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전기자동차 영향 보고서
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등록일2013-12-16
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| 리포트구분 | 기술리포트 | 콘텐츠구분 | 도로교통 |
|---|---|---|---|
| 출처 | CE Delft | ||
| 원문제목 | Impacts of Electric Vehicles-Summary Report원문보기 | ||
| 언어 | - | 국가 | EU |
| 등록일 | 2013-12-16 | 발행일 | 2011-04-00 |
| 첨부파일 | 등록된 첨부파일이 없습니다. | ||
□ 1. Introduction
⊙ 1.1 Background
전기자동차란 기존 도로 교통이 야기시키던 환경오염을 확연히 완화시키는 기술임은 확실함
일반승용차와 경화물차량의 이산화탄소 배출량, 환경오염물질 및 소음감소의 효과로 인해 많이 사용되고 있음
하지만 여전히 높은 가격과 배터리 기술력이라는 이슈를 가지고 있음
⊙ 1.2 Aim and scope of the study
유럽연합은 교통부문에서의 온실가스 절감 중요성을 인식하고 있으며 이를 위해 유럽연합에 전기자동차의 대형시장 보급을 목표로 하고 있음
그 중 특히 일반승용차와 경화물차량을 대상으로 목표를 세우고 있음
따라서 본 연구에서는 전기자동차의 도입 및 전기 생산, 그리고 전기생산에서 이용에 이르기 까지 전체과정의 영향, 오염물질 및 환경적 영향, 비용 등의 문제에 대해 다룰 것임
이러한 연구는 분명 유럽연합의 전기자동차 도입 정책 수립에 큰 도움이 될 것임
⊙ 1.3 Approach and deliverables
본 연구는 다음과 같은 7개 단계로 연구를 진행함
1. 현재 전기차 보급 및 시장에 대한 현황 및 소개
2. 자동차 배터리 기술 및 가격 평가
3. 미래 에너지 영향 평가
4. 경제성 분석 및 비지니스 모델수립
5. 발전 및 기대효과 분석
6. 시나리오 분석
7. 정책수립
□ 2. Electric Vehicles on the market and in development
⊙ 2.1 Introduction
본 연구는 최근 프로토타입으로 나온 전기자동차를 대상으로 연구를 할 것이며, 승용이 아닌 경우는 2011-12년에서부터 2015년까지 시장에 소개될 모델에 대해 다룰 것임
⊙ 2.2 Specification of electric cars
전기자동차의 기술적인 측면을 살펴보면, 배터리 용량은 배터리의 질량과 상관관계가 있는 것으로 나타났음
즉, 배터리 용량을 증가시키려면 차량이 무겁고 커지는 것은 당연한 결과임
하지만, 유럽에 현재 소개된 전기자동차의 경우 차량 크기나 디자인을 봐도 기존 차량에 비해 더 크거나 무겁지 않은 것으로 나타났고, 이 원인은 자동차 제조업체가 다른 부분에서 경량화 하려는 노력을 하였단 뜻으로 미루어 볼 수 있음
또 하나의 이슈는 전기자동차의 한 번 충전으로 주행가능한 거리인데, 완전 전기로만 이용되는 자동차의 경우는 100~200km 주행이 가능하고 플러그인 전기자동차의 경우는 100km 이하의 거리 주행이 한 번 충전으로 가능함
최고 속도와 가속도의 측면에서 살펴보면, 전기자동차는 과열이라는 문제로 인해 최고속도에서 단시간 주행만이 가능할 뿐임
다음 그래프는 전기자동차의 주행거리와 구입가격을 나타낸 것임
< 전기자동차 주행거리 및 구입가격 >
⊙ 2.3 Developments in other electric road vehicles
일반 승용차 외에도 미래에는 다양한 차종이 전기를 이용할 것임
쉽게 말해, 도시용, 레이싱, 오프로드 오토바이, 스쿠터, 트럭, 승합에 이르기까지 자양하게 사용될 것임
다른 국가의 경우 이미 비승용차량의 10%까지 전기자동차로 이용되고 있으며 네덜란드는 전기자전거가 사용되고 있음
⊙ 2.4 Research and government programs on EVs
다양한 정부와 산업체의 지원과 투자 프로그램이 있음
2008년에서 2011년까지 유럽연합과 미국에서 거대한 투자가 있었음
보조금을 제공하는 경향이 있었고 세금 면에서 혜택을 주기도 하였음
하지만, 세계적으로 전기자동차에 대한 정책은 다양하고, 유럽연합 내에서 역시 다양하게 나타남
전기자동차 기반시설은 공공부문과 민간기업의 협력으로 주로 건설되고 있음
