1. 목적

□ 환경 대책에 매우 큰 효과가 기대되는 전기자동차(EV)가 본격적으로 판매 및 보급되고 있음

□ 현재, 공표되고 있는 전기자동차의 1회 충전 주행 거리는 120∼180km이지만, 이는 정해진 주행 패턴에서의 계측치수임

 - 그러나, 실제 주행에서의 1회 충전 주행 거리는 이보다 짧아 이용자들은 불안감을 갖고 있으며, 1회 충전 주행 거리 및 전비(電費)에 영향을 주는 운전 방법(속도, 에어컨 사용 등) 등도 잘 모르고 있는 경우가 많음

※전비(電費) : 자동차의 연비(km/ℓ)에 해당하는 것으로, 전력 1kWh당 주행 거리(km)를 나타내는 성능(km/kWh)

 - 향후, 전기자동차를 보다 보급시키기 위해서는, 1회 충전 주행 거리를 늘리고 전비를 높여 편리성을 향상시킬 필요가 있으며, 또 1회 충전 주행 거리？전비를 실제 운전 조건에서 추산？평가하는 기술이 필요

□ 본 보고서는 전기자동차의 전비 시뮬레이션 기술 개발을 위해, 실제 주행 데이터를 기초로 한 전비 시뮬레이션의 기본 모델 개발 등을 검토한 결과임

2. 전비 시뮬레이션 기술의 필요성

□ 전비는 전기자동차의 에너지 절약성의 평가, 전력 수요 조성을 예측하는 기초 데이터

 - 전지 용량과 전비로부터 산출되는 1회 충전 주행 거리는 이용자의 전기자동차에 대한 이해 및 전기자동차 보급 가능성을 평가하는 중요한 데이터

 - 또, 충전 인프라 배치의 검토뿐만 아니라, 전기자동차 보급에 의한 전력 수요 증가, 수송 부문에서의 저탄소화 효과를 추산하는데 있어서도 전비는 기초 데이터로서 중요

□ 상기와 같은 문제에 대응해, 전력중앙연구소(EPRI)는 전기자동차의 주행 조건을 기초로 한 전비 및 1회 충전 주행 거리를 검토할 수 있는 시뮬레이션 기술의 유효성을 인식

 - 이를 위해, 플러그 인 하이브리드 자동차(PHEV) 도입에 의한 에너지 절약？환경 부하 저감 효과의 검토에서, 미국 NREL(National Renewable Energy Laboratory)이 개발한 차세대 자동차 시뮬레이터 ADVISOR(ADvanced VehIcle SimulatOR)를 이용하고 있는 것을 참고

3. i-MiEV의 개요

□ 이번 검토에서 대상으로 선정한 i-MiEV(미츠비시자동차)는 경자동차 i를 베이스로 개발된 전기자동차로, 2010년 4월부터 일반 판매가 개시

 - 해당 모델은 전지 용량 16kWh, 모터 출력 47kW이며, 동력 회생은 액셀 오프(accelerator off)시에만 실시

 - 한편, 소비 전력과 관계하는 운전 모드는 3가지로 구분

    1. D 모드 : 가솔린 자동차(AT차)의 운전 모드에 해당

    2. Eco 모드 : 전력 소비를 절약

    3. B 모드 : 회생 브레이크 기능으로 주행 중에 효율적으로 충전

4. 시뮬레이션을 위한 주행 데이터

가. 주행 속도？고도 데이터 취득 방법의 정비

(1) 속도 계측 방법

□ 이번 검토에서는 고도(高度)의 차이가 전비에 미치는 영향을 고려할 필요가 있어, 차속뿐만 아니라 주행 경로의 표고 정보를 취득하기 위해 새롭게 GPS를 이용한 속도？위치 계측기를 도입

