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