전기차 고속도로 충전의 미래는?… 미국 최초의 연구 결과 나와

전기차 수요가 늘면서 전기차 충전 수요를 못따라가는 충전소가 문제점으로 대두되는 가운데, 관련 연구가 발표됐다. 미국 최초의 전기차(EV) 충전에 관한 고전압 그리드 연구다.

3BL미디어는 미국 뉴욕주 브룩클린과 매사추세츠주 월섬을 잇는 고속도로를 중심으로 전기차 충전에 관한 고전압 그리드 연구 결과를 14일(현지시각) 소개했다. 이 연구에 따르면, 매사추세츠주와 뉴욕의 고속도로에서 전기차 충전 수요는 향후 10년 내 고용량 송전선로의 상호 연결이 필요할 것이라고 한다.

미국은 2021년 인프라 투자 및 일자리법, 2022년 인플레이션 감축법(IRA) 등 시장과 연방정부의 정책 변화로 인해 전국적으로 전기차 도입이 가속화될 전망이다. 뉴욕주는 어드밴스드 클린카(Advanced Clean car) II 규정을 채택하고, 매사추세츠주는 ‘클린 에너지와 해상 바람을 견인하는 법’을 통과시킴으로써 2035년까지 가솔린 전용 승용차 판매가 금지된다.

다국적 전기와 가스 기업인 내셔널 그리드(National Grid)와 선도적인 교통 분석 기관인 칼스타트(CALSTART), RMI, 지오탭Geotab 및 스테이블 오토(Stable Auto)는 뉴욕과 매사추세츠에서 전기차 고속도로 충전의 미래에 대한 새로운 통찰력을 제공하고, 이러한 전환이 그리드에 미치는 영향을 더 잘 이해하기 위해 이번 분석을 수행했다.

내셔널 그리드는 미국 북동부 2개 주인 뉴욕과 매사추세츠의 71개 사이트에서 2022~2045년 사이에 예상되는 전력 수요 증가를 모델링하기 위해 관찰된 충전소 동작 및 트래픽 데이터를 사용했다. 그 결과, 2030년까지 조사된 71개 고속도로 사이트 중 4분의 1 이상이 최대 충전 수요를 충족하기 위해 5메가와트(MW) 이상의 충전 용량이 필요하다고 나타났다. 5MW는 야외 프로스포츠 경기장의 전기 수요와 거의 같다.

보고서는 이번 연구를 토대로 고속도로 급속 충전 배치 계획을 알리고 지원하기 위한 6가지를 소개했다.

먼저, 일반 고속도로 현장은 운전자의 요구를 충족시키기 위해 20개 이상의 고속 충전기가 필요하며, 결과적으로 오늘날 사용량에 비해 전력 수요가 급격히 증가할 것이다. 단일 사이트에 이 정도의 전력을 제공하려면 유틸리티 인프라에 대한 긴 투자가 필요하다.

두 번째, 경량 전기차(LDV)는 단기적으로 부하 증가를 주도하지만, 중형 및 대형 전기차량(MHDV)은 중장기적으로 충전 수요를 확대할 것이다. 경량 전기차는 단기적으로 충전 사이트 운영자에게 충전 수요를 확실하게 하는 역할을 할 것이고, 중형 및 대형 전기차량은 충전 수요는 인구가 증가함에 따라 경량 전기차를 능가해 상당히 증가할 것으로 보인다. 보고서는 2045년까지 모든 사이트에서 1일 평균 에너지 수요의 75% 이상이 중형 및 대형 전기차량에서 나올 것으로 예상했다.

세 번째, 예상되는 수요 수준은 많은 고속도로 급속 충전 사이트에서 전송 상호 연결을 필요로 할 것이다. 다행스럽게도 고속도로 통행권과 고압 송전 시스템의 통행권 사이에는 겹치는 부분이 있다. 이러한 중복은 이러한 중요한 전기 수요를 충족하는 데 필요한 상호 연결을 용이하게 할 수 있는 기회를 제공한다.

보고서는 가능한 경우 고속도로 시스템과 겹치는 고용량 전선에 충전기를 가져와야 한다고 설명했다. 오늘날 충전 개발자는 트래픽, 예상 활용도 및 토지 가용성과 같은 요소를 기반으로 충전소를 지정한다. 전기 인프라에 대한 접근도 똑같이 중요하며 개발 비용과 일정에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 두 가지를 모두 염두에 두어 운전자와 그리드에 적합한 영역에 충전 수요를 배치하면, 전기차 전환을 가속화하고 고속도로 충전소 개발 비용을 줄일 수 있다.

다섯 번째, 그리드 인프라를 한 번 구축할 때 올바르게 구축해야 한다. 적절한 크기의 전기 그리드 상호 연결을 미리 구현함으로써 중복 투자를 피하고 총비용을 절감할 수 있기 때문이다. 아울러, 전기 고속도로의 미래는 지금 준비되고 시작되어야 한다고 보고서는 전했다. 충전기 설치는 몇 개월 만에 완료할 수 있지만, 전송 상호 연결 및 업그레이드는 구성하는 데 최대 8년이 걸릴 수 있다.

전기 고속도로 연구는 전력회사와 정책 입안자가 전기 그리드 상호 연결 및 기반 시설에 대해 더 현명한 결정을 내릴 수 있게 지원해, 반복적인 업그레이드를 방지하고 그리드 준비가 청정에너지 전환을 방해하지 않게 보장할 수 있다.

