전기자동차 보급 전망 및 정책 시사점
최도영 연구위원 ([email protected])
▶ 주요 선진국들은 전기자동차를 국제 환경규제 대응 및 자국 자동차산업의 경쟁력 향상을 위한 핵심 기술로 인식하고, 전기자동차 보급정책을 강력히 추진
▶ 하이브리드차(HEV)차가 2010년까지 판매된 전기자동차의 99% 이상을 점유하고 있 으며, 당분간 전기자동차 시장을 주도할 전망
▶ 전기차 지원정책이 지속되고 배터리 기술개발이 빠르게 진행될 경우, 전기자동차 는 2035년에 우리나라 총 승용차 등록대수의 33%를 점유할 전망
▶ 전기자동차의 보급 확산은 우리나라의 총에너지수요 및 온실가스 배출 감축에 기 여할 전망이나, 전력수급 안정에는 불안요소로 작용
▶ 전기차 보급 확산과 최대 전력수요 감축을 동시에 달성하기 위한 정책(배터리 교 환사업, 스마트그리드 기술 적용, 국제 공동 실증사업 추진 등)의 지속 추진 필요
1. 전기자동차 보급 추진 배경 및 주요 지원 정책
ㅇ 전기자동차는 배터리와 전기모터를 사용하여 구동하는 차량을 통칭하며, 배 터리 및 모터의 역할이나, 전기를 이용하는 방식에 따라 몇 가지로 구분됨.
- 순수 전기자동차(Electric Vehicle: EV)는 배터리와 전기모터의 동력만으로 구동하기 때문에 대기오염을 발생시키지 않고 소음도 거의 없음.
- 플러그인 하이브리드자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV)는 배 터리와 모터를 주 동력원으로 사용하고, 배터리가 방전되었을 경우 보조 동력원인 내연기관 엔진이 작동함.
- 하이브리드자동차(Hybrid Electric Vehicle: HEV)는 내연기관 엔진과 모터 를 동시에 사용하는데, 전기는 주로 엔진 구동력을 통해 생산하며 일부는
‘회생제동 브레이크 시스템’으로부터 획득함.
※ ‘회생제동 브레이크 시스템’은 브레이크를 밟을 때 열로 버려지는 마찰에너 지를 전기에너지로 회수하는 기술임.
ㅇ 자동차 배기가스에 대한 국제 환경규제 강화, 석유의 고갈 가능성, 고유가 지속 등으로 세계 자동차시장의 패러다임이 내연기관 자동차에서 전기자동차 로 이행 중임.
- 특히 순수 전기자동차(EV)는 효과적인 글로벌 온실가스 감축수단이자, 지 속가능한 환경을 위한 유력한 대안으로 부상하고 있음.
“세계 자동차 시장의 패러다임이 전기자동차로 이행 중”
- 한편, 연료비 상승에 대한 부담으로 고효율 자동차에 대한 소비자들의 선 호가 꾸준히 높아지는 추세임.
- 이에 따라 최근 우리나라에서 연비가 높은 승용차(하이브리드자동차(HEV), 경차, 클린디젤 자동차)의 판매가 두드러지게 증가하고 있으며, 전 세계적 으로도 HEV 시장은 급신장세를 나타냄.
ㅇ 선진국들은 순수 전기자동차(EV) 및 플러그인 하이브리드자동차(PHEV) 보급 정책을 강력히 추진하고 있음.
- 미국, EU, 일본, 중국 등 주요 자동차생산국들은 전기자동차를 국제 환경 규제 대응 및 자국 자동차산업의 경쟁력 향상을 위한 핵심 기술로 인식함.
- 주요 선진국들은 전기자동차 구매보조금 지원, 세제혜택 등의 인센티브와 주차·충전 편의성 부여, 차량운행 관련 혜택 등 각종 지원책을 시행함.
- 우리 정부도 전기자동차 개발·보급을 녹색성장 달성을 위한 핵심적인 정 책수단으로 선정하고 기술개발 및 시장 창출에 노력하고 있음.
