전세계 자동차대수는 20억을 넘어서고 있으며 이는 전세계 기후변화 및 환경오염에 큰 영향을 끼치고 있음

본 연구는 캘리포니아 주와 다른 미국의 주에서 일반 휘발유 자동차에서 전기자동차로의 전환을 효율적으로 이끄는 방법에 대한 것임

기존 휘발유 자동차에서 전기자동차로의 전환은 많은 점을 고려해야 하는데, 첫 번째로 시장에서의 소비자 시선 차이를 살펴볼 필요가 있음

다음 그림은 시장에서 간과한 환경오염, 기후변화, 비지속가능성 등으로 인한 차이를 보여주고 있음

전기자동차로의 전환은 순사회가격 (Net Social Value), 네트워크 외부 편익(Network External Benefits) 및 불안정한 미래에 대한 모든 고려가 이루어져야 함

시장 조사자들은 소비자들의 전기자동차에 대한 인식 부족 및 새로운 상품에 대해 비선호현상 등을 인식하고 있으며 실제로많은 소비자들은 새로운 제품의 존재조차 모르는 경우도 많은 것으로 나타남

이러한 여러 많은 장벽과 장애를 일일이 수량화 시키기는 어렵고 불확실하기 때문에 본 연구에서는 이러한 점들을 이해할 수 있는 최적의 방법을 제시하는 것을 목표로 함

전기자동차로의 전환 프로젝트 역시 경제성 분석이 중요함

전기자동차의 대수가 증가하고 충전시설이 증가함에 따라 소요되는 비용과 발생하는 편익 역시 변화하는 것은 분명함

또한 금년의 전기자동차 비용 및 편익은 전년도에 전기자동차 시장의 영향을 받음

다음 그래프는 전기자동차 대수의 증가에 따른 비용을 나타낸 것으로 전기자동차 대수가 증가하면 지불용의 금액이 낮아지고 필요한 정부 보조금이 높아지는 것으로 나타났음

그림에서 보는 바와 같이 자동차 판매량과 가격이 자동차 생산기술에 영향을 주고 이는 다시 자동차 가격, 자동차 이용패턴 및 소비자의 자동차 수단 선택 모델로 이어지며, 자동차 수단 선택 모델은 Nested Multinomial Logit Model로, 이는 차량 구입을 하겠다는 응답에서 차량의 크기 즉 종류를 선택하고 연료를 선택하는 순서를 거치게 됨

LAVE-Trans 모델은 전기자동차로의 전환에 있어 발생하는 비용과 편익 모두를 산정할 수 있음

6가지의 비용과 편익을 산정하는데, 

자동차와 연료의 순 보조금, 온실가스 변화량, 연료 소비량 변화에 따른 에너지 안정성 편익, 기타 오염물질의 변화량에 따른 편익, 새로운 차량에 대한 기대감 증가 및 감소에 따른 소비자 잉여의 변화값 및 자동차 구매시 연료비 절약이 고려되는 지에 대한 편익이 있음

 

본 보고서에서 분석은 내연기관, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 전기자동차, 압축 천연가스 자동차, 배터리 전기자동차, 퓨얼셀 자동차 이렇게 6종의 각기 다른 종류의 차량을 대상을 함

분석의 시나리오로는 전기자동차에 대한 낙관론적인 시나리오와 일반 시나리오 2개로 분석함

다음 그림은 에너지 효율을 기존 데이터와 미래 예측 데이터를 제시한 것으로 2030년에는 2005년에 비해 자동차 에너지 효율이 반이나 증가하는 것으로 기대되며, 2050년에는 내연기관 자동차가 1갤런에 70마일, 하이브리드 전기자동차가 90마일의 연료효율성을 나타낼 것으로 기대됨

휘발유와 전기 모두 2010년부터 2050년까지 꾸준히 증가 추세를 보이고 있는 반면 수소 가격은 2020년에서 2030년까지 하락하는 추세를 나타내고 있음

