했다.

도시바는 전력 네트워크 제어 기술과 스마트 미터기의 높은 기술력을 바탕으로 전력망과 전기차를 연결하고 관리하는 실증 사업을 진행하고 있다.

가정용 충전의 어려움이 있는 수도권의 경우, 급속 충전소 완비에 중점을 두고 완속 충전을 부가적으로 구축하면서 충전 방식의 상호 보완을 이뤄갈 것으로 보고서는 전망했다.

보고서는 이 같은 일본의 행보에 대해 사회 전반의 인프라 구축을 통해 국가 전체 전기차 산업 활성화의 계기로 활용하려는 의도로 분석하고 있다.

아울러 전기차의 본격적인 보급 단계를 맞아 민간에서 산업 주도권 확보를 꾀하는 노력도 가시화 되고 있다.

도요타, 닛산, 미쓰비시, 후지중공업 등 자동차 제조업체와 도쿄전력 등을 중심으로 한 ‘급속 충전기 인프라 추진협의회(CHAdeMO)’는 전 세계적으로 효율적인 충전기 보급과 급속 충전기와 관련된 시스템의 국
제 표준화 논의를 적극적으로 추진하고 있다.

특히 하나의 급속 충전기로 여러 제조사의 전기차를 모두 충전할 수 있다는 것은 표준화에서 큰 장점으로 평가되고 있다. 미쓰비시 상사는 주요 도시와 간선도로변에 2012년까지 1,000개의 유료 충전소를 설치할 예정이다.

중국은 정부의 적극적인 지원 아래 전기차 인프라 구축에 발빠르게 대처하고 있다.

세계 최대의 자동차 시장인 중국은 일본과 비교해 출발은 다소 늦었지만 전기차 시장 주도권 확보를 위해 충전 인프라 투자에 적극적으로 나서고 있다고 보고서는 전했다.

아직 충전 인프라 구축이 미미한 수준이지만, 중앙 정부와 지방 정부, 전기 관련 국유기업을 중심으로 전기차 충전소 건설 관련 실행 안이 발표되는 등 분위기가 고조되고 있다는 것이다.

국가전력망공사는 140억위안을 들여 향후 5년간 충전소를 4,000개 건설할 예정이며 2016년부터 2020년까지 180억위안을 추가로 투자해 충전소를 1만개로 확충할 계획이다.

또 3대 정유회사 중 하나인 중국해양석유총공사는 션전, 항저우, 상하이, 창춘, 허페이 등 지방정부와 함께 배터리 충전소망 건립 계획을 밝히는 등 정부 차원의 강력한 인프라 확대 노력이 이어지고 있어 이를 기반으로 중국의 전기차 시장이 더욱 역동적으로 성장할 수 있을 것으로 보고서는 평가했다.

▲ ▲현대의 전기자동차 ‘블루온’. ▲현대의 전기자동차 ‘블루온’

■우리나라도 충전 인프라 구축에 대한 구체적 논의 필요

전기차 시장의 성장 전망에 대해 다양한 견해가 있었지만 관련기술 발전과 다양한 전기차 출시, 에너지 및 환경 문제의 지속적인 제기 등으로 전기차 시장 전망은 빠른 속도로 긍정적으로 전환되고 있다고 보고서는 전했다.

최근까지 클린 디젤 위주로 보급을 추진하던 유럽의 자동차 업체들까지도 전기차 시장에 관심을 보이기 시작했으며 각국이 전기차 보급 속도 제고와 관련 산업의 주도권 확보에 적극적으로 나서고 있는 상황이다.

우리 정부 역시 지난해 12월 ‘그린카 발전 로드맵’ 발표로 전기차 산업 육성에 대한 의지를 표명하고 2015년까지 소형차에서 버스에 이르는 다양한 전기차의 양산과 충전 인프라 구축을 통해 전기차 보급을 앞당긴다는 계획을 밝혔다.

그러나 우리나라의 경우, 충전 인프라 구축은 초기 단계로 출발이 다소 늦은 편이라는 것이 보고서의 진단이다.

공공부문에 대한 투자와 인센티브가 먼저 이뤄지고 있지만, 아직 통합적인 실증 및 보급 체계가 구축된 것은 아니라는 것이다.

앞서 살펴보았듯이 충전 인프라 구축이 전제되지 않고서는 전기차의 보급과 전기차 산업의 발전을 기대할 수 없다.

보고서는 전기차 산업의 발전이 빨라지고 있는 상황에서 우리나라에 맞는 최적의 충전 인프라 구축에 대한 구체적 논의가 더 활발하게 이뤄져야 한다고 주장하고 있다.

세부적으로 충전 인프라 구축의 속도를 결정하기 위해서는 전기차의 수요와 소비자의 라이프 스타일 등을 파악해 적정한 충전 인프라의 규모를 산정하는 것이 무엇보다 중요하다.

또, 충전 인프라 구축의 보틀넥(병목구간) 해결도 필요하다.

각국의 충전 표준에 대한 모니터링을 통해 표준화에 대비해야 하며, 다양한 실증 사업을 통해 충전 시스템의 안정성, 과금 문제 등 도 해결해야 한다.

한편, 보고서는 급속 충전 설비에 20개 이상의 기업이 참여할 정도로 기업들의 반응이 폭발적인 일본의 예를 들며 기업의 입장에서는 충전 인프라와 관련된 다양한 사업기회에 관심을 가져 볼 필요가 있다고 제안하고 있다.

글로벌 전기차 시장의 규모와 성장 잠재력을 판단할 때, 지금부터 사업 기회를 모색하고 점진적으로 역량을 확보해가는 노력이 필요한 시기다.