ㅇ 각국은 전기자동차의 대량 보급을 희망하고 있으나, ‘충분한’ 주행거리 확보 를 위한 배터리 기술 미흡, 전기자동차 충전인프라 부재, 높은 차량가격, 소 비자의 신뢰성 부족 등 다양한 장애요인이 존재하는 상황임.
구분 목표 금전적
인센티브 비고
미국 2015년까지 누적 1백만 대 대당 $7,500 에너지부 투자기금 $20억
일본 2020년 전기자동차 200만 대,
2020년까지 EV 50만 대 대당 ￥139만 인센티브는 연 단위로 변경
가능성 높음
영국 2020년까지 누적 150만 대,
2015년까지 런던에만 EV 10만 대 대당 ￡5,000 저탄소 차량에
￡2억5,000만 지원
독일 2020년까지 누적 1백만 대 - 인프라 및 배터리 개발에
€2억 8,500만 투자
프랑스 2020년까지 200만 대,
정부 보유 5만 대 대당 €5,000 2020년까지 €15억
스페인 2014년까지 25만 대 대당 €6,000 초기에는 마드리드,
발렌시아, 세비야 중심
중국
2011년 말까지 50만 대 생산 대당 $8,000 12개 도시에서 인센티브 적용
2010년까지 10대 도시에서 각 1,000대 이상 EV 사용 의무화 2012년까지 중국 신차판매 10%를
친환경차량으로 점유
대당
RMB 6,000 -
한국
2020년까지 누적 1백만 대(2015년 소형차 시장의 20%, 2020년
자동차 시장의 20%)
가격차의 약 50% 수준(최대
2,000만원)
세제, CO2 관련 보너스, 인센티브
자료 : Solar&Energy(2011), 환경부 보도자료(2012년 전기자동차 2,500대 본격 보급, 2012.2.29)
< 주요국의 EV․PHEV 보급 목표 및 주요 지원정책 >
“선진국들은 여러 장애요인에도 불구, 전기차 기술개발 및 보급정책을 강력히 추진”
ㅇ 또한, 미국, 일본, EU는 온실가스 감축과 전기자동차 보급 촉진을 위해 기업 평균연비 및 온실가스 배출 기준을 지속적으로 강화하고 있음.
- 우리나라도 승용차의 평균연비 기준을 2015년 17.0㎞/ℓ로 설정하였으며, 2016년 이후 관련 기준을 보다 강화하여 일본·EU 수준에 이르도록 할 계 획임.
- 국제적인 전기자동차 보급 확산 노력의 성공 여부는 계획된 정책에 대한 각국 정부의 실행력(지속적이며 충분한 재정지원 등)에 달려있음.
2. 세계 전기자동차 보급 동향 및 전망
ㅇ 2010년까지 판매된 대부분의 전기자동차는 HEV이며, 2010년부터 판매가 시 작된 ‘GM 볼트’(PHEV)의 판매량은 매우 미미한 수준임.
- 1999년 출시되어 판매되기 시작한 HEV가 전체 전기자동차 판매량의 99%
이상을 차지함.
- 2000년도에 2,400대 가량 판매되었던 HEV는 매년 44%씩 성장하여 2010년 에는 94만 대 가량 판매된 것으로 추정됨.
- 그러나 전체 신규 차량 등록대수 중 전기자동차의 점유율은 2007년 0.7%, 2008년 0.7%, 2009년 1.1%, 2010년 1.3%로 아직까지 매우 낮은 수준임.
구분 2007 2008 2009 2010
세계 신규차량 등록대수(천 대) 71,619 68,030 65,163 74,359 전기자동차 등록대수(천 대) 505 505 738 940 전기자동차 침투율(%) 0.7% 0.7% 1.1% 1.3%
자료 : Solar&Energy(2011)
< 세계 전기자동차 판매 동향 >
ㅇ 국가별로 보면, 2008년까지 신규 등록된 전기자동차의 70%가 미국시장에서 판매된 것임.
- 2009년에는 일본 시장의 비중이 47%로 증가하여 미국(39%)과 함께 두 나 라에서 판매된 차량이 세계 전체의 86%를 점유함.
- 다음으로는 EU가 10% 내외를 점하고 있으며, 한국시장은 1%, 호주시장 0.6%, 중국 시장 0.4% 등의 순임.
