친환경차 시대의 이용자 중심 충전 인프라 공급방안1)

(1)

친환경차 시대의 이용자 중심 충전 인프라 공급방안 ¹⁾

이재현 경북대학교 지리학과 조교수 ([email protected])

친환경차는 내연기관차와 달리, 운행단계에서 탄소산화물을 발생시키지 않는(전기, 수소 등) 새로운 형태의 연료를 사용하는 차를 말한다. 친환경차 시대로의 변화는 100년이 훨 씬 넘는 시간 동안 사용되었던 수송에너지 공급체계의 변화를 의미하는데, 즉 내연기관 차의 주 연료인 휘발유, 디젤, LPG 등을 중심으로 구축되어온 수송 에너지 공급체계가 전기 충전기 보급과 수소 충전소 구축 중심으로 전환되어야 함을 의미한다. 일반적으로 새로운 연료를 사용하는 차량을 보급할 때에는 연료공급 인프라를 선제적으로 구축하는 것이 매우 중요한 정책으로 여겨졌으며, 이는 전기차와 수소차도 예외가 아니다(Funke, Sprei, Gnann, et al. 2019). 정부는 이러한 점에 착안하여 전기차 및 수소차 도입 초기 부터 적극적인 충전 인프라 공급 정책을 펼쳐 왔으며, 지금까지 약 6만여 기(급속 9천여 기, 완속 약 5만여 기, 2020년 9월 기준)를 설치하였고, 수소 충전소는 51개소(2021년 1월 기준, 저공해차 통합누리집)를 구축하여 운영 중이다.

그러나 도입 초기의 정보 부족으로 이용자의 특성과 충전행태, 그리고 친환경차 잠재 수요 등이 충분히 파악되지 않은 상태에서 충전기 설치가 가능한 공공부지에 우선적으 로 보급해왔다. 이러한 정책은 친환경차 보급 초기의 수요를 확보하는 데 밑바탕이 되었 으나, 이와 동시에 이용률이 매우 낮은 충전기를 양산해내는 부정적인 영향도 가져왔다.

이러한 점을 개선하기 위하여 정부는 ‘미래 자동차 확산 및 시장 선점전략’(2020년 10월) 을 발표하며 이용자들의 편의를 높일 수 있는 충전 인프라 정책방향을 제시하였다. 이 전략에서 전기차 충전기의 경우, 생활거점과 이동거점을 분리하고 친환경차 이용자들의 주 · 정차시간을 고려한 이용자 중심의 충전 인프라 전략을 처음으로 제시하였다. 한편, 수소 충전소는 서울 및 인접 지역에 우선 구축하고, 6대 광역시 및 고속도로와 주요 도 시로 확산시키는 전략을 제시하였다. 이 글에서는 이러한 정부전략을 좀 더 구체화하여,

머리말

1) ‘ 이재현 외. 2020. 친환경차 활성화 추이에 따른 이용자 중심 충전 인프라 구축방안. 세종: 국토연구원’을 요약· 정리 한 자료임.

(2)

제473호 2021 March

친환경차 시대의 이용자 중심 충전 인프라 공급방안 ¹⁾

친환경차 이용 및 충전 특성

친환경차 시대를 열어나가는 데 이바지할 수 있는 이용자 중심의 충전 인프라 공급을 위한 정책방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 친환경차 이용자들의 활동 · 통행 특성, 충전행태, 공간적 분포를 살펴보고, 이에 기반한 충전 인프라 공급방안이 무엇인지 살 피고자 한다.

전기차 이용 및 충전 특성

전기차 이용자들은 가구통행실태조사에서 나타난 일반적인 사람들의 통행행태와 비교했 을 때 통행횟수는 적으나 통행거리가 긴 특성을 보이고 있다(국토교통부 2016, 전국 여객 기종점 통행량 조사, 일평균 통행횟수 2.56~3.0, 2018년 한국교통안전공단 자동차 주행 거리 통계 기준 비사업용 승용 · 승합차 일평균 주행거리 33.6km, 39.4km). 이는 저렴한

<그림 1> 전기차 이용자 통행 특성 및 충전행태

통행거리(km)*^, **

통행횟수(회)*

충전행태 유형별 평균 충전횟수 충전행태 유형

2.35

2.07

2.56

설문조사(주중) 설문조사(주말) 가통조사(수도권)

53.6

60.0

33.6

39.4

설문조사(주중) 설문조사(주말) 승용(비사업용) 승합(비사업용)

