본격적인 전기차 시대 오면 V2G 구현 가능할까?

정부는 스마트그리드 서비스가 구현되는 체험단지 조성 등을 주요 골자로 하는 ‘제2차 지능형전력망 기본계획’을 마련했다. 스마트그리드로 통용해서 쓰고 있는 지능형전력망이란 전력망에 정보통신기술(ICT)을 적용해 실시간으로 정보를 수집·이용함으로써 전기소비를 합리화하고 전력생산을 효율화하는 전력망이다.

차세대 ESS 활용 가치 무궁무진한 V2G 기술의 현재

[인더스트리뉴스 이건오 기자] 전 세계적으로 신재생에너지, ESS, 전기차 등 분산전원이 확대되고 전력망에 정보통신기술, 인공지능, 빅데이터 기술이 융합되면서 지능형전력망을 기반으로 한 새로운 사업모델이 활성화되는 추세다.

특히, 2020년까지 지능형 전력시스템 구축을 위해 소규모 분산전원을 하나의 발전소처럼 운영할 수 있는 가상발전소 기술을 적극 개발할 예정이며, 점진적으로 차세대 직류 송‧배전 기술과 전기차 배터리를 ESS로 활용하는 V2G 기술에 집중 투자해 나간다는 방침이다.

제주도에 구축된 스마트그리드 실증단지의 V2G EV충전소 [사진=한국전력]

V2G는 Vehicle-To-Grid의 줄임말로써, 전기차가 계통에 연계돼 전기차 내의 배터리에 충전을 하거나 저장된 전력을 계통으로 역송전하는 시스템을 의미한다. AC Propulsion에서 최초로 이 용어를 쓰기 시작했으며, 1997년 미국의 윌렛 켐튼(Willett Kempton) 교수가 이 개념을 정립했다고 보고되고 있다.

지난 2월, KT는 경기도 성남시 분당사옥에 V2G 테스트베드를 구축하고, 개발·실증을 거쳐 전기차의 배터리자원을 활용한 전력수요관리 EV-DR 사업모델 실증 중에 있다. 적극적인 사업 개발에 들어간 한전 또한 V2G기술 개발을 완료했고 본격적인 전기차 시대를 준비하고 있다고 밝히고 있다.

일반적인 V2G 시스템의 구성요소를 살펴보면, 계통 및 전기차의 조건을 모두 고려해 여러 단계를 거쳐 수행되는데 각각의 구성요소들은 주파수 및 부하량 등의 계통 상태, 충전 및 방전을 요구하는 전기차의 수, 전기차 배터리의 충전 상태 등을 정보를 실시간으로 교환한다. 이러한 정보를 바탕으로 최종 전기차의 충전 또는 방전 동작이 수행된다.

국내 실증 사례로는 광주과학기술원의 ‘V2G 실증용 전기차충전소’와 제주도 ‘스마트그리드 실증단지’가 있다. 산업부가 진행한 V2G 실증용 전기차충전소는 현대·기아차, 서울대학교, 광주과학기술원이 참여했으며 2015년 1월 테스트베드로 설치를 완료했다. 전기차의 충방전 동작을 모두 수행할 수 있도록 구성됐다는 특징을 갖고 있다.

제주 스마트그리드 실증 단지는 완속 충전기에 연결돼 충전 중인 전기차로부터 V2G 실증을 수행한 사업으로 가상 전력시장의 피크 시 부하감축을 목적으로 시행됐다. 전기차 배터리를 활용한 가상발전소 역할을 실증 중에 있다.

해외 사례로는 미국 에너지부 산한 신재생에너지 연구소인 NREL(National Renewable Energy Laboratory)이 추진한 사업으로 양방향 배터리 컨버터를 이용해 V2G 실증을 성공적으로 수행했다. 전력계통에 급속 충전 시스템이 미치는 영향에 대해 분석하고 V2G를 통한 이익과 배터리열화비용에 대한 연구를 수행했다.

국내 V2G 시장의 경우, V2G 기술을 대표적 미래 에너지신산업 중의 하나로 평가하고 있으나 기술적·제도적 한계로 시장에 적용되는 것은 더딘 상황이다. ‘소규모 신재생에너지발전전력 등의 거래에 관한 지침’ 등 세부 기준이 미흡하고, 기술적으로 해결해야 할 과제를 안고 있다. 그러나 업계에서는 EV 활성화 및 V2G의 긍정적 효과를 고려하면 분명히 성장 가능성은 크다고 전망하고 있다.

대한전기협회 김기현 팀장은 “V2G의 제도적·기술적 허들은 대규모 전기차 충전시 발생할 수 있는 과부하 문제, 불특정 다수의 지역에서 충방전 시 발생되는 전압 변동이 있다”며, “전압상승 및 보호 시스템의 복잡성 증가로 인한 역조류 발생, 전력품질 문제, 전력계통 보호협조, 전력계통 안정도 문제 등도 있다”고 말했다. 이어 “최근에는 각기 다른 기업, 다른 EV 차종에 대한 이종 플러그 문제도 있었으나 올해 안에 정부가 해결안을 내 정리할 것으로 예상된다”고 덧붙였다.

정부 및 민간에서는 V2G를 포함한 V2H, V2X로 EV를 활용한 다양한 에너지 사업 모델을 구상하고 있다. 특히, 대한전기협회에서는 현재 국제표준기구들에서 제정한 표준들을 기반으로 국내 실정에 맞는 V2G 설비 및 계통연계에 대한 기술기준, 판단기준 및 내선 규정을 제정 중에 있다.

신재생에너지가 늘어가고 미래 에너지산업의 계통 연결에 대한 변화 요구에 따라, 전기차 소유주의 역전송을 통한 경제적 이익에 따라, V2G 시스템은 미래 에너지 산업에서 주목받는 시장이 될 것으로 예상된다.