□ GPS 속도？위치 계측기의 설치

  - 계측기 본체는 부속의 흡반으로 뒷좌석의 사이드 윈도에 고정하고, GPS 안테나(자석 이용)는 루프에 부착

 - 디지털 운행 기록계(Digital Tachograph)와 GPS 속도？위치 계측기의 측정 차속을 비교한 결과, 거의 일치하고 있어 충분한 계측 정밀도를 가지고 있는 것으로 판단

(2) 고도 정보의 취득 수법

□ 고도 정보는 국토지리원이 공개하고 있는 기반 지도 정보의 수치 지도 정보？수치 표고 모델의 5m 간격 및 10m 간격의 데이터를 이용해, 위치 정보의 위도, 경도로부터 산출

□ 시험 주행에서의 고도의 산출 결과, GPS 기술을 이용하면 고도도 산출할 수 있지만, 일반적으로 GPS에 의한 고도 계측은 정밀도가 불충분하여, 국토지리원이 공개하고 있는 기반 지도 정보를 이용한 위치 정보로부터 산출하는 수법을 활용

나. 주행 시험과 계측 데이터

□ 주행 시험에서는, 시험 전날에 충전해 시험 개시시에는 완전 충전 상태로부터 주행 시험을 실시하고 주행 종료후에 충전하여, 완전 충전까지의 충전 전력량 kWh를 계측. 이 충전 전력량을 당일 주행에서 소비된 전력량으로 정의

 - 주행 시험에서 기록된 거리(개시시와 종료시의 오토 미터: 적산 주행 거리계의 차이)를 이 전력량으로 나눠 전비(km/kWh)를 산출

 - 전비는 주로 자동차 회사가 발표하고 있는 “전지 출력단자(output terminal)”에서의 전력량을 이용한 전지단전비(電池端電費)와 충전 전력량으로 산출하는 교류단전비(交流端電費)가 있음

 - 전비 시뮬레이션에서 요구되는 전비는 “전지 출력단자”이기 때문에, 이번 검토에서는 전지 출력단자의 전비와 교류단전비의 환산에는 충전시(AC？DC변환, 전지 충전) 및 방전시의 로스 합계에 의해 정해지는 효율을 80%로 상정해 이용

□ 한편, 이번 시험에서는 주로 B 모드로 시험을 거행. 시뮬레이션에 이용한 주행 시험 데이터를 다음과 같음

<표. 실제 주행 데이터>

5. 전기자동차 성능 평가 기술의 현상과 과제

□ 본 연구에서는 주행 데이터 취득 방법을 정비해, 실제 주행 데이터를 기초로 한 전비 시뮬레이션 모델을 개발하고, 1회 충전 주행 거리의 검토를 실시

□ 주행 데이터 취득과 관련

 - 전비에 큰 영향을 주는 고도 변화를 포함해 데이터 취득 방법을 확립

 - 그러나, 터널 등에서는 위치의 오차, 속도의 이상치가 발생하는 경우가 있기 때문에, 도로 등의 지도 정보를 이용해 이를 보정하는 수법의 개발이 한층 더 필요

 - 또, 주행 시험 전체에서의 전비만 취득했기 때문에, 전지의 충전 상태나 모터 전력 등의 정보를 취득하는 것이 시뮬레이션 모델의 고도화에 필요

□ 전비 시뮬레이션

 - 충분히 정밀도 있는 시뮬레이션 기본 모델을 개발할 수 있었다고 평가

 - 그러나, 현재 상태에서는 주행시만의 시뮬레이션으로, 정지？충전시의 시뮬레이션을 실시하고, 충전？주행의 사이클을 통해 검토를 실시하는 것도 유효

 - 아울러 금회 검토에서는 초기 i-MiEV만을 대상으로 한 전비 시뮬레이션이지만, 향후에는 대상 차종을 확대하는 것이 필요

□ 마지막으로, 1회 충전 주행 거리나 전비뿐만 아니라 이용자를 위한 정보 제공의 방법에 대해서도 검토가 필요