양방향 충전이란?

대부분의 전기차는 충전기, 벽면 콘센트 또는 기타 전원에서 배터리로 전기가 단방향으로 흐릅니다. 따라서 사용자는 전기 사용에 따른 비용을 부담해야 하며, 2020년대 말까지 전체 자동차 판매량의 절반 이상이 전기차가 될 것으로 예상됨에 따라 이미 과부하 상태인 전력망의 부담은 더욱 커질 것입니다.

양방향 충전을 통해 배터리에서 자동차 구동계가 아닌 다른 곳으로 에너지를 이동할 수 있습니다. 정전 시, 제대로 연결된 EV는 가정이나 사업장으로 전기를 되돌려 보내 며칠 동안 전력을 유지할 수 있는데, 이 과정을 차량-가정(V2H) 또는 차량-건물(V2B)이라고 합니다.

더욱 야심찬 점은, 전기차가 수요가 높을 때, 예를 들어 폭염으로 모두가 에어컨을 가동할 때 전력망에 전력을 공급하여 전력 불안정이나 정전을 방지할 수 있다는 것입니다. 이를 차량-전력망 연결(V2G)이라고 합니다.

대부분의 자동차가 95%의 시간 동안 주차되어 있다는 점을 고려하면 이는 매력적인 전략입니다.

하지만 양방향 기능을 갖춘 자동차를 갖는 것은 전체 과정의 일부일 뿐입니다. 에너지가 양방향으로 흐를 수 있는 특수 충전기도 필요합니다. 빠르면 내년에 이를 볼 수 있을 것입니다. 몬트리올에 본사를 둔 dcbel은 지난 6월, 자사의 r16 홈 에너지 스테이션이 미국 가정용으로 인증된 최초의 양방향 EV 충전기가 되었다고 발표했습니다.

또 다른 양방향 충전기인 Wallbox의 Quasar 2는 2024년 상반기에 Kia EV9에 출시될 예정입니다.

하드웨어 외에도 전력 회사와 상호 연결 계약을 체결해야 하며, 이를 통해 상류로 전력을 보내도 전력망에 과부하가 걸리지 않도록 해야 합니다.

V2G로 투자금의 일부를 회수하려면, 판매한 에너지에 대해 최적의 가격을 제시하면서도 고객이 만족할 만한 충전 수준을 유지하도록 시스템을 제어하는 ​​소프트웨어가 필요합니다. 이 분야의 주요 기업으로는 2010년 버지니아주 샬러츠빌에 설립된 페르마타 에너지(Fermata Energy)가 있습니다.

"고객이 저희 플랫폼에 가입하면 저희는 모든 그리드 관련 작업을 처리합니다."라고 설립자 데이비드 슬러츠키는 말합니다. "고객은 그런 것에 대해 생각할 필요가 없습니다."

페르마타는 미국 전역에서 수많은 V2G 및 V2H 시범 사업에 참여했습니다. 덴버에 위치한 지속가능성을 중시하는 코워킹 스페이스인 얼라이언스 센터(Alliance Center)에서는 닛산 리프(Nissan Leaf)를 운행하지 않을 때 페르마타 양방향 충전기에 연결해 둡니다. 센터 측은 페르마타의 수요 피크 예측 소프트웨어가 미터기 뒤 수요 관리(behind-the-meter demand charge management)를 통해 월 300달러의 전기 요금을 절감할 수 있다고 밝혔습니다.

페르마타에 따르면, 로드아일랜드 주 버리빌에서는 폐수 처리 시설에 주차된 Leaf가 최대 전력 소비량 시기에 전력망에 전기를 방전하여 두 여름 동안 약 9,000달러를 벌었다고 합니다.

현재 대부분의 V2G 구축은 소규모 상업용 시범 사업입니다. 하지만 슬러츠키는 가정용 서비스가 곧 보편화될 것이라고 말합니다.

"이건 미래에 일어날 일이 아니에요."라고 그는 말한다. "사실 이미 일어나고 있는 일이죠. 다만 곧 규모가 커질 예정일 뿐이에요."

양방향 충전: 차량에서 집으로
양방향 전력 공급의 가장 간단한 형태는 차량-부하 충전(V2L)으로 알려져 있습니다. 이를 통해 캠핑 장비, 전동 공구 또는 다른 전기 자동차(V2V)를 충전할 수 있습니다. 더욱 극적인 활용 사례도 있습니다. 작년 텍사스 비뇨기과 전문의 크리스토퍼 양은 정전 중에도 리비안 R1T 픽업트럭의 배터리로 공구에 전력을 공급하여 정관 수술을 성공적으로 마쳤다고 발표했습니다.

