로짓모형을 이용한 전기자동차 충전시설 선택모형 및 충전요금 지불의사 분석 연구 Analysis of Choice model for EV Charger Types and willingness to pay for Charging Rate based on Logit model원문보기
최근 계속되는 기후변화에 따른 위기감으로 인해 세계는 온실가스를 감축하기 위한 노력을 강화 하고 있다. 그중 수송분야에서는 온실가스를 줄이는 방안으로 현재의 내연기관 자동차를 전기자동차로 대체하고자 하고 있다. 한편 전기자동차를 보급하는데 있어서 중요한 충전설비는 완속충전설비와 급속충전설비로 나뉘는데, 전기 충전량 외에도 충전시간 역시 요금을 구성하는 중요 요소가 된다. 그러나 충전시간은 개인이 처한 상황에 따라 시간 기회비용이 같지 않으므로 이와 같은 현상을 정확히 이해하는 것은 충전설비의 보급이나 요금정책에 있어서 매우 중요하다고 생각한다. 따라서 본 연구는 상황에 따른 충전설비의 선택, 충전시간과 비용 지불의사가 어떻게 달라지는지를 밝히고자 로짓모형을 통해 충전설비 선택모형과 함께 상황별 시간가치를 제시하고 있다.
최근 계속되는 기후변화에 따른 위기감으로 인해 세계는 온실가스를 감축하기 위한 노력을 강화 하고 있다. 그중 수송분야에서는 온실가스를 줄이는 방안으로 현재의 내연기관 자동차를 전기자동차로 대체하고자 하고 있다. 한편 전기자동차를 보급하는데 있어서 중요한 충전설비는 완속충전설비와 급속충전설비로 나뉘는데, 전기 충전량 외에도 충전시간 역시 요금을 구성하는 중요 요소가 된다. 그러나 충전시간은 개인이 처한 상황에 따라 시간 기회비용이 같지 않으므로 이와 같은 현상을 정확히 이해하는 것은 충전설비의 보급이나 요금정책에 있어서 매우 중요하다고 생각한다. 따라서 본 연구는 상황에 따른 충전설비의 선택, 충전시간과 비용 지불의사가 어떻게 달라지는지를 밝히고자 로짓모형을 통해 충전설비 선택모형과 함께 상황별 시간가치를 제시하고 있다.
The word is endeavoring to reduce greenhouse gases with the sense of crisis caused by the continuous climate change. As a method to decrease greenhouse gases, motors driven by fossil fuels are being substituted by EV in the field of transportation. Meanwhile, for the spread of EV, charging installat...
The word is endeavoring to reduce greenhouse gases with the sense of crisis caused by the continuous climate change. As a method to decrease greenhouse gases, motors driven by fossil fuels are being substituted by EV in the field of transportation. Meanwhile, for the spread of EV, charging installations are divided into general charging type and quick charging type. Also, charging amount and time are main factors to decide charging pay. But, because the opportunity coast for the charging time varies depending on the private situations, it is very important to understand exact phenomenon for the spread of EV charging installations and charging pay policy. Therefore this paper suggested the choice model of charging installation and time value in various situations by using Logit model to make clear the relationship between a choice of charging installation, charging time and willingness to pay for charge.
The word is endeavoring to reduce greenhouse gases with the sense of crisis caused by the continuous climate change. As a method to decrease greenhouse gases, motors driven by fossil fuels are being substituted by EV in the field of transportation. Meanwhile, for the spread of EV, charging installations are divided into general charging type and quick charging type. Also, charging amount and time are main factors to decide charging pay. But, because the opportunity coast for the charging time varies depending on the private situations, it is very important to understand exact phenomenon for the spread of EV charging installations and charging pay policy. Therefore this paper suggested the choice model of charging installation and time value in various situations by using Logit model to make clear the relationship between a choice of charging installation, charging time and willingness to pay for charge.
