V2G 기술과 국내외 현황

V2G 기술과 국내외 현황

V2G 기술이란 무엇인가요?
V2G 기술은 차량과 전력망 간의 양방향 에너지 전송을 의미합니다. V2G는 "Vehicle-to-Grid"의 약자로, 전기차가 전력망을 통해 충전되는 동시에 저장된 에너지를 전력망으로 다시 공급할 수 있도록 합니다. V2G 기술의 주요 목적은 전기차의 무공해 주행 능력을 향상시키고 전력망에 전력 공급 지원 및 규제 서비스를 제공하는 것입니다.

V2G 기술을 통해 전기차는 에너지 저장 장치로 기능하여 잉여 전력을 다른 소비자가 사용할 수 있도록 전력망에 다시 공급할 수 있습니다. 전력망 최대 수요 기간에는 V2G 기술이 저장된 차량 에너지를 전력망으로 다시 방출하여 부하 분산을 지원합니다. 반대로 전력망 수요가 낮은 기간에는 전기차가 전력망에서 에너지를 끌어와 충전할 수 있습니다. 전기차는 전력망 부하가 낮은 기간에 전기를 흡수하고 전력망 부하가 높은 기간에 전기를 방출하여 가격 차이에서 수익을 얻습니다. V2G가 완전히 실현된다면 모든 전기차는 소형 보조 배터리로 간주될 수 있습니다. 전력망 부하가 낮을 때 플러그를 꽂으면 자동으로 에너지가 저장되고, 전력망 부하가 높은 기간에는 차량의 전원 배터리에 저장된 에너지를 전력망에 다시 판매하여 가격 차이를 벌 수 있습니다.

중국 V2G 현황 중국은 세계 최대 규모의 전기차를 보유하고 있으며, 차량-전력망(V2G) 상호 작용에 대한 막대한 시장 잠재력을 보유하고 있습니다. 2020년부터 중국 정부는 V2G 기술 발전을 위한 여러 정책을 도입했으며, 칭화대학교, 저장대학교 등 유명 기관에서 심층 연구를 진행하고 있습니다. 5월 17일, 국가발전개혁위원회와 국가에너지국은 '농촌 신에너지 자동차 지원 강화 및 농촌 활성화를 위한 충전 인프라 구축 가속화에 관한 시행 의견'을 발표했습니다. 이 문서는 전기차와 전력망 간 양방향 상호 작용(V2G) 및 태양광 발전, 에너지 저장, 충전의 조정 제어와 같은 핵심 기술 연구를 장려할 것을 제안합니다. 또한 충전소 이용률이 낮은 농촌 지역에 태양광 발전, 에너지 저장, 충전을 제공하는 통합 충전 인프라 구축을 모색합니다. 피크-오프피크 전기 요금 정책을 시행하면 사용자들이 오프피크 시간에 충전하도록 유도할 수 있습니다. 2030년까지 2부 요금제로 운영되는 중앙 충전 및 배터리 교환 시설에 대한 수요(용량) 요금이 면제됩니다. 그리드 기업의 배전망 건설 투자 효율성에 대한 제약이 완화되고, 완전 회수가 송전 및 배전 요금에 통합됩니다. 적용 사례: 상하이는 10대 이상의 EV가 참여하는 3개의 V2G 시범 구역을 운영하며, kWh당 0.8엔의 수익률로 매달 약 500kWh를 방전합니다. 2022년 충칭은 EV에 대한 48시간 완전 응답 충전/방전 사이클을 완료하여 누적 44kWh를 흡수했습니다. 또한 중국 내 다른 지역에서도 베이징 런지 빌딩 V2G 시범 프로젝트 및 베이징 차이나 리 센터 V2G 시범 프로젝트와 같은 V2G 시범 사업을 적극적으로 모색하고 있습니다. 2021년 BYD는 Levo Mobility LLC에 최대 5,000대의 V2G 지원 중형 및 대형 순수 전기차를 공급하는 5개년 프로그램을 시작했습니다. 해외 V2G 환경 유럽과 미국의 국가들은 V2G 기술에 특히 중점을 두고 초기 단계에서 명시적인 정책 지원을 도입했습니다.2012년으로 거슬러 올라가면 델라웨어 대학교는 재생 에너지의 본질적인 간헐성을 완화하기 위해 V2G 조건에서 PJM 그리드에 주파수 조정 서비스를 제공하는 전기 자동차의 잠재력과 경제적 가치를 평가하는 것을 목표로 eV2gSM 파일럿 프로젝트를 시작했습니다.델라웨어 대학교의 비교적 저전력 전기 자동차가 주파수 조정 시장에 참여할 수 있도록 파일럿은 주파수 조정 서비스 제공업체의 최소 전력 요구 사항을 500kW에서 약 100kW로 낮췄습니다.2014년 미국 국방부와 캘리포니아 에너지 위원회의 지원을 받아 로스앤젤레스 공군 기지에서 시범 프로젝트가 시작되었습니다.2016년 11월, 연방 에너지 규제 위원회(FERC)는 에너지 저장 및 분산형 에너지 자원(DER) 통합업체가 전기 시장에 진입할 수 있도록 규제 개정안을 제안했습니다. 전반적으로 미국의 시범 검증은 비교적 포괄적으로 진행되었으며, 보완적인 정책 메커니즘이 향후 1~2년 내에 완성될 것으로 예상되어 V2G의 실질적인 상업 운영을 촉진할 것으로 기대됩니다. 유럽 연합에서는 2016년에 SEEV4-City 프로그램이 시작되어 5개국 6개 프로젝트를 지원하기 위해 500만 유로를 배정했습니다. 이 이니셔티브는 V2H, V2B, V2N 애플리케이션을 통해 마이크로그리드가 재생 에너지를 통합할 수 있도록 하는 데 중점을 두고 있습니다. 2018년 영국 정부는 21개의 V2G 프로젝트에 약 3천만 파운드의 자금을 지원한다고 발표했습니다. 이 자금은 관련 기술 R&D 성과를 시험하는 동시에 해당 기술의 시장 기회를 발굴하는 것을 목표로 합니다.