ㅇ 전기자동차 수요 전망 사례 1 (Solar&Energy, 2011)
- 2020년 세계 전기자동차(EV·PHEV·HEV) 수요를 전체의 19%로 전망함.
- 세계 전기자동차 수요는 2010년 94만 대에서 2015년 408만 대, 2020년 1,730만 대에 도달할 것으로 전망함(연평균 33.8% 증가).
- 일본은 2020년 자국 신규차량의 53%인 230만 대, 미국은 31%인 390만 대
“전기차 보급은 매우 미미한 수준, HEV가 당분간 전기자동차 시장을 주도할 전망”
를 전기자동차로 판매할 전망임.
- EU는 436만 대(자국 점유율 30%), 한국이 62만 대(40%), 호주가 27만 대 (25%), 중국이 360만 대(12%)를 판매할 것으로 예측됨.
구분 2010 2012 2014 2016 2018 2020 연평균 증가율(%)
미국 299 429 669 1,240 2,013 3,910 29.3
일본 493 594 844 1,220 1,764 2,289 16.6
EU 114 234 484 1,020 2,123 4,360 44.0
호주 7 13 50 118 192 266 44.8
한국 11 24 114 276 444 615 49.7
중국 7 61 449 1,284 2,339 3,612 85.8
기타 11 19 93 711 1,457 2,250 71.0
합계 940 1,376 2,704 5,870 10,333 17,302 33.8
자료: Solar&Energy(2011)
< 국가별 전 세계 전기자동차 판매 전망 >
(단위: 천 대)
ㅇ 전기자동차 수요 전망 사례 2 (IEA, 2011)
- 국제에너지기구(IEA)는 전기차에 대해 각국이 계획하고 있는 모든 정책이 차질 없이 이행된다는 ‘블루맵 시나리오’를 설정하여 세계 전기자동차 시장 수요를 예측함.
- 2015~2020년 기간 동안 EV와 PHEV가 연평균 47%의 속도로 성장할 것으 로 전망함.
- 또한, 각국의 전기자동차 육성 정책이 2020년 이후에도 지속된다면, 2050 년경에는 EV와 PHEV가 각각 5,000만 대 가량 판매될 것으로 예측함.
2010 2015 2020 2030 2040 2050
PHEV 0.0 0.7 4.9 24.6 47.7 59.7
EV 0.0 0.3 2.0 8.7 23.2 46.6
합계 0.0 1.1 6.9 33.3 70.9 106.4
자료: IEA(2011)
< 세계 EV 및 PHEV 판매량(IEA 블루맵 시나리오) >
(단위: 백만 대)
ㅇ 전기자동차 수요 전망 사례 3 (Global Data, 2012)
- Global Data는 정부의 지원정책을 2012~2020년 기간 동안 순수 전기차 시 장 성장을 결정하는 핵심 요인으로 평가하고, 정부 지원의 관점에서 두 가 지의 EV 보급 시나리오를 상정함.
- 첫 번째는 정부가 EV 공급업체들과 소비자들에게 금전적 인센티브를 지속 적으로 지원하는 안이며, 두 번째는 정부의 지원이 제공되지 않거나 최소
“IEA는 블루맵 시나리오를 통해 전기자동차 보급을 매우 낙관적으로 전망”
한으로만 제공되는 시나리오임.
- 첫 번째 시나리오에서 전 세계 EV 시장은 2011~2020년 기간 동안 매년 15%씩 성장하여 2020년에는 141,260대 규모가 될 것으로 전망함.
- 두 번째 시나리오에서는 EV 시장규모가 2011~2020년 기간 동안 연평균 5%로 성장하여 2020년에 62,294대가 될 것으로 예상함.
3. 우리나라 전기자동차 보급전망 및 에너지수급 영향
1)ㅇ 시나리오별 우리나라 중·장기 승용차 시장 전망 개요
- KEEI-EGMS2)의 승용차부문 모형 확장 및 계량경제학적 분석 방법(소비자 효용함수이론)을 접목하여 승용차 기술별, 연료별, 차급별 중·장기 시장 보급 전망을 수행함.