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문제 정의
이에 본 연구는 상황에 따른 충전설비의 선택의 차이와 충전시간에 대한 요금 지불의사의 차이를 살펴보고자 하였다. 다만, 개인이 처한 상황을 일일이 반영하는 것은 불가능하므로, 본 연구는 단순화하여 분석하였다.
이에 본 연구는 상황에 따른 충전설비의 선택의 차이와 충전시간에 대한 요금 지불의사의 차이를 살펴보고자 하였다. 다만, 개인이 처한 상황을 일일이 반영하는 것은 불가능하므로, 본 연구는 단순화하여 분석하였다.
가설 설정
충전설비의 선택행동 데이터는 분양아파트 거주민 160명을 무작위로 선정하여 조사하였다. 본 연구는 전기충전량 요금은 충전설비에 관계없이 동일하며, 따라서 개인의 충전설비 선택은 충전시간과 그에 대한 지불비용으로서의 요금을 통해 보다 충전설비를 선택한다고 가정하였고, 이항 로짓모형을 통해 분석하였다.
응답자에게는 두 충전설비의 ‘충전시간’과 ‘요금’을 제시하고, 충전설비를 선택하도록 하였는데, 이때 완속 충전기의 요금은 ‘0원’으로 하였다. 이렇게 한 이유는 첫째, 문항수를 줄이기 위함이고, 둘째, 본 연구는 전기자동차는 반드시 충전해야 하며, 완속과 급속 외에는 다른 대안이 없고, 사람들이 충전설비를 선택함에 있어서 얻을 수 있는 정보는 충전시간과 요금뿐이므로, 응답자들은 두 충전설비의 충전시간과 요금의 비교를 통해 급속충전기의 선택 여부를 결정한다고 가정하고 있기 때문이다.
다만, 개인이 처한 상황을 일일이 반영하는 것은 불가능하므로, 본 연구는 단순화하여 분석하였다. 즉 개인의 처한 상황은 2개의 서로 다른 상황, 즉 퇴근 후 저녁 자신의 집에서 충전하는 경우와 낮 시간 백화점에서 충전하는 경우를 가정하였다.
충전시간은 현재 수준의 전기차 성능과 미래 기술발전을 고려해 정하였고, 충전요금은 몇 번에 걸친 파일럿 조사결과를 통해 결정하였다. 충전설비 간 충전량은 동일하며 가격 차이가 없다고 가정하였고, 요금은 다만 급속충전에 따른 시간 혜택에 대한 지불의사가 있는 비용으로 제시하고 있다.
제안 방법
본 연구는 상황에 따른 충전설비의 선택의 차이와 충전시간에 대한 요금 지불의사의 차이를 살펴보고자 하였다. 다만, 개인이 처한 상황을 일일이 반영하는 것은 불가능하므로 단순화하여 분석하였다.
이에 본 연구는 상황에 따른 충전설비의 선택의 차이와 충전시간에 대한 요금 지불의사의 차이를 살펴보고자 하였다. 다만, 개인이 처한 상황을 일일이 반영하는 것은 불가능하므로, 본 연구는 단순화하여 분석하였다. 즉 개인의 처한 상황은 2개의 서로 다른 상황, 즉 퇴근 후 저녁 자신의 집에서 충전하는 경우와 낮 시간 백화점에서 충전하는 경우를 가정하였다.
본 연구는 다양한 충전시간과 시간에 대한 지불의사로서의 요금에 대해 급속충전설비와 완속 충전설비의 선택행동 데이터를 설문조사를 통해 획득하였다. 설문조사의 응답자들은 두 개의 서로 다른 상황 하에서 응답하도록 하였고, 충전시간과 충전요금의 다양한 조건에서 충전설비를 선택하도록 하였다. 여기서 두 개의 상황이란 다음과 같다.
응답자에게는 두 충전설비의 ‘충전시간’과 ‘요금’을 제시하고, 충전설비를 선택하도록 하였는데, 이때 완속 충전기의 요금은 ‘0원’으로 하였다.
