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문제 정의
- PHEV는 아직 실차양산이 되기 전 상황이므로 공인된 검증기관으로부터의 PHEV 성능 실측치가 존재하지 않으며, PHEV를 개발 중인 업체가 속속 등장하고 있으나 세계적인 기술 경쟁 환경 하에서 차량의 성능치가 공개되는 것이 쉽지 않은 현실이다. 본 연구는 PHEV의 상용화와 이에 따른 사회적 파급효과를 판단하기 위한 기초 연구라는 목적을 갖고, 상용화 이전 단계의 PHEV 관련 성능 데이터로써 EPRI의 PHEV 성능목표(technical target) 수치를 사용했으며, 이는 세계적으로 유일한 PHEV관련 성능 목표이자 공신(公信) 가능한 수치라 판단하였다.
- 본 연구에서는 PHEV 운영과 그에 따른 순수한 주행 비용만을 계산하기 위해 연료전지 코제너레이션 시스템을 설치하기 위한 제반 비용은 논외로 하였다.
- 본 연구에서는 우리나라의 전력요금과 가스요금의 변동에 따른 PHEV의 운영비용과 그에 따른 경제성을 파악하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였고, 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 본 연구에서는 위의 신재생에너지원 중 향후 주택 내 설치될 소형 분산발전 시스템(Residential Power Generation, RPG) 중 하나인 연료전지 코제너레이션 시스템에 주목하였다. 연료전지 코제너레이션 시스템은 도시가스 또는 LPG를 1차 에너지원으로 하여 전력과 폐열을 생산한다.
- 본 연구에서는, 이러한 다양한 전력요금에 따라 변동하는 PHEV의 경제성을 평가하기 위하여, 50 원/kWh부터 전력량 요금수준을 설정하여, 650 원/kWh까지 PHEV의 충전에 필요한 전력요금을 계산하였다. 이러한 전력요금 범위 내에서, PHEV0, PHEV20, PHEV40, 그리고 PHEV60에 대해 기존 내연기관 승용차 대비 연료비 절감 효과를 계산하였다.
가설 설정
- 1년에 걸쳐 시뮬레이션의 범위를 한정한다. 따라서 이 기간 동안에는 EPRI의 PHEV 성능목표를 기준으로 할 때 배터리 교체비용이 발생하지 않는다고 가정한다.
- 은 PHEV가 시장을 형성함에 따라 발생하는 우리나라의 중앙 전력망 내 영향을 연구하였다. 이 연구에서는 우리나라의 승용차가 PHEV33 으로 점차 교체된다고 가정할 때, 겨울의 일부 시간대에서 현 우리나라 승용차의 31%만이 중앙전력망의 잉여전력을 이용해 충전될 수 있고, 나머지는 충전전력을 공급받을 수 없는 상황에 놓일 수 있음을 지적한다. 또한, Roh 등(5)은 앞서 전력망 내 잉여전력의 절대적인 부족을 대비하기 위하여 전력의 수요와 공급을 조절할 수 있는 인텔리전트 전력망(intelligent grid)의 조속한 구축을 촉구하면서 PHEV 충전을 위한 스마트 충전시스템을 제안하였다.
- 이때, 주행사이클 배터리 잔량율이란, 차량이 매일 일정한 거리의 주행을 수행한 후(driving cycle) 충전을 위해 복귀하였을 때, 주행 후 배터리의 전력량 잔량을 나타내는 지표이다. 즉, PHEV 사용자는 일반적인 주행을 수행한 후, 매일 충전을 시도할 때, 완전방전된 배터리를 충전하지 않고, 전체 배터리 용량의 80%만 매일 충전한다고 가정한다.
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