양방향 충전이란 무엇인가요?

대부분의 전기차는 전기가 충전기, 벽면 콘센트 또는 기타 전원에서 배터리로 한 방향으로만 흐릅니다. 사용자는 전기 사용에 대한 비용을 부담해야 하며, 2020년대 말까지 전체 자동차 판매량의 절반 이상이 전기차가 될 것으로 예상되는 만큼, 이미 과부하 상태인 전력망에 점점 더 큰 부담을 줄 것입니다.

양방향 충전은 배터리에서 차량 구동계 이외의 다른 장치로 에너지를 이동시키는 것을 가능하게 합니다. 정전 시, 제대로 연결된 전기차는 가정이나 사업체로 전기를 다시 보내 며칠 동안 전력을 공급할 수 있는데, 이러한 과정을 차량-가정(V2H) 또는 차량-건물(V2B) 충전이라고 합니다.

더욱 야심차게는, 전기차가 전력 수요가 높은 시기, 예를 들어 모든 사람이 에어컨을 가동하는 폭염기에 전력망에 전력을 공급하여 전력망 불안정이나 정전을 방지할 수도 있습니다. 이를 차량-전력망 연계(V2G)라고 합니다.

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

하지만 양방향 충전 기능을 갖춘 차량을 보유하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 양방향으로 에너지가 흐르도록 하는 특수 충전기도 필요합니다. 이러한 충전기는 이르면 내년에 출시될 것으로 예상됩니다. 지난 6월, 몬트리올에 본사를 둔 dcbel은 자사의 r16 홈 에너지 스테이션이 미국에서 주거용으로 인증받은 최초의 양방향 전기차 충전기가 되었다고 발표했습니다.

또 다른 양방향 충전기인 월박스(Wallbox)의 콰사 2(Quasar 2)는 2024년 상반기에 기아 EV9용으로 출시될 예정입니다.

하드웨어 외에도 전력 회사와 상호 연결 계약을 체결해야 합니다. 이 계약은 상류로 전력을 전송할 때 전력망에 과부하가 걸리지 않도록 보장합니다.

V2G(차량 대 가스 교환)를 통해 투자금을 회수하려면, 시스템을 관리하여 원하는 수준의 충전량을 유지하면서 동시에 되팔는 에너지에 대해 최고의 가격을 받을 수 있도록 하는 소프트웨어가 필요합니다. 이 분야의 주요 업체는 2010년에 설립된 버지니아주 샬러츠빌에 본사를 둔 Fermata Energy입니다.

"고객들은 저희 플랫폼에 가입하기만 하면 되고, 저희가 전력망 관련 모든 작업을 처리해 드립니다."라고 창립자 데이비드 슬루츠키는 말합니다. "고객들은 신경 쓸 필요가 전혀 없습니다."

페르마타는 미국 전역에서 수많은 V2G(차량 대 가스) 및 V2H(차량 대 수소) 시범 사업을 진행해 왔습니다. 덴버에 위치한 지속가능성을 중시하는 공유 오피스인 얼라이언스 센터에서는 닛산 리프 차량이 운행되지 않을 때 페르마타의 양방향 충전기에 연결되어 있습니다. 센터 측은 페르마타의 수요 피크 예측 소프트웨어 덕분에 계량기 후단 수요 요금 관리 방식을 통해 매달 전기 요금을 300달러 절약할 수 있다고 밝혔습니다.

로드아일랜드주 버릴빌에 있는 하수처리장에 주차된 닛산 리프는 전력 사용량이 최고조에 달하는 시기에 전력을 전력망으로 방출하여 두 여름 동안 거의 9,000달러를 벌었다고 페르마타는 밝혔습니다.

현재 대부분의 V2G(차량 대 네트워크) 시스템은 소규모 상업용 시험 단계에 머물러 있습니다. 하지만 슬루츠키는 이러한 서비스가 곧 주거 지역에서 보편화될 것이라고 예측합니다.

"이건 미래의 일이 아닙니다."라고 그는 말합니다. "사실 이미 일어나고 있는 일이죠. 다만 규모가 커지기 시작했을 뿐입니다."

양방향 충전: 차량에서 가정으로
가장 간단한 형태의 양방향 전력 공급은 차량 대 화물(V2L) 충전입니다. 이를 통해 캠핑 장비, 전동 공구 또는 다른 전기차(V2V)를 충전할 수 있습니다. 더욱 극적인 활용 사례도 있습니다. 작년에 텍사스주 비뇨기과 의사 크리스토퍼 양은 정전 중에 자신의 리비안 R1T 픽업트럭 배터리로 수술 도구를 작동시켜 정관수술을 성공적으로 마쳤다고 발표했습니다.

