1. 연구의 필요성 및 목적 ■ 연구의 배경 및 필요성 ○ 전 세계적으로 탄소중립이라는 목표하에 에너지 전환을 시도하고 있으며 이러한 탄소중립 추진은 국가 에너지 수급구조에 큰 변화를 수반함 ○ 정부에서 발표한 2050 탄소중립 시나리오 초안에 따르면 탄소중립 목표를 달성하기 위해서는 전환부문의 재생에너지 발전 비율을 최대 71%까지 확대하고 수송부문은 친환경차의 보급비중을 76%~97% 수준까지 증가시켜야 하는 것으로 전망 ○ 태양광과 풍력을 비롯한 변동성 재생에너지 보급 확대는 향후 우리나라 전력계통에 큰 영향을 미칠 것으로 전망 ○ 특히 변동성에너지는 환경적인 영향에 따라 발전량이 결정되므로 계통운영자의 의지대로 출력을 조절하기 어렵다는 특징을 지님 ○ 미래의 계통 운영 전략을 수립하기 위해서는 기존처럼 전력사용량이나 최대·최소 부하의 자료만을 참고해서는 안 되며, 부하패턴에 대한 예측이 선행되어야 전력수요와 공급의 최적 제어 및 관리를 수행할 수 있음 ○ 한편 국내 수송부문은 탄소감축을 위한 갖은 노력에도 지속적으로 탄소배출량이 늘어나고 있는 경제 부문 중 하나로 온실가스 잠재감축량에 주목하고 있음(GCEC, 2015) ○ 수송부문의 탈탄소화는 전기차 보급목표 달성 여부에 달려 있다고 볼 수 있음 ○ 전력시스템 내 변동성 재생에너지 비중 증가와 전기차 보급 정책이 맞물려 전력계통에 악영향을 미칠 수 있음 ○ 전기차 충전부하가 미래 전력시스템에 미칠 영향을 분석하기 위해 미래의 순부하(Net Load)를 추정하고 이를 토대로 전기차 충전부하가 최대부하에 미치는 영향을 줄일 수 있는 방법이 무엇인지 모색해야 함 ■ 연구의 목적 및 방법 ○ 본 연구는 수송부문의 전기화에 따른 전력산업 차원의 대응 전략을 모색하는 것을 주요 내용으로 하며, 지난 2019년부터 4년에 걸쳐 진행되는 일반연구과제의 일환으로 진행됨 ○ 3차연도 연구인 본 연구에서는 대규모 전기차 보급 정책과 재생에너지 확대 정책이 맞물려 발생하는 문제점을 구체적으로 인식하고 이에 대한 전력산업과 정부의 역할을 제언하고자 함 ○ 예상되는 문제점은 크게 현재와 미래의 문제 둘로 나눠 볼 수 있으며 현재의 문제는 전기차 보급실적이 목표에 미치지 못한다는 점이고 미래의 문제는 전기차 보급이 활성화 되었을 때 전력계통에 과도한 부담을 줄 수 있다는 점임 ○ 먼저 수송부문 전기화 달성을 위해 전기차의 경쟁력에 대한 검토를 수행함 ○ 변동성 재생에너지 비중 증가를 고려한 전력계통 부담 완화 방안 모색 ■ 연구의 범위 ○ 제9차 수급계획의 전망 기간에 맞춰 분석 기간을 2021년부터 2034년으로 설정 ○ 최대부하 기여율이 가장 높을 것으로 예상되는 순수배터리 전기(승용)차로 연구의 범위를 한정함 2. 연구내용 및 주요 분석 결과 ■ 내연기관차와의 경쟁 측면에서 전기충전요금의 적정수준 검토 ○ 공평한 비교를 위한 경쟁 모델의 선정: 폭스바겐 골프 vs 쉐보레 볼트 ○ 충전가용성 및 충전시간으로 인한 비용을 반영한 총소유비용의 비교 ○ 총소유비용이 일치하는 연료비 범위 제시 ■ 전력시스템과 전기차의 통합 방안 모색 ○ 미래 순부하패턴의 추정 ○ 순부하를 기준으로 시간대별 부하 구분 조정안 제시 ○ 전기차 충전 실데이터를 기반으로 미래 충전부하 추정 ■ 충전요금제에 따른 전기차 충전패턴 변화 분석 ○ 2034년 보급목표를 달성하고 개인용 충전기가 충분히 보급되었을 때를 상정하여 충전패턴 시뮬레이션 분석을 수행 ○ 충전부하 피크시간과 최대 순부하 시간대가 겹쳐 계통에 큰 부담으로 작용하는 것으로 확인하였으며 이를 해소하기 위해 계시별 요금제 도입을 고려 ○ 계시별 요금제의 도입을 통해 시간대별 부하 변동성을 23% 줄일 수 있었으며 최대부하 저감효과로 인해 일 평균 3.8억에서 7.1억의 편익 발생 3. 결론 ■ 정책제언 ○ 전기차 보급 활성화 정책은 단순히 비용 보전의 관점에서 시행해서는 안되며 수단별 부작용을 고려하여 신중히 접근해야 할 필요가 있음 ○ 충전 인프라에 대한 투자를 확대하여 다수의 잠재적 전기차 구매자에게 편익을 제공하는 것이 바람직함 ○ 전기차 보급 확대를 위한 정책 지원과 동시에 보급 달성 시 겪게 될 계통부담에 대한 대응책 마련도 중요함 ■ 연구의 한계점 ○ 내연기관차와 친환경차의 경쟁력 비교 시 수소차는 배제하고 연구를 수행 ○ 해외 내연기관차의 주행 자료를 기반으로 시뮬레이션 수행 ○ 미래 순부하 전망치를 가을철 중 하루(a typical fall day)로 설정하고 이를 토대로 계시별 요금제 적용에 따른 전기차 충전부하 이전 편익을 단순한 방식으로 산출

요약 제1장 서론 1. 연구의 배경 및 필요성 2. 연구의 목적 및 방법 3. 연구의 범위 제2장 내연기관 자동차 대비 전기차 경쟁력 분석 1. 국내외 현황 및 문제점 2. 선행연구 및 차별성 3. 총 소유비용 요인 3.1 참조모델 (Reference Model) 3.2 할인율 3.3 연료 가용성 및 충전시간 비용 4. 모형 및 입력자료 4.1 일회성 비용 4.2 페널티 4.3 연간운영비용 5. 결과 5.1 총소유비용 5.2 비용일치선 제3장 전기차의 확산에 따른 전력시스템 영향 분석 1. 순부하 패턴 현황 및 전망 1.1. 실부하 (Real Demand) 1.2. 미계측 설비 발전패턴 추정 1.3. 전기차 충전부하를 고려한 계시별 요금제 부하 시간대 조정 2. 전기차 충전부하 2.1. 전기차 전력소비량 현황 2.2. 계시별 요금제(Time Of Use Rate, TOU Rate) 2.3. V1G 제4장 충전요금제에 따른 전기차 충전패턴 변화 분석 1. 선행연구 및 차별성 2. 누적전망이론 2.1 가치함수 2.2 확률가중함수 3. 방법론 3.1 비용함수 3.2 가치함수와 결정가중치 3.3 결과치에 대한 확률 추정과 충전의사 결정 3.4 충전비용 최소화: 계시별 요금제와 V1G 4. 시뮬레이션 결과 4.1 입력자료 4.2 검증(Verification) 4.3 시간대·충전 장소별 전기차 충전량 4.4 전기차 충전부하가 전력계통에 미치는 영향 분석 제5장 결론 1. 연구결과의 요약 2. 정책 제언 3. 연구의 한계점 참고문헌