V2G 기술 장치 호환성의 기술적 어려움 및 과제:

다양한 차량, 배터리, 그리고 전력망 간의 호환성은 상당한 과제입니다. 차량과 전력망 간의 통신 프로토콜 및 충전/방전 인터페이스의 높은 호환성을 보장하는 것은 효과적인 에너지 전달 및 상호작용에 필수적입니다. 전력망 적응성: 다수의 전기차를 전력망 에너지 상호작용 시스템에 통합하는 것은 기존 전력망 인프라에 과제를 제기할 수 있습니다. 해결이 필요한 문제로는 전력망 부하 관리, 전력망 신뢰성 및 안정성, 그리고 전기차 충전 수요를 수용하는 전력망의 유연성 등이 있습니다. 기술적 과제: V2G 시스템은 급속 충전 및 방전 기술, 배터리 관리 제어 시스템, 그리고 전력망 상호 연결 기술과 같은 여러 기술적 난관을 극복해야 합니다. 이러한 과제들은 지속적인 실험과 연구 개발을 요구합니다. 차량 배터리 관리: 전기차의 경우, 배터리는 중요한 에너지 저장 장치 역할을 합니다. V2G 시스템 내에서 배터리 관리에 대한 정밀한 제어는 전력망 수요와 배터리 수명 간의 균형을 맞추는 데 필수적입니다. 충전/방전 효율 및 속도: V2G 기술의 성공적인 적용을 위해서는 고효율 충전 및 방전 프로세스를 달성하는 것이 매우 중요합니다. 에너지 손실을 최소화하면서 에너지 전달 효율과 속도를 향상시키기 위해서는 첨단 충전 기술이 개발되어야 합니다. 계통 안정성: V2G 기술은 전기차를 전력망의 일부로 통합하는 기술로, 전력망 안정성과 보안에 대한 요구가 높아집니다. 전력 시스템의 신뢰성과 안정성을 확보하기 위해서는 대규모 차량 계통 통합으로 인해 발생할 수 있는 잠재적인 문제들을 해결해야 합니다. 시장 메커니즘: V2G 시스템의 상업 모델과 시장 메커니즘 또한 과제를 안고 있습니다. 이해관계자들의 이해관계를 조율하고, 합리적인 요금 구조를 확립하며, V2G 에너지 교환에 대한 사용자 참여를 장려하기 위해서는 신중한 고려와 해결이 필요합니다.

V2G 기술의 적용 이점:

에너지 관리: V2G 기술은 전기차가 전력망에 전기를 되돌려 보내 양방향 에너지 흐름을 촉진합니다. 이는 전력망 부하 균형을 맞추고, 전력망의 안정성과 신뢰성을 향상시키며, 기존 석탄 화력 발전과 같은 오염 유발 에너지원에 대한 의존도를 낮추는 데 도움이 됩니다. 에너지 저장: 전기차는 분산형 에너지 저장 시스템의 일부로 작동하여 잉여 전력을 저장하고 필요 시 방출할 수 있습니다. 이는 전력망 부하 균형을 맞추고 피크 시간대에 추가적인 전력 지원을 제공합니다. 수익 창출: V2G 기술을 통해 차량 소유자는 전기차를 전력망에 연결하고 전기를 되팔아 그에 상응하는 수입이나 인센티브를 얻을 수 있습니다. 이는 전기차 소유자에게 추가적인 수익원을 제공합니다. 탄소 배출량 감소: V2G 지원 전기차는 기존 오염 유발 에너지원에 대한 의존도를 낮춤으로써 이산화탄소 및 기타 온실가스 배출량을 줄여 긍정적인 환경적 영향을 미칠 수 있습니다. 전력망 유연성 향상: V2G 기술은 동적 전력망 관리를 용이하게 하여 안정성과 신뢰성을 향상시킵니다. 이를 통해 실시간 상황에 따라 전력망의 수요-공급 균형을 유연하게 조정할 수 있어 전력망의 적응성과 운영 효율성이 향상됩니다.