V2X, 즉 차량 대 모든 것(Vehicle to Everything)이라는 용어도 들어보셨을 겁니다. 이 용어는 V2H, V2G, 심지어 V1G라고 불리는 관리형 충전까지 포괄하는 다소 혼란스러운 용어입니다. 하지만 자동차 업계의 다른 분야에서는 이 약어를 차량과 보행자, 가로등, 교통 데이터 센터 등 다른 개체 간의 모든 종류의 통신을 의미하는 다른 맥락에서 사용하기도 합니다.

양방향 충전의 다양한 방식 중 V2H(차량 대 수소) 방식이 가장 폭넓은 지지를 받고 있는데, 이는 인간 활동으로 인한 기후 변화와 제대로 관리되지 않는 전력망으로 인해 정전이 훨씬 잦아졌기 때문입니다. 월스트리트 저널이 연방 데이터를 분석한 결과에 따르면, 2020년 미국에서 발생한 광범위하고 지속적인 정전 사태는 180건이 넘었는데, 이는 2000년의 20여 건에서 크게 증가한 수치입니다.

전기차 배터리 저장 장치는 디젤이나 프로판 발전기에 비해 여러 가지 장점이 있는데, 그중 하나는 재난 발생 후 전력 복구가 다른 연료 방식보다 훨씬 빠르다는 점입니다. 또한 기존 발전기는 소음이 크고 부피가 크며 유해한 배기가스를 배출합니다.

V2H는 비상 전력 공급 외에도 잠재적으로 비용 절감 효과를 가져다 줄 수 있습니다. 전기 요금이 비싼 시간대에 저장된 에너지를 사용하여 가정에 전력을 공급하면 에너지 요금을 줄일 수 있습니다. 또한 전력을 계통으로 되돌려 보내는 것이 아니므로 계통 연계 계약이 필요하지 않습니다.

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

그는 "전력망이 불안정하고 심지어 붕괴될 수도 있는 상황을 생각해 보면, 그 붕괴가 얼마나 오래 지속될지 자문해 봐야 합니다."라며, "필요할 때 전기차를 충전할 수 있을까요?"라고 질문했습니다.

비슷한 비판이 테슬라에서도 나왔는데, 바로 지난 3월 투자자의 날 기자회견에서 양방향 통신 기능 추가를 발표했을 때였습니다. 당시 CEO 일론 머스크는 해당 기능을 "극도로 불편한 기능"이라고 일축했습니다.

"자동차의 전원을 뽑으면 집이 어두워집니다."라고 그는 말했다. 물론 V2H는 머스크의 자체 개발 태양광 배터리인 테슬라 파워월의 직접적인 경쟁 제품이 될 것이다.

양방향 충전: 차량에서 전력망으로

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

로체스터 대학교 연구진에 따르면 운전자들은 연간 에너지 요금에서 120달러에서 150달러를 절약할 수 있다고 합니다.

V2G(차량 대 전력망)는 아직 초기 단계에 있습니다. 전력 회사들은 전력망을 어떻게 준비하고 킬로와트시를 판매하는 고객에게 어떻게 요금을 지불할지 아직 연구 중입니다. 하지만 전 세계적으로 시범 프로그램이 시작되고 있습니다. 미국 최대 전력 회사인 캘리포니아의 퍼시픽 가스 앤 일렉트릭(PG&E)은 양방향 통신을 최종적으로 어떻게 통합할지 알아보기 위해 1,170만 달러 규모의 시범 프로그램에 고객 모집을 시작했습니다.

이 계획에 따라 일반 가정 고객은 양방향 충전기 설치 비용으로 최대 2,500달러를 지원받고, 전력 부족이 예상될 때 전력을 전력망으로 되돌려 보내는 대가로 돈을 받게 됩니다. PG&E 대변인 폴 도허티는 지난해 12월 dot.LA와의 인터뷰에서 필요성의 심각성과 사람들이 기꺼이 방출하려는 용량에 따라 참여자는 행사당 10달러에서 50달러 사이의 수익을 올릴 수 있다고 밝혔습니다.

PG&E는 2030년까지 자사 서비스 지역에서 300만 대의 전기차를 지원하고, 그중 200만 대 이상이 V2G(차량 대 가스 통신)를 지원할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있습니다.