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전기차는 움직이는 ESS...전력 계통 안정에 힘쓴다

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작성자 최고관리자 작성일21-06-03 15:50 조회5,586회 댓글0건

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[전기신문 오철 기자] # 지난 4월 30일 오후 제주시 드림타워와 서귀포시 신화월드에 전기차들이 몰렸다. 전력 공급과잉이 예상돼 플러스 DR 발령이 났기 때문이다. 플러스 DR은 피크수요 시기에 전력수요를 절감하는 일반적인 DR과 달리 잉여전력이 발생할 것으로 예상되는 시간에 전력을 사용하는 제도다. 전력거래소는 재생에너지 공급과잉으로 출력제어가 90MW 이상 예상되면 플러스 DR을 가동한다. 이날 국내 최초로 전기차가 건물 전력에 포함된 충전기를 사용해 전력 계통 안정화에 기여했다. 


전기차 보급이 늘어남에 따라 에너지저장장치(ESS)로서 전기차의 역할에 관한 관심이 커지고 있다. 예전부터 전기차를 ‘움직이는 ESS’로 표현했을 정도로 전기에너지 운반체와 비상용 전력 수급장치 등으로 전기차 배터리를 다양하게 활용하기 위한 연구가 이어져 왔다. 특히 최근에는 전기차 배터리를 전력망에 연결해 전력 계통 안정화에도 활용하는 양방향 충·방전(V2G)에 대한 연구가 다시 불붙고 있다. 


◆V2G, 전기차 늘어나면서 다시 주목

V2G(Vehicle-to-Grid)는 전기자동차를 전력망과 연결해 주차 중 남은 전력을 이용하는 기술이다. 전력망을 통해 전기차를 충전했다가 주행 후 남은 전기를 전력망으로 다시 송전(방전)하는 것으로 전기차가 움직이는 ESS가 되는 것이다.

그동안 전력피크를 완화할 수 있는 수요관리 측면과 전기요금이 저렴한 시간에 충전해서 비싼 시간에 되파는 경제적 측면에서 우수하다는 평가를 받았지만 전기차 보급 대수가 실효성을 갖기엔 부족하고 전력정책도 따라주지 않아 기술을 보유했지만 상용화는 어려웠다.

앞서 닛산이 2018년 ‘닛산 에너지’ 계획을 발표하며 V2G를 널리 알린 바 있다. 당시에는 전기차와 충전기 보급률이 높지 않아 미래의 사업모델로만 여겼다. 그때도 글로벌 완성차나 우리나라도 V2G 기술은 가지고 있었다. 한국전력은 이미 3년 전 V2G 기술 개발을 완료했으며 현대모비스도 2017년에 이미 V2G가 가능한 양방향 충전기를 개발해 실제 차 검증까지 완료한 상태였다.

하지만 최근 전기차 보급이 늘어나고 전기차 배터리도 고용량으로 고도화됨에 따라 현대자동차그룹, 한국전력, 그리드위즈 등이 상용화를 목적으로 실증에 들어갔다. 이 기업들은 제주도 출력제한을 잡기 위해 전기차-건물전력 연계, 전기차-플러스 DR 연계 등의 시스템을 개발하고 있다.

◆현대차, 제주도와 손잡고 V2B·V2G 박차 

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현대차와 기아는 제주도와 손잡고 V2G 상용화 시대를 앞당기고 있다. 지난 7일 현대차와 기아, 현대캐피탈은 제주특별자치도와 함께 ‘제주특별자치도 업무용 차량 V2G 시범사업 업무협약’을 체결하며 V2G 상용화를 위한 발판을 마련했다.

현대차와 기아는 전기차의 충전과 방전을 효율적으로 운용하기 위한 V2G 솔루션 개발하고 전기차 배터리 전력을 건물에 공급하는 ‘V2B(Vehicle To Building)’를 실증하게 된다. 실증에는 아이오닉5와 EV6 등을 사용해 V2G 상용화에 대한 체감도를 높이고 이를 기반으로 다양한 추가 개발을 통해 새로운 전력 보조 서비스를 추진한다는 복안이다. 이와 함께 현대차는 V2G에 적합하게 아이오닉5를 개조해 본사 주차장에서 배터리 전력을 건물로 전송하는 실증을 진행하고 있는 것으로 알려졌다.

현대차와 제주도는 이번 시범사업을 통해 검증된 기술을 바탕으로 향후 전기차 배터리를 건물(V2B), 가정용 전원(V2H, Vehicle to Home)으로 활용하거나 전력 사용량이 적은 시간대에 배터리를 충전해 사용량이 많은 시간대에 판매하고 거래하는 V2G 시스템을 구축할 계획이다.

김흥수 현대차·기아 전무는 “이동수단으로서의 전기차뿐만 아니라 전력망에는 필요시 전력공급을, 고객에게는 추가 수익 창출을 통한 유지비 절감 방안을 제공하는 등 참여자 모두에게 편익을 주는 전기차의 새로운 활용성을 보여주고자 한다”며 “특히 재생에너지 비율이 높은 제주도에서는 V2G가 전력 수급 및 활용 최적화의 보조 장치로 활용될 것”이라고 말했다.