주거지에서만 충전 회사에서만 충전 공용 충전소에서만 충전 주거지·회사 충전 주거지·공용 충전 회사·공용 충전 모든 장소에서 충전

34%

21% 10%

6%

21%

3%

5%

4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

거주지 완속 거주지 급속 직장 완속 직장 급속 기타 공용 완속 기타 공용 급속

주:*그림의설문조사는2세대전기차구입후3개월이상이용한전기차이용자117명을대상으로2020년9월22일~28일,10월21일~27일두번에걸쳐서

실시하였음.차종별보급비율을고려한표본추출법을사용하였으며,온라인기반설문방식으로진행되었음.통행과충전행태는조사시작일로부터

1주일간수집하였으며,사회경제적특성,전기차보유현황,충전불편사항,충전인프라개선방향등에대한조사도실시하였음.

**그림의승용,승합차량의통행거리는2018년한국교통안전공단자동차주행거리통계를기준으로하였음.

(3)

연료비로 인해 전기차를 더 많이 이용하게 되는 리바운드 효과 때문인 것으로 보고되고 있으며, 이는 친환경차 이용 시 이동성 측면에서 일상생활 제약이 크지 않은 것을 의미하 기도 한다.

충전행태 측면에서 살펴보면 전기차 이용자들은 1인당 평균 주 3.5회(주중 2.5회, 주말 1회) 충전하기 때문에 기존 내연기관차 이용자와는 전혀 다른 행태를 가진다고 볼 수 있 다. 이 중 주거지에서만 충전하는 이용자의 비율이 가장 높으며(34%). 공용 충전기만 또 는 주거지와 공용 충전기를 함께 사용하는 비율이 각각 21%, 그 외 직장에서만(10%), 주 거지-직장 혼용(6%), 직장-공용 혼용(3%), 모든 장소(5%)에서 충전하는 유형도 전체의 24%를 차지하는 것으로 나타난다. 각 유형에 따라 주로 사용하는 충전기 종류도 조금씩 차이가 있다. 즉, 대부분의 유형에서는 주거지와 직장의 완속 충전기 사용비중이 가장 높 지만, 공용 충전소만 이용하는 유형에서는 공용 급속 충전기 사용비중이 가장 높은 편으 로 나타났다.

이러한 친환경차의 이용 및 충전 특성 중 가장 핵심은 공동주택 거주비중이 높은 국내 환경에서도 주거지에서의 완속 충전기를 이용한 충전이 가장 중요한 충전행태로 나타났 다는 점이다. 즉, 1회 이상 사용한 이용자의 수가 전체의 65% 정도를 차지하고 있으며, 이는 장시간 주차하는 주거지와 같은 장소에서는 충전 시작 후 이동하지 않아도 되는 완 속 충전의 특성 때문으로 보인다. 또한 완속 충전기를 사용했을 때 전기차의 배터리를 더 오래 쓸 수 있다는 장점도 있기 때문에, 급속 충전기술의 발달과 보급 후에도 완속 충전 수요는 지속될 것으로 보인다.

수소차 이용 및 충전 특성

수소차 이용자들 또한 전기차 이용자들과 유사하게 수소차 구매 후 통행거리 증가를 경 험하고 있으며, 장거리 통행에도 수소차를 적극 이용하는 것으로 보인다. 충전행태 측면

상세내용

<표 1> 수소차 이용 특성 및 충전행태

구분

이용특성

•넥쏘를출퇴근용도및가구내주차량으로이용하고있으며,장거리통행에도이용하는것으로나타남

•장거리통행시충전에대한계획및인프라가없는지역에서는이용이어렵지만,완충시장거리를이용할수있어큰부담은느끼지않음

•차량성능에대해서도만족도가높으며,넥쏘구입후주행거리가대부분증가한것으로나타남

충전행태

•수소차충전은이용가능한충전소위치및거리에따라다른패턴을보임

•충전소가 가까이 위치한 경우 잔여 주행거리를 고려하여 충전하는 반면, 충전소 거리가 먼 경우 충전계획을 세워서

충전하고있으며,잔여주행거리와상관없이충전이가능할때마다충전한다고응답

•현재충전소까지거리등으로인해전반적으로잔여주행거리가약100km에서충전계획을세우는것으로나타남

•한달충전비용은이용패턴및거리에따라차이가있으나내연기관대비30~40%의절감효과가있음

주: 수소차 이용 특성 및 충전행태는 2020년 9월 26일 포커스 그룹 인터뷰 방식을 통해 조사하였음. 인터뷰는 수소차를 구입 후 1년 이상 사용한 주 사용자 4명을 대상으로 약 2시간 동안 진행되었으며, 구매요인, 이용패턴, 충전패턴, 충전 인프라 관련 불편사항 등에 대한 항목을 조사하였음.