상황에 따른 충전설비 선택행동 차이를 분석한 결과, 아파트와 백화점 간의 선택행동은 차이, 다시 말해 충전시간에 대한 지불의사가 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 선택행동의 차이를 명확히 밝히기 위해 로짓모형을 이용한 선택모형을 제시하였고, 그로부터 한계대체율의 개념을 통한 시간가치를 산출하였다. 시간가치는 백화점이 분당 82원, 아파트가 분당 36원 등 차이가 있음을 확인하였다.
충전설비 선택을 위한 조건으로 사용된 충전시간과 요금은 <표 1>과 같다. 충전시간은 현재 수준의 전기차 성능과 미래 기술발전을 고려해 정하였고, 충전요금은 몇 번에 걸친 파일럿 조사결과를 통해 결정하였다. 충전설비 간 충전량은 동일하며 가격 차이가 없다고 가정하였고, 요금은 다만 급속충전에 따른 시간 혜택에 대한 지불의사가 있는 비용으로 제시하고 있다.
대상 데이터
본 연구는 다양한 충전시간과 시간에 대한 지불의사로서의 요금에 대해 급속충전설비와 완속 충전설비의 선택행동 데이터를 설문조사를 통해 획득하였다. 설문조사의 응답자들은 두 개의 서로 다른 상황 하에서 응답하도록 하였고, 충전시간과 충전요금의 다양한 조건에서 충전설비를 선택하도록 하였다.
넓은 의미로는 모터를 사용하는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 등이 전기차의 범주에 포함되며, 좁은 의미로 전기차는 외부의 전력을 사용해 충전한 배터리로 모터를 구동하는 배터리 전기자동차를 의미한다. 본 연구에서는 좁은 의미의 전기차를 대상으로 한다.
아파트와 백화점의 상황에서 충전하는 응답자는 각각 80명, 총 160명이며, 모두 자가 운전자로서 이들로부터 각각 2,880개의 급속충전기 선택 여부의 데이터를 수집하였다. 응답자 구성은 <표 2>와 같다.
충전설비의 선택행동 데이터는 분양아파트 거주민 160명을 무작위로 선정하여 조사하였다. 본 연구는 전기충전량 요금은 충전설비에 관계없이 동일하며, 따라서 개인의 충전설비 선택은 충전시간과 그에 대한 지불비용으로서의 요금을 통해 보다 충전설비를 선택한다고 가정하였고, 이항 로짓모형을 통해 분석하였다.
데이터처리
이런 차이를 통계적으로 확인하기 위해, ‘a paired sample t-test'를 시행한 결과 와 같이 두 시나리오, 즉 아파트와 백화점 간의 선택 차이에 대한 t=-6.534, 유의확률 0.000으로 기각되었다.
성능/효과
[그림 2]에서 제시하고 있듯이, 완속충전기와 급속충전기 간의 충전시간 차이가 커질수록 급속충전기를 선택하는 비율은 증가하는 경향이 뚜렷해짐을 볼 수 있다. 또한 백화점과 아파트를 비교하면, 2절에서 알 수 있었던 것과 마찬가지로 백화점이 아파트보다 급속충전기 선택율이 높은 것을 확인할 수 있다.
상황에 따른 충전설비 선택행동 차이를 분석한 결과, 아파트와 백화점 간의 선택행동은 차이, 다시 말해 충전시간에 대한 지불의사가 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 선택행동의 차이를 명확히 밝히기 위해 로짓모형을 이용한 선택모형을 제시하였고, 그로부터 한계대체율의 개념을 통한 시간가치를 산출하였다.
[그림 3]과 [그림 4]는 아파트와 백화점 각각에 대해 충전시간과 충전요금의 차이에 따른 급속충전기 선택율을 보여주고 있다. 아파트와 백화점 모두 충전요금의 차이가 커질수록 급속충전기의 선택율이 낮아지는 것으로 나타났다. 다시 말해 급속충전기 충전요금이 상대적으로 높을수록 사람들은 완속충전기로 자신의 선택을 바꾼다는 것을 의미한다.