◆한전, 전기차로 제주도 출력제한 해결한다

한전은 전기차와 플러스(Plus)DR를 연계하는 ‘예약 충전 시스템’ 구축을 시작했다. 제주도에 전기차가 풍부하고 잉여전력을 소비해야 하는 플러스 DR 수요처가 더 필요하다는 것에 주목한 것이다. 현재 연구 용역 중이며 시스템을 개발해 다양한 플러스 DR 사업자와 연계한다는 계획이다.

정부는 잉여전력을 해소할 방안으로 지난달부터 제주도에 플러스 DR를 시행했다. 현재 재생에너지 발전 출력이 높아 공급과잉이 되면 출력제어 대신 여러 전력계통 안정화 대책과 함께 플러스 DR을 발동하고 제도에 참여한 공장과 사업장들이 전기 사용량을 늘려 전력계통의 안정을 유지하고 있다. 다만 주요 수요처가 공장 및 사업장, 호텔 등뿐이라 전기차 배터리 등 수요처 발굴의 필요성이 제기됐었다.

업계 관계자는 “제주도 전기차 비중은 5.4%로 우리나라(제주 포함) 전기차 비중 3%보다 2배 정도 높다”며 “충전기 인프라 수준 또한 높아 전기차 충전 인프라를 활용한 신사업 추진에 안성맞춤”이라고 강조했다.

한전은 제주도에 설치된 전기차 충전기 400기(공용 171기, 완속 229기)를 활용해 플러스 DR 예약 충전 실증사업 시작한다는 계획이다. 예약 충전은 전기차 사용자가 하루 전 예약 충전을 접수하면 DR 사업자가 전력거래소에 입찰하고 플러스 DR 시간대에 전기차를 충전하는 방식으로 진행된다. 현재 2023년까지 실증사업을 포함한 연구용역을 진행 중이다.

당초 현대차와 손을 잡고 추진할 것으로 전망됐던 ‘V2G’ 및 ‘전기차-충전기-그리드’ 연계 사업은 각자 노선으로 진행하기로 했다. 초기 논의 단계에서 사업 주도권을 두고 이견을 생긴 것으로 알려졌다. 다만 V2G가 전기차와 충전기-전력 활용이 모두 필요한 사업모델이기에 향후 다시 힘을 합칠 가능성도 남아 있는 것으로 보인다.

◆그리드위즈와 펌프킨, 스카이블루·전기버스 활용 

중소기업들도 V2G 사업에 뛰어들고 있다. 가장 눈에 띄는 기업은 ‘그리드위즈’다. 그리드위즈는 몇 년 전부터 V2G를 가능케 하는 통신기술을 보유하며 국제 전기차 충전협회 CharIN 가입 및 ISO/IEC 15118 국제표준 테스팅 심포지엄 참가하는 등 V2G 상용화를 위해 힘쓰고 있다.

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지난해 12월에는 전기차 충전과 에너지쉼표를 연계한 전기차 활용 그리드 서비스 스카이블루(Skyblue)를 국내 최초로 제주도에서 개시했으며 올해는 제주도 전력계통 안정에 더 효과적인 플러스 DR에 참여하고 있다. 스카이블루는 V2G는 아니지만 전력수요와 전기차를 연계했다는 점에서 그 앞 단계라고 볼 수 있다.

그리드위즈는 제주도 드림타워와 신화월드에 약 100기의 충전기를 보유, 지난달 30일에는 최초로 전기차 배터리를 활용한 플러스 DR에 성공하기도 했다. 이현기 그리드위즈 이사는 “심각해져 가는 제주도 출력제한 문제를 해결할 새로운 방안을 찾았다는 점과 더불어 제주도의 문제를 제주도민이 직접 해결한다는 점에서 분산에너지 정책과도 잘 맞는다는 의의가 있다”고 말했다.

펌프킨(PUMPKIN)도 충전인프라 보급을 넘어 그리드 연계 사업에 참여할 계획이다. 펌프킨은 전기버스용 대용량 충전기 설치·운영 사업자로 전기버스 약 810대의 충전을 책임지고 있다. 일일 평균 충전량만 대당 약 300kWh로 전국에 설치된 펌프킨 충전소 용량만 10만6000kWh 정도다. 설치에 박차를 가해 2023년 전까지 약 200GWh의 용량을 설치한다는 계획이다.

최근에는 대용량 충전기를 활용한 에너지 사업모델을 추진 중이다. 펌프킨 충전기 프로그램을 도입한 운영사 56개사와 810대의 전기버스들을 활용해 DR 시장에 참가할 계획이다. 또 야간시간대에 ESS에 충전하고 피크시간에 방전해 전기료를 감축하는 ‘ESS 및 폐배터리와 연계한 에너지 절감형 초고속 충전시스템’도 개발하고 있다. 현재 인코어드와 협업 중이며 곧 시장 참여가 가시화될 예정이다.

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