- 정책 추진 및 기술개발 시나리오를 설정하여 전기자동차(EV, PHEV, HEV) 와 내연기관 승용차(휘발유, 경유)의 판매 점유율을 예측함.3)
ㅇ 전기차 지원정책이 지속되고 배터리 기술개발이 빠르게 진행되는 시나리오
Ⅱ의 2035년 전기자동차 총 등록대수는 약 7백만 대로 예상되어, 해당 연도 승용차 총 등록대수의 33.3%를 점유할 전망임.
2010 2015 2020 2025 2030 2035
승용차 합계 13,260 15,840 18,046 19,561 20,509 21,006
내연기관 13,239 15,387 16,473 16,473 15,616 14,143
･ 휘발유 8,889 10,052 10,470 10,105 9,162 7,817
･ 경유 2,817 3,684 4,264 4,526 4,547 4,391
･ LPG/CNG 1,533 1,651 1,739 1,842 1,907 1,935
하이브리드 18 213 582 1,068 1,630 2,231
･ 휘발유+전기 7 166 471 880 1,359 1,881
･ LPG+전기 11 47 110 188 270 350
PHEV(+휘발유) 0 117 491 1,005 1,627 2,310
EV 0 125 523 1,068 1,728 2,453
기타 3 3 3 3 3 3
< 승용차 등록대수 전망(보급안Ⅱ) >
(단위: 천 대)
- 2035년 EV는 11.7%, PHEV 11.0%, HEV는 10.6%를 점유하여 세 종류의
1) 상세한 내용은 최도영·박찬국·김수일(2012) 참조
2) 20년 이상의 장기 에너지 및 온실가스 배출 전망을 위한 에너지경제연구원의 Energy &
Greenhouse Gas Modeling System
3) 기준안은 충전을 필요로 하는 전기자동차 및 관련 충전인프라가 현 수준에서 더 이상 보급되 지 않는 시나리오임. 시나리오Ⅰ은 전기자동차 기술발전이 이루어지고, 충전인프라 확충도 진 행되나, 세제지원 등 민간부문에 대한 정부의 지원이 없는 경우를 가정함. 시나리오Ⅱ는 민간 부문에 대한 정부의 세제지원이 지속되고, 기술개발이 빠르게 진행되어 전기자동차용 배터리 가격이 현 수준 대비 2035년에 50% 하락하며, 충전시간도 1시간에서 30분으로 단축되는 안
“2035년 우리나라 전기승용차 보급률은 낙관적인 시나리오 하에서 약 33%로 예상”
전기차가 엇비슷한 보급률을 기록할 전망임.
- 총 등록대수 중 전통적인 내연기관 승용차의 보유 비율은 2010년 99.8%에 서 2035년에는 67.0%까지 하락할 것으로 예상됨.
ㅇ 전기자동차 보급이 에너지 수요에 미치는 영향 (시나리오Ⅱ 결과)
- (최종에너지 수요) 2035년에 기준안 대비 1.4% 감소할 전망임. 에너지원별 로는 석유가 2035년에 기준안 수요보다 4.3% 감소하는 대신 승용차 기술 대체로 전력이 1.5% 증가할 전망임.
- (1차에너지 수요) 2035년에 기준안 대비 0.4%의 에너지절약 효과(136만 TOE)가 나타날 것으로 예상됨.
- 2035년에 석유가 4.2% 감소하는 반면, 전기자동차 보급 확산이 기저발전 설비 증설을 유발하여 원자력과 석탄의 수요는 각각 3.2%, 1.7% 증가할 전망임.
- (온실가스 배출) 2035년 기준으로 기준안보다 1.1% 줄어들 전망임. 온실가 스 감축효과가 1차에너지수요 절약효과(0.4%)보다 큰 것은 온실가스 다배 출원인 석유 수요는 크게 감소하는 대신, 온실가스를 배출하지 않는 원자 력의 발전량 증가 전망에 기인함.
- (최대전력 수요) 2035년 기준으로 13.9GW 증가할 전망이며, 스마트그리드 기술(V2G)을 적극 활용할 경우에는 4.1GW 증가하는데 머물 전망임.