이보다는 의 분류표에서 제시한 값이 의미가 큰데, 이를 설명하면, 2880개의 데이터에서 실제 급속충전기를 선택하지 않은(=0) 1713건에 대해 모형의 적중률은 1499개, 87.5%이고, 급속충전기를 선택한(=1) 1,167건에 대해 모형의 적중률은 746건으로 63.9%이었다.
후속연구
이 같은 관점에서 상황에 따른 충전시간의 지불의사를 정확히 파악해야 하는 것이 우선적으로 선행되어야 한다. 가령, 충전설비를 도입하고자 할 때, 충전설비간 충전시간의 차이를 알고, 지불의사 비용을 안다면, 요금 정책을 통해 충전기간 수요를 예측할 수 있을 것이다.
따라서 전기차 충전과 관련되어 발생할 수 있는 다양한 상황 등을 보다 자세히 조사⋅분석하여 지불의사를 파악할 수 있다면, 본 연구결과는 전기차 충전설비의 수요예측 및 공급조절 등에 적용 가능할 것이라고 판단한다.
본 연구는 상황을 단순히 두 가지로 나누어 상황에 따른 요금 지불의사의 차이를 밝히었으나, 실세계는 이보다 더 복잡하고 다양한 상황이 존재할 것이다. 따라서 전기차 충전과 관련되어 발생할 수 있는 다양한 상황 등을 보다 자세히 조사⋅분석하여 지불의사를 파악할 수 있다면, 본 연구결과는 전기차 충전설비의 수요예측 및 공급조절 등에 적용 가능할 것이라고 판단한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현재 전기자동차의 급속충전기와 완속충전기 각각의 충전 소요시간은?
충전설비는 현재 급속충전기와 완속충전기로 구분하고 있다. 아직은 기술적 한계로 급속충전기는 30분, 완속은 6~9시간 정도 소요되고 있지만 충전기술은 빠르게 발전하고 있어 충전시간을 줄이기 위한 다양한 기술들이 개발 중에 있다.
전기자동차의 범주에 해당하는 것은?
전기차는 전기에너지로 구동하는 차로서 통상 배터리로 모터를 구동한다. 넓은 의미로는 모터를 사용하는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 등이 전기차의 범주에 포함되며, 좁은 의미로 전기차는 외부의 전력을 사용해 충전한 배터리로 모터를 구동하는 배터리 전기자동차를 의미한다. 본 연구에서는 좁은 의미의 전기차를 대상으로 한다.
전기자동차의 충전설비는 어떻게 구분되는가?
전기를 주동력으로 하는 전기자동차에게 있어서 반드시 필요한 요소 중 하나는 충전설비이다. 충전설비는 현재 급속충전기와 완속충전기로 구분하고 있다. 아직은 기술적 한계로 급속충전기는 30분, 완속은 6~9시간 정도 소요되고 있지만 충전기술은 빠르게 발전하고 있어 충전시간을 줄이기 위한 다양한 기술들이 개발 중에 있다.
참고문헌 (8)
Ministry of Trade, Industry and Energy, Ministry of Environment, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Vitalizing plan of electric car industry, Press release, 2009.10
Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Enforcement regulations of Automobile Management Act, 2010.3
Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Rules on Automobile Safety Standard, 2010.3
Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Building plan for chargable infrastructure of electric car, 2010.9
Electric News, 2013.07.02.
Seong-Kyoo Jang, A Study on New Design Scheme for Building Electric Vehicle Charging Infrastructure in Apartment Housing, Doctorate thesis in Soongsil Univ. 2010
The Boston Consulting Group, 2009
Frost & Sullivan, Analysis of the Global Electric Vehicles Market, 2009.
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