특히 미국, 유럽연합, 일본, 중국 등지에서 대학과 정부 기관에서 전기자동차의 이동성이 크게 나타났음
일본은 배터리 연구 개발 산업의 세계 강자로 자리매김하고 있으며 독일, 프랑스, 영국 역시 강세를 나타내고 있음
□ 3. Electric vehicle and battery technology
⊙ 3.1 Introduction
배터리 기술과 기타 전기자동차 부품의 개발은 미래 전기자동차 시장의 가장 중요한 요소임
이는 배터리 제조업체, 자동차 제조업체 및 연구기관의 전문가 의견을 바탕으로 예상되어 짐
⊙ 3.2 Battery technology and cost
배터리 가격과 성능, 즉 주행거리는 아직도 전기자동차에 있어 한계점임
배터리 제조업체는 약 4~5년을 초기자본금과 연구개발비용을 적어도 환수하는데 걸리는 기간으로 보고 있음
1세대 배터리는 2011-12년에 리튬이온 베터리이며 2016-17년에 제 2세대, 2020년에 3세대 배터리가 나올 것으로 전망됨
현재 배터리 수명은 7년을 넘고 있으며 약 10여년간 사용가능하다고 나타났으며, 이는 온도 등에 큰 영향을 받기 때문에 명확하게 설명하기에는 아직 무리가 있음
리튬이온 배터리는 리튬 공급과 미래 리튬의 가능여부에 대한 문제가 제기되고 있으며 2040년까지 전 세계 약 20억의 차량이 전기자동차 즉 리튬을 써야 하는데 이 리튬양이 6백만 톤에 달하고 이는 리튬 부족문제로 이어질 수 있다는 것임
⊙ 3.3 Other EV components
전기자동차에는 배터리 외의 부품 역시 일반 가솔린 차량의 것과는 매우 다름
모터, 인버터, 컨트롤러 등이 가장 고가의 부품이며 이 외에도 특수 열 벤틸레이터와 같은 부품이 필요하기도 함
⊙ 3.4 Safety issues
전기자동차의 정숙성 때문에 자전거 이용자, 도로를 뛰는 사람들, 어린 아이 및 기타 보행자에게 위험이 될 수 있음
□ 4. Future electricity sector
⊙ 4.1 Introduction
전기자동차는 교통부문 뿐만 아니라 전기부문에도 영향을 미침
즉, 전기생산에서 발생하는 환경 오염의 측면에서도 고려가 되어야 하며 충전시설 및 스마트 충전 등의 여러 고려해야 할 점이 많은 것으로 시사됨
⊙ 4.2 Related trends in the electricity sector
재생가능한 에너지의 경우 오스트리아는 65%를 전기와 섞어 사용하지만 폴란드, 벨기에, 영국의 경우는 그렇지 않은데 이러한 노력들은 에너지 수입에 의존하는 유럽연합에게는 아직도 가야할 길이 많이 남은 이슈임
재생가능 에너지는 2010년에 19%로 부터 2020년에는 32%가 될 것으로 기대됨
특히 2015년 이후에는 최고 가격이 급상승할 것으로 나타남
현재 가지고 있는 에너지로 부터 전기 생산할 수 있는 동력, 즉 예를 들어 풍력발전의 경우 전력수요가 낮은 밤에 이용될 수 있음
⊙ 4.3 Interaction between electricity production and EVs
전기자동차로 인한 전기 수요는 상대적으로 작을 것이며 유럽의 경우 추가 10~15%정도 예상됨
하지만, 무제한적인 충전은 전기 사용에 부하를 걸리게 할 수 있고 가격 부담을 야기할 수 있음
제한적인 충전, 다시 말해 스마트 충전은 부하가 걸리지 않고 현명하게 충전하는 방식으로 전기자동차 시장의 급속적인 거대화와 전기 필요량을 대처할 수 있으며 가격적인 혜택 등의 효과 또한 받을 수 있음
⊙ 4.4 Charging technology
전기자동차 충전 방식을 크게 3가지로 나누면, 가정용 충전 케이블 이용방식, 고속 충전 및 배터리를 교체하는 방식으로 나눌 수 있음
유럽의 대부분 가정은 개인 차고가 없으므로 공용 충전방식을 사용하여야 함
배터리 교체 방식의 경우 상대적으로 배터리 양이 적게 남은 것을 회수할 가능성이 높아 보임
현재 전기자동차 충전소는 무료 또는 보조금을 많이 받아 저가로 운영중에 있음
미래에는 주차공간에 충전시설을 마련하는 방안이 적합해보임
□ 5. Economic analysis and business models
⊙ 5.1 Introduction
단기간 또는 중기간으로 보면, 전기자동차의 가장 큰 장벽은 가격, 그 중 특히 배터리 가격 및 충전자동차의 불확실성과 배터리 수명에 관한 것임
연료 효율이 매우 좋은 반면 배터리 가격이 가격 구조 및 소유 비용에 있어 비선호도가 높게 나타나는 이유가 바로 이것임