4. 정책 시사점
ㅇ 원자력의 역할을 일정 수준으로 유지하고 신재생에너지의 이용을 확대하는 전원계획의 기조가 지속된다면, 전기자동차 보급은 우리나라의 온실가스 배 출을 줄일 것으로 예상됨.
- 반면, 원자력에 대한 안전성 및 국민 수용성 문제로 ‘전원계획’의 기조가 화석에너지 중심으로 바뀔 경우, 전기자동차(EV·PHEV)는 온실가스 배출 을 위한 유력한 대안이 아닐 수도 있음.
ㅇ 전기자동차 보급 확대는 석유의존도를 낮추는 대신 최대 전력수요를 증가시 키므로 전력수급 안정은 중·장기적으로도 중요한 정책과제가 될 전망임.
- 우리나라에서는 전력수요 급증과 발전설비 증설의 한계로 전력수급 안정이 중요한 이슈가 되고 있음.
- 따라서 전기자동차 보급은 전력수급 안정의 불안요소로 작용할 수 있음.
ㅇ 전기자동차 보급 확대에 대비, 자동차 충전수요를 분산하기 위한 ‘배터리 교 환’ 사업모델 개발 및 EV·PHEV 배터리 성능의 지속적인 향상이 필요함.
- 전력 수요가 낮은 시간대에 배터리를 충전해 놓고, 피크 및 중간부하 시간
“시나리오Ⅱ에서 총에너지 수요는 기준안 대비 2035년 0.4%, 온실가스 배출은 1.1% 감축 전망”
대에 배터리를 교환해 주는 ‘배터리 교환’ 비즈니스 모델 개발이 필요함.
- 충전설비 및 배터리 성능 향상을 통하여 현재 약 30분이 소요되는 급속 충전시간을 10분 이내로 단축이 필요함.
ㅇ 하이브리드자동차(HEV)의 배터리 성능 향상
- 우리나라를 비롯한 주요 자동차 생산·수입국들의 전기자동차 개발 및 보 급 성과는 당초 계획에 크게 미달하고 있음.
- EV, PHEV는 여러 제약요인(충전인프라 부재, 배터리 성능의 한계, 긴 충 전시간과 짧은 주행거리, 높은 차량가격 등)으로 가까운 미래에 대량 보급 이 어려운 상황임.
- HEV가 전통적인 내연기관 자동차에서 순수 전기자동차로 이행하는 과정에
서 전기차 시장을 주도할 전망임.
- 따라서 전력수급에 영향을 미치지 않으며, 현실적인 에너지절약의 대안인 HEV의 성능(배터리 기술, 연비) 향상도 매우 중요한 과제임.
ㅇ 스마트그리드 기술개발 및 제도 개선을 통해 최대 전력수요 감축
- 전기자동차를 이용해 전력 최대부하를 줄이는 기술(Vehicle to Grid: V2G) 의 개발 및 적용이 필요함.
- 스마트그리드의 핵심요소인 에너지저장시스템(Energy Storage System:
ESS)의 적극적인 활용도 중요함.
- 첨두부하 감축 및 계통운영 보조서비스(주파수 조정, 적정 예비력 확보 등) 가 필요할 때 ‘V2G’를 활성화하도록 스마트그리드와 전기요금제도(계시별 차등요금제, 최대부하 차등요금제 등)를 연계할 필요가 있음.
ㅇ 자동차용 이차전지 기술 협력, 전기차 운영시스템 실증사업(전력망 부하 안 정 및 충전시스템 최적화 등) 공동 추진 등 한·미간 국제협력을 강화할 필 요가 있음.
참고문헌
최도영·박찬국·김수일, 전기자동차 보급의 에너지수급 영향 분석, 기본연구보고 서, 에너지경제연구원, 2012
Solar&Energy, 전세계 전기자동차 시장(HEV/PHEV/BEV) 요인 분석 및 시장수요 전망(2010-2020), 2012
GlobalData, Battery Electric Vehicles: Market Analysis, Competitive Landscape and Forecasts to 2020, Aug. 2012
IEA, Technology Roadmap: Electric and plug-in hybrid electric vehicles, 2011
“전기차 보급 확산에 대비, 최대부하 감축 등 전력수급 안정방안 강구 필요”