V2X, 즉 차량과 모든 것(Vehicle to everything)이라는 용어도 들어보셨을 겁니다. 이는 V2H, V2G, 심지어 V1G라고 알려진 관리형 충전을 모두 포괄하는 용어로, 다소 혼란스러울 수 있습니다. 하지만 자동차 업계에서는 보행자, 가로등, 교통 데이터 센터 등 차량과 다른 주체 간의 모든 종류의 통신을 의미하는 다른 맥락에서 이 약어를 사용합니다.

양방향 충전의 다양한 버전 중 V2H는 가장 폭넓은 지지를 받고 있습니다. 인위적인 기후 변화와 부실한 전력망으로 인해 정전이 훨씬 더 빈번해졌기 때문입니다. 월스트리트 저널의 연방 데이터 검토에 따르면, 2020년 미국 전역에서 광범위한 지속적 정전이 180건 이상 발생했는데, 이는 2000년 24건 미만에서 증가한 수치입니다.

EV 배터리 저장 장치는 디젤이나 프로판 발전기에 비해 여러 가지 장점이 있습니다. 재난 발생 후 전기는 일반적으로 다른 연료 공급원보다 더 빨리 복구됩니다. 또한 기존 발전기는 소음이 크고 다루기 힘들며 유해 가스를 뿜어냅니다.

V2H는 비상 전력 공급 외에도 잠재적으로 비용을 절감할 수 있습니다. 전기 요금이 높을 때 저장된 에너지를 사용하여 집에 전력을 공급하면 전기 요금을 낮출 수 있습니다. 또한, 전력망으로 전기를 되돌려 보내지 않으므로 상호 연결 계약이 필요하지 않습니다.

하지만 에너지 분석가인 아이슬러는 정전 시 V2H를 사용하는 것은 어느 정도까지만 의미가 있다고 말합니다.

"전력망이 불안정하고 심지어 마비될 수도 있는 상황을 마주한다면, 그 마비가 얼마나 오래 지속될지 스스로에게 질문해야 합니다."라고 그는 말합니다. "필요할 때 전기차를 충전할 수 있을까요?"

테슬라도 비슷한 비판을 했습니다. 3월 투자자의 날 기자회견에서 양방향 기능 추가를 발표했을 당시였습니다. 당시 CEO 일론 머스크는 이 기능을 "매우 불편하다"며 폄하했습니다.

"자동차 플러그를 뽑으면 집이 어두워집니다."라고 그는 말했습니다. 물론 V2H는 머스크의 독점 태양광 배터리인 테슬라 파워월의 직접적인 경쟁자가 될 것입니다.

양방향 충전: 차량에서 전력망으로

이미 많은 주의 주택 소유주들은 옥상 태양광 패널로 생산한 잉여 에너지를 전력망에 판매할 수 있습니다. 올해 미국에서 판매될 것으로 예상되는 100만 대 이상의 전기차도 같은 방식으로 판매할 수 있다면 어떨까요?

로체스터 대학의 연구원들에 따르면 운전자들은 연간 에너지 비용을 120~150달러 절약할 수 있다고 합니다.

V2G는 아직 초기 단계입니다. 전력 회사들은 아직 전력망을 어떻게 준비하고 킬로와트시(kWh)를 판매하는 고객에게 어떻게 요금을 지불해야 할지 고민하고 있습니다. 하지만 전 세계적으로 시범 프로그램이 시작되고 있습니다. 미국 최대 전력 회사인 캘리포니아의 Pacific Gas and Electric은 궁극적으로 양방향성을 통합하는 방법을 모색하기 위해 1,170만 달러 규모의 시범 프로그램에 고객을 모집하기 시작했습니다.

이 계획에 따라, 가정용 고객은 양방향 충전기 설치 비용 중 최대 2,500달러를 지원받고, 예상 부족 시 전력망으로 전기를 방전하는 데 따른 수수료도 받게 됩니다. PG&E 대변인 폴 도허티는 12월 dot.LA와의 인터뷰에서, 수요의 심각성과 방전 용량에 따라 참가자들은 이벤트당 10달러에서 50달러 사이의 수익을 얻을 수 있다고 밝혔습니다.

PG&E는 2030년까지 서비스 지역에서 300만 대의 전기 자동차를 지원하는 목표를 설정했으며, 이 중 200만 대 이상이 V2G를 지원할 수 있습니다.