⊙ 5.2 Total cost of ownership
가격 구조가 전혀 다른 전기자동차를 일반 자동차와 비교하기 위해서는 생애주기비용을 전체적으로 비교하여야 함
여기에는 수많은 변수가 있고 예를 들어 자동차 비용의 분포, 세금, 보조금, 연로비, 연간 주행거리, 배터리 사용년한 등이 있음
다음 그래프에는 정부 연료 및 전기에 대한 세금이 포함되어 있지만 전기자동차 보조금은 고려되지 않은 상황에서 전체 소유비용을 나타낸 것임
< 자동차 소유 비용 비교 (보조금 없는 경우) >
⊙ 5.3 Existing government policies
유럽연합에서는 전기자동차 보급, 연구개발 및 충전문제 등에 많은 재정적, 비재정적인 지원이 있음
재정적인 지원은 보조금이나 자동차 등록 및 세금에 대한 지원 정책 등이 그 예임
다음 그래프는 보조금 등을 고려한 경우의 자동차 소유비용을 나타낸 것임
< 자동차 소유 비용 비교 (보조금 있는 경우) >
⊙ 5.4 Business models
높은 배터리 구입 가격 및 현재 불확실성 등으로 인해 많은 비지니스 모델이 수립됨
□ 6. Impact analysis and policy recommendations
⊙ 6.1 Introduction
현재로서는 불확실한 다음에 대한 시나리오 수립 후 평가가 이어짐
- 자동차 및 배터리 가격과 수명
- 전기자동차의 가격과 주행거리에 대한 고객들의 응답
- 충전시설 및 제한적인 충전 그리드
- 정부 정책
- 배터리 및 전기 생산 능력의 한계
이러한 점을 고려하여 3가지의 시나리오가 만들어 짐
- 시나리오 1: 가장 현실적인 시나리오로 이는 2020년까지 유럽에서 330만대의 전기자동차 도입과 2030년까지 약 5천만대의 도입을 목표로 하는 것으로 대부분의 전기자동차 (약 60%)는 플러그인으로 계획하는 시나리오
- 시나리오 2: 전기자동차가 시장의 소수만을 점유하는 시나리오로 내연기관 자동차가 계속적으로 시장을 이끌어 나가는 것으로, 스마트 충전시설이 큰 역할을 하지 못하는 것으로 가정함
- 시나리오 3: 배터리 기술의 기술적인 문제가 단기간에 해결됨으로서 2020년 이후 빠른 가격 하락 등으로 인해 전기자동차가 일반 내연기관 자동차에 대해 경쟁력이 있는 시니리오임
각 시나리오별 시장 점유율을 나타낸 그래프는 다음과 같음
< 시나리오 별 시장 점유율 >
⊙ 6.2 Impacts of market uptake of Electric Vehicles
장기간으로 봐서 모든 시나리오에서 연료 소비량은 확연히 감소할 것으로 나타나고 2030년까지 일반 승용차의 휘발유와 디젤은 12, 20% 감소하는 것으로 각각 시나리오 1과 3에서 나타남
2020년까지는 이러한 시나리오별 감소량이 비슷하지만 2030년에서는 확연히 차이가 나타남
전체 시나리오에서 전기 수요는 모두 증가하는 것으로 나타났지만 상대적으로 크지 않았고 심지어 시나리오 3에서는 2030년에 5% 전기 수요가 증가하는 것으로 나타남
⊙ 6.3 Main policy implications
단기간 즉 적어도 5년 안에 전기자동차는 시장 점유율이 낮을 수 밖에 없음
하지만 전기자동차는 에너지 효율성과 지속가능성에 있어 중요한 것은 사실임
따라서 전기 생산 단계에서부터 사용단계에 이르기 까지 생애 오염 측정 및 전기자동차의 전기 소비량에 대한 자세한 연구 등이 이루어져야 할 것으로 기대됨
⊙ 6.4 Recommendations for further study
본 연구에서는 다음과 같이 결론 내릴 수 있음
- 교통부문에서 다른 온실가스 감축 등의 효과와 비교해 전기자동차의 가격 및 편익을 분석해야함
- 스마트 충전 등의 추가적인 편익을 분석해야 함
- 스마트 충전의 일괄성은 전기 부문, 배터리 기술, 사용자 및 시설 계획 등에 필요함
- 적정 온실가스 등에 대한 연구는 필수임
- 전기자동차 사용을 모니터링하여 미래에 대비할 수 있어야 함
- 잠재적인 전기자동차 대체 방법 등에 대한 연구 개발이 이루어져야 함
- 유럽연합의 전기자동차 보조금 및 정책에 대한 조화가 이루어져야 함
- 배터리 재활용을 기반으로 한 경제성 분석이 이루어져야 함
- 전기자전거, 스쿠터, 승합, 버스, 중차량 등의 잠재성에 대해 파악해야 함
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초록(Abstract)
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