뉴욕 전기 내셔널 그리드의 최고 운영 책임자인 브라이언 겜멜(Brian Gemmell)은 “이런 종류의 전체적인 장기 인프라 계획은 청정에너지 전환을 최대한 효율적으로 제공하는 데 매우 중요하다”고 말했다. 이어 “우리는 운전자가 필요할 때 전기를 사용할 수 있게 해야 할 책임이 있다”며 “이 연구는 우리가 그렇게 하는 데 도움이 될 것”이라고 주장했다.

연구는 뉴욕과 매사추세츠 전역의 71개 고속도로 사이트에서 충전 수요를 예측하기 위해, 현재의 교통 패턴과 예상 충전기 사용을 조사했다. 조사 결과에 따르면, 4분의 1 이상 되는 장소가 10년 안에 충전 수요를 충족시키기 위해 야외 스포츠 경기장과 동일한 양의 전력을 필요로 하며, 일부는 20년 이내에 작은 마을과 동일한 전력이 필요할 것이라고 한다.

칼스타트 북동부 지역 담당 선임 이사인 벤 맨델(Ben Mandel)은 “전기차 기술이 발달함에 따라 고속도로를 따라 전기를 공급하는 위치는 승용차에서 장거리 트럭에 이르기까지 무배출 교통의 미래를 보장하는 데 매우 중요해질 것”이라며, “내셔널 그리드 및 파트너와의 연구는 명확한 통찰력을 제공한다”고 말했다. 이어 “뉴욕과 매사추세츠주에서 시행 중인 전기차 채택 목표를 달성하는 데 필요한 규모로, 고속 충전의 공정하고 비용 효율적인 구축을 지원해야 한다”고 덧붙였다.

RMI의 데이브 멀라니(Dave Mullaney) 총장은 “IRA는 디젤 트럭과 전기 트럭 사이의 비용 격차를 줄이고, 가까운 미래에 구매자의 수요와 공급업체의 투자를 급증시킬 것”이라고 말했다. 또, “전기 트럭 배치에서 가장 큰 어려움은 전기 트럭을 충전할 수 있는 전력을 찾는 것인데, 이 연구는 그 장벽을 극복하기 위한 첫걸음이며 나머지 국가들이 따라야 할 로드맵 역할을 할 것이다”라고 말했다.

스테이블(Stable)의 공동 설립자이자 CEO인 로한 퓨리(Rohan Puri)는 “미국에서 대규모 전기차를 채택하기 위해서는 경량 차량을 위한 충분한 고속도로 충전 인프라가 무엇보다 중요하다”며, “미래의 전력 수요를 예측하는 것은 강력한 전력망을 유지하면서 충전 기반 시설의 전략적 배치를 가능하게 한다”고 말했다.

한편, 지오탭(Geotab)의 ITS 비즈니스 개발 매니저인 네이트 비(Nate Veeh)는 “지오탭 ITS의 출발지 및 목적지 데이터 통찰력을 가져와서 내셔널 그리드, RMI, 칼스타트를 지원하고, 뉴욕과 메사추세츠주에서 고속도로 급속 충전의 미래를 알리는 데 도움이 될 수 있어 기쁘다”고 말했다. 이어 “지오탭 ITS 중형 및 중형 트럭 데이터는 향후 충전 인프라를 위한 최적의 영역을 특정하기 위해 총체적인 수준에서 사용되었다”고 덧붙였다.

내셔널 그리드(National Grid)_뉴욕과 매사추세츠에 있는 당사 네트워크를 통해 2000만명 이상의 사람들에게 서비스를 제공하는 전기, 천연 가스 및 청정에너지 공급 회사. 보다 저렴하고 신뢰할 수 있는 청정에너지 미래로의 길을 구축하는 데 초점을 맞춘다.

칼스타드(CALSTART)_뉴욕, 미시간, 콜로라도, 캘리포니아, 워싱턴, D.C., 중부 유럽, 전 세계 파트너들을 거느린 전국 비영리 컨소시엄. 300개 이상의 회원사 및 기관 혁신자들과 협력하여 효율적이고 깨끗한 첨단 운송 산업을 구축한다.

RMI_1982년에 설립된 독립 비영리 단체. 시장 주도 솔루션을 통해 전 세계 에너지 시스템을 변화시켜 1.5°C의 미래와 일치시키고, 모두를 위한 탄소 없는 미래를 확보한다. 2030년까지 온실가스 배출을 최소 50% 줄일 에너지 시스템 개입을 식별하고 확장한다.

스테이블 오토(Stable Auto)_스테이블의 엔터프라이즈 소프트웨어 플랫폼은 미국 전역 수천 개의 전기차 충전기 및 정밀 기계 학습을 통해, 전기차 충전을 예측할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 속도 및 장비를 최적화해 개선할 수 있음을 처음으로 입증했다.

지오탭(Geotab)_보안을 강화하고 상용 차량을 클라우드에 연결하고 데이터 기반 분석을 제공하여, 고객이 차량을 더 잘 관리할 수 있게 지원한다. 지오탭의 개방형 플랫폼을 통하면 중소기업과 대기업 모두 차량 데이터를 다른 데이터 자산과 통합하여 운영을 자동화할 수 있다.