(4)

에서는 아직까지 수소 충전소 보급이 제한적이고 고장이 잦은 편이어서 잔여 주행거리에 상관없이 가능할 때마다 충전하는 이용자가 많으며, 잔여 주행거리 약 100km 시점에서부 터 주로 충전계획을 세우는 것으로 나타났다. 따라서 내연기관차 이용자들보다 충전에 많 은 제약을 받게 되며, 이는 고압 충전기의 잦은 고장으로 가중되고 있는 것으로 보인다.

친환경차의 공간적 분포 특성

친환경차의 공간분포는 충전 인프라 보급수준, 사회경제적 · 정책적 요인 등 다양한 요 인의 상호 복합적인 작용에 영향을 받으며, 보급 초기 고소득 인구비중이 높은 곳에 서 낮은 곳으로, 교육수준이 높은 곳에서 낮은 곳으로, 충전 인프라가 우선적으로 보 급된 곳에서 주변 지역으로 퍼져나가는 특징을 가진다(Lee, Hardman, Tal 2019;

Hardman, Tal 2018). 국내에서는 이러한 특성과 더불어 지자체별로 서로 다른 친환경 차 보조금 한도 및 총 지원대수 등도 친환경차 보급에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 보 고되고 있다.

현재 국내 친환경차 보급수준을 살펴봤을 때 제주도, 대구광역시, 서울 강남구 중 심으로 전기차 보급이 활성화된 것을 확인할 수 있다. 제주도와 대구광역시의 경우 적극적인 구매보조금 제도와 충전 인프라 보급, 서울 강남구의 경우 지역주민들의 높 은 소득수준이 반영된 것으로 보인다. 수소차의 경우 수도권보다는 부산-울산 광역 권에 집중적으로 분포하고 있으며, 광주광역시와 경기도 화성시 또한 상대적으로 보 급이 활성화되고 있다. 이는 해당 지역에서 수소 충전소를 선제적으로 구축하여 보급을 선도한 결과이다.

<그림 2> 2019년 12월 기준 전기차(좌)와 수소차(우)의 공간분포

자료: 국토교통부의 자동차등록현황보고(2020년 3월 2일 검색) 자료를 참고로 저자 작성.

11~100 101~200 201~300 301~400 401~500 501~1000 1001~2000 2001~3000 3001~5000 5001~13796

0~10 11~20 21~30 31~40 41~50 51~100 101~200 201~300 301~400 401~500

(5)

친환경차 이용 및 충전수요 전망

전기차의 경우 현재의 초고속 속도보다 4배 이상 빠른 충전기술이 개발되어 상용화되고 있으나, 가격경쟁력을 확보하여 폭넓게 보급되기까지는 상당한 시간이 필요할 것으로 예 상된다. 따라서 가까운 미래에 친환경차를 신규 구매하게 되는 이용자들은 기 구축된 충전 인프라를 활용하게 될 것이며, 이들은 그들 자신의 활동과 통행행태, 주거지 및 직장 주변 충전 인프라에 맞는 충전행태를 가지게 될 것으로 보인다. 현재 이용자들의 통행 특성과 충 전행태를 함께 고려하여 유형을 분석한 결과를 살펴보면, 친환경차 신규 구매자들의 충전 행태를 일부 예측할 수 있다. <그림 3>과 같이 통행거리가 긴 이용자들은 모든 충전 인프라

친환경차 충전수요 전망

<그림 3> 전기차 이용자 유형별 통행 특성 및 충전 특성

통행횟수(회) 3.30

2.80 2.30 1.80 1.30 0.80 0.30

제1유형 제2유형 제3유형

월 화 수 목 금 토 일

통행거리(km) 160.00

140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00

월 화 수 목 금 토 일

주당 충전횟수 주당 충전량(%)