그 이유는 수소 공급량이 적어 가격이 높게 형성되었다가 2020년부터 공급 안정화로 가격이 하락할 것으로 예상됨

본 연구는 두 가지, 차량 구입 후 연료 또는 충전에서 보조금을 지원하는 경우와 차량 구입 시 보조금을 지원하는 경우를 다룰 것임 

그 중 퓨얼셀과 하이브리드 전기자동차가 많은 비중을 차지할 것으로 예상됨 

따라서 ZEV 정책에 따른 시나리오별로 각 차종별 시장점유율을 분석하였음

반면, 플러그앤과 배터리 전기자동차의 경우는 2015년에 세금지원 정책이 끝남에 따라 큰 증가추세 없이 비슷한 양상을 띌 것으로 나타남 

다시 말해 캘리포니아의 전기자동차 도입은 다른 주의 어떠한 영향도 받지 않는 독립적이란 의미

캘리포니아 정부는 초반에 퓨얼셀자동차 인프라에 많은 투자를 할 것으로 예상되므로 후반으로 갈 수록 보조금이 감소할 수 있고 시장 점유율이 높아질 것으로 나타남

하지만 캘리포니아를 제외한 다른 주의 경우는 수소 퓨얼 셀 자동차 판매 증진을 위해 아무런 조치도 하지 않고 2016년 기존의 보조금 정책도 만료되므로 다음과 같은 양상을 띄게 됨 

다음 그래프에서와 같이 2050년까지 오염물질과 석유소비량이 감소하는 것을 볼 수 있음

이 비용/편익 분석은 에너지 효율성 증가, 저탄소, 기술적 발전 등을 포함한 결과값 임 

하지만 시장 점유율 최고값을 기록한 2035년 후에는 다른 차종과의 점유율 차이가 점점 줄어드는 것으로 나타남

이 경우 캘리포니아 뿐 아니라 미국에서는 성공적인 결과를 얻지 못함

미국이 아닌 해외 지역에서의 전기자동차 생상 및 판매는 분명 미국에 이득은 있지만 규모의 경제와 공급체계에서 소비자의위험회피를 실패하게 함

인프라의 부재는 수소 자동차 판매량에 큰 영향을 끼침 

낙관론 적인 시선에서 바라본 시나리오가 그를 뒷받침하고 있음 

이 불확실성 때문에, 몬테카를로 시뮬레이션으로 미래에 발생할 수 있는 가능성에 대한 분석을 하였음

그 결과는 다음 그래프에서 보여주는 바와 같이 배터리 전기자동차와 퓨얼셀 자동차의 시장점유율이 나타남

첫째, 기술의 발전이 예정대로만 진행된다면 전기자동차로의 전환은 어렵지 않고 편익 또한 기대할만 함

둘째, 전기자동차에 대한 시장의 반응은 여전히 불확실함

셋째, 전기자동차 도입에 대한 장벽이 편익에 대해 상대적으로 매우 작고 최소 십여년이란 시간이 필요하며 막대한 자금 역시 필요함

넷째, 캘리포니아 뿐만 아니라 다른 미국 주가 함께 이 프로그램에 동참한다면 성공할 확률이 높음

다섯째, 자동차 시장은 전세계적이므로 전세계를 겨냥한 전기자동차 시장을 만드는 것이 중요함

여섯째,  전기자동차로의 변화 과정은 매우 중요한 긍정적인 영향들을 가지고 있지만 미처 간과한 부분이 치명적이 될 수 있으므로 꾸준히 배우고 적응해야 함 

일곱째, 수소 인프라 구축은 퓨얼셀에게는 필수이지만 플러그인 전기자동차의 성공과는 거리가 멈

여덟째, 시장의 불확실성은 여전히 남아있으며 가격에 대한 민감성, 소비자 선호도, 연료 확보량, 전기차의 짧은 주행거리, 충전시간, 선택의 다양성, 전기차에 대한 지불 용의 등이 관건임

마지막으로, 적절한 파라다임이 불확실성과 많은 긍정적인 프드백 아래서 전기자동차가 높은 편익을 달성할 수 있도록 도와줄 것으로 기대됨. 또한 특별하고 일시적인 정책이 변화의 장애를 극복하는데 외부 네트워크 편익을 창출함으로써 도움이 될 것임