주거지 완속 주거지 급속 직장 완속 직장 급속 기타 공용 완속 기타 공용 급속

3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

주거지 완속 주거지 급속 직장 완속 직장 급속 기타 공용 완속 기타 공용 급속

180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00

적정 완속 충전기 비율(%) 아파트 등

공동주택

주거지 주변 공용 주차장

영화관/

헬스장 등 문화체육시설

역사/문화 유적지 등

관광시설

리조트/호텔 등 숙박시설

관공서 등 공공시설

기타 시설

직장 내 마트 및

쇼핑몰

고속도로 휴게소 및 주유소 75

48

60

46

12

57 50

71

38

48

(6)

를 최대한 활용하는 행태를 가지게 될 것으로 예측된다(제3유형). 또한, 평균적인 통행행태 를 보이는 신규 구매자의 경우 거주지 완속과 공용 급속에 주로 의지하게 되거나(제1유형) 직장 충전에 주로 의지하게 될 것으로 보인다(제2유형).

장소(시설)에 따라 이용자들이 선호하는 충전 인프라의 유형은 각 장소의 특성에 따라 다르다. 완속 충전기 충전수요는 머무르는 시간이 긴 주거지, 직장 및 숙박시설에서 높지 만, 머무르는 시간이 매우 짧은 고속도로 휴게소는 급속 충전수요가 압도적으로 높은 비 중을 차지한다. 또한 쇼핑시설, 문화체육시설, 관광시설, 공용 주차장에서는 평균적으로 1대1 수준의 급속 · 완속 충전수요를 보이는데, 이는 사람마다 머무르는 시간이 다양하고 모든 전기차 이용자가 해당 장소를 방문할 때마다 급속 충전이 필요하지는 않기 때문이 다. 뿐만 아니라 해당 시설의 상시 근무자를 위한 완속 충전수요도 고려해야 한다. 다만, 충전에 매우 오랜 시간이 필요한 콘센트형 충전기를 이용한 충전수요는 현재도 매우 낮 으며(4.1%), 이는 중장기적으로도 매우 낮을 것으로 예상된다.

수소 충전수요는 수소차 보급이 활성화됨에 따라 지속적으로 증가할 것으로 예상되며, 정부의 수소 가격인하 정책에 따라 내연기관차 대비 주행거리가 더 길 것으로 전망된다.

따라서 내연기관차 대비 충전빈도도 더 높아질 것으로 보이며, 이러한 이용특성을 고려 한 선제적 충전 인프라의 구축계획 수립이 필요하다.

친환경차 공간분포 전망

국내 친환경차의 공간분포는 기 구축된 충전 인프라 분포에 가장 크게 영향을 받고 있으 며, 차량 등록대수, 인구 등 사회경제적 여건뿐만 아니라 보조금 및 충전 인프라 구축을

<그림 4> 전기차와 수소차의 공간분포 예측결과

2035년 시군구별 전기차 보급비율

0.000~0.002 0.003~0.005 0.006~0.010 0.011~0.020 0.021~0.030 0.031~0.040 0.041~0.050 0.051~0.130

2035년 시군구별 수소차 보급비율

0.000~0.002 0.003~0.005 0.006~0.010 0.011~0.020 0.021~0.030 0.031~0.040 0.041~0.050 0.051~0.130

(7)

위한 지방자치단체의 재정적 여력 등에도 영향을 받고 있다. 이러한 점을 고려하여 미래 친환경차 공간분포를 예측해본 결과, 전기차 및 수소차 모두 대도시권에서의 보급비율 이 매우 높을 것으로 예상된다. 특히 수도권에서는 서울 근교보다는 외곽 지역에서 보급 비율이 높을 것으로 예상되며, 이는 친환경차의 저렴한 연료비로 인해 주행거리가 긴 이 용자들이 우선 도입하기 때문인 것으로 보인다. 또한, 두 차종의 공간적 분포가 유사하게 나타나는 것은 친환경차 구매결정은 친환경차라는 차종의 선택 이후 이루어지는 조건부 선택이기 때문이다. 다만 이러한 공간분포는 현재의 친환경차 보급 트렌드가 유지된다는 전제하에 예측된 것이므로, 각 지자체의 전기차와 수소차 충전 인프라 보급수준의 변화, 구매보조금 정책의 변화 등으로 인해 실제 분포는 다르게 나타날 수 있다.

충전 인프라 보급에 있어 공간적·장소적 정합성 제고

친환경차의 분포는 공간적으로 다르게 나타날 것이며, 각 해당 지역에 유형별 충전수요 도 다르게 나타날 것으로 예상된다. 따라서 친환경차 잠재수요의 공간 분석에 기반한 충 전 인프라의 전략적 분배방안이 필요하다. 정부는 최근 발표한 ‘미래 자동차 확산 및 시장 선점전략’에서 급속 충전기의 시 · 도 단위 분배 우선순위를 마련하였으나, 완속 충전기의 경우 특별한 전략이 마련되어 있지 않은 상황이다.

전기차 충전 인프라의 경우 개인의 활동시간 특성에 기반한 배분방안 마련이 필요한 데, 주거지 및 직장에서의 높은 충전수요를 충족시키기 위해 공공시설 공용 충전기 설치 시 거주민 접근성(300m 이내 공동주택 거주민 수), 사업체 종사자 규모를 고려하여 우선

친환경차 이용자 중심의 충전 인프라 정책방안

<그림 5> 링크별 2035년 수소차 통근통행량 상위 10위 위치

수도권 도시고속도로 램프 500m 버퍼 분석결과 수소차 통행량 기준 기존도로 상위 10위 구간

Legend

수도권 고속도로 램프 500m 이내

(8)

순위를 부여해야 한다. 이로써 친환경차 잠재수요를 실제 구매수요로 전환할 수 있으며, 이는 충전 인프라 이용률 제고에도 효과적일 것이다. 또한 <그림 3>에서 제시한 바와 같 이 장소별 유형에 맞게 실제 전기차 이용자가 원하는 비율로 완속 · 급속 충전기를 보급한 다면 이용자의 편의를 높일 수 있는 충전 인프라 구축이 가능할 것이다.

수소 충전소의 경우 주차장이 아닌 도로변에 구축해야 하므로, 수소차 잠재 이용수요 가 높은 도로변 유휴부지 활용이 중요하다. 이때 수소차가 주기적으로 이용하는 도로 구 간인 통근통행 구간에 수소 충전소를 건설한다면 공간적 정합성이 높은 충전 인프라 구 축이 가능할 것이다. 수소차 공간분포 예측결과와 시 · 군 · 구별 통근통행 기종점 통행량 을 고려하여 도출한 수소차 통근통행 교통량 상위 10위 구간은 대부분 수도권 도시고속 도로 구간이다. 따라서 해당 구간 진출입 램프까지의 접근성이 수소 충전소 입지평가에 중요 요소로 활용될 수 있을 것이다.

스마트 완속 충전기 적극 도입

앞서 살펴본 바와 같이 완속 충전수요는 지속적으로 유지될 것으로 예상되며, 이를 전기 차 이용자들이 장시간 머무르는 곳 위주로 적극 보급해 나가야 한다. 다만, 국내 상황에 서는 기축건물의 전력용량, 배전설비와 관련한 비용 문제로 공동주택 및 상가에 새로운 충전 인프라 설치 시 건축주 또는 입주자대표회를 설득하는 데 어려움이 있다. 전체 충전 수요의 총량을 최적화할 수 있는 스마트 충전기술은 이러한 문제를 해결하는 데 도움이 되므로, 보조금 지원 기준에 포함시킨다면 전력효율화뿐만 아니라 신재생에너지 활성화 에도 도움을 줄 수 있을 것이다.

관계부처 합동. 2020. 미래자동차 확산 및 시장선점 전략, 10월 30일. 보도자료. http://www.motie.go.kr/motie/ne/

presse/press2/bbs/bbsView.do?bbs_seq_n=163453&bbs_cd_n=81 (2021년 2월 16일 검색).

국토교통부. 2016. 전국 여객 기종점 통행량 조사.

저공해차 통합누리집, https://www.ev.or.kr/ (2020년 4월 30일, 2021년 1월 15일 검색).

한국교통안전공단. 2018. 2018 자동차주행거리통계.

Funke, S. Á., Sprei, F., Gnann, T., and Plötz, P. 2019. How much charging infrastructure do electric vehicles need? A review of the evidence and international comparison. Transportation Research Part D: Transport and Environment 77: 224-242.

Hardman, S., and Tal, G. 2018. Who are the early adopters of fuel cell vehicles? International Journal of Hydrogen Energy 43, 37: 17857-17866.

Lee, J. H., Hardman, S. J., and Tal, G. 2019. Who is buying electric vehicles in California? Characterising early adopter heterogeneity and forecasting market diffusion. Energy Research & Social Science 55: 218-226.

참고문헌

친환경차 시대의 이용자 중심 충전 인프라 공급방안1)