스마트시티 구성하는 자동차

  • 글·정리 | 편집부
  • 2015-03-11 오전 8:22:41

대도시 지역은 전기차 보급, 에코시스템, 테스트베드 구축의 최전선에 있다. EV 파이오니어를 자처하는 유럽, 북미, 아시아의 몇몇 대도시들은 전기차 기술과 인프라의 도입 및 이용 경험 확대의 선두에 있다. 이들은 주어진 도시 밀도, 시민의 단거리 통근, 인구 과밀 등의 특징으로 인해 전기차 보급에 유리하고, 이에 따른 다양한 혜택을 누리기에 최적화돼 있다.

스마트시티는 시민의 삶의 질을 높이면서 건전한 경제활동을 촉진하고 환경부하를 최소화하면서 지속적인 성장을 이어가는 새로운 도시 개념이다. 인간의 삶의 질과 기업의 경제활동을 활성화하기 위해서는 사실상 도시에 대한 발상의 전환이 필요하다. 스마트시티는 단순히 도시의 모습만 바꾸는 것이 아니다. 라이프스타일의 변화까지 요구한다.

변화의 동인

온난화, 교통정체 등 날로 심각해지는 환경문제와 자원·에너지 고갈 문제, 신흥국을 중심으로 한 인구 증가, 선진국의 도시인구 고령화 문제 등 다각적인 관점에서 도시 개발에 요구되는 요소가 크게 변하기 시작했다.

보고에 따르면, 이들 문제를 해결하기 위한 스마트시티 관련 프로젝트는 전 세계 약 600곳 이상에서 진행되고 있다. 불과 4, 5년 전만 해도 전 세계적 스마트시티 관련 프로젝트 수는 100개 남짓에 불과했으나, 최근 미국·유럽·일본 등 선진국은 물론 중국·인도·베트남·인도네시아 등 아시아 신흥국에서 프로젝트 건수가 크게 증가하고 있다. 스마트시티 구축에 가장 적극적인 중국은 최근 무려 50조 원 이상을 스마트시티 구축에 투자할 것이라고 발표했다.

시장조사기관인 마켓앤마켓은 스마트시티 시장규모가 2014년 6,556억 달러에서 2019년에 1조 2,666억 달러로 매년 14.1%씩 성장할 것으로 내다봤다. 대략 1,300조 원에 달하는 엄청난 규모다. 스마트시티는 자체가 단일 서비스가 아닌 여러 가지 기술 및 서비스의 집합이다 보니 시장규모가 엄청나게 클 수밖에 없다.

이러한 스마트시티의 시장규모와 성장 가능성 때문에 많은 기업들이 이 사업에 적극적으로 뛰어들고 있다. 특히 ICT 기업들이 자신들의 첨단 기술을 활용해 에너지, 교통(모빌리티), 물환경 등 사회 인프라의 혁신에 참여하고 있다. 교통분야의 스마트시트 프로젝트로는 EV를 이용한 지역 내 에너지 관리 등의 실증실험, 실증사업이 추진 중이다. 



자동차 스마트시티의 구성요소

화석연료 고갈과 지구온난화 문제를 해결하기 위해 자동차 분야에서는 하이브리드카(HEV), 전기차(EV), 연료전지차(FCEV) 등의 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 일부는 중요한 사회적 위치를 확립하며 보급이 확대되고 있다. 스마트시티에서는 새로운 자동차 관련 변혁을 스마트 모빌리티(교통분야의 스마트화)의 일부로 받아들이는 데 머물지 않고 스마트시티를 구성하는 에너지·사회 인프라의 일부로 활용하는 방안을 검토하고 있다.

스마트시티는 ICT를 이용해서 에너지 효율을 높이고 쾌적한 삶을 실현하는 인프라·도시 개발 개념이며, 사업 영역은 하드웨어의 정비부터 서비스 사업에 이르기까지 폭넓다.

자동차를 에너지·사회 인프라의 일부로 인식, 스마트시티의 구성요소로 도입하기 위해 세계적으로 추진되고 있는 검토·개발 사례 및 향후 전망을 소개한다.



스마트시티에서 자동차의 역할

자동차 기술은 이동 및 운반 수단이다. ‘주행’ 성능을 추구해 ‘달리고, 회전하고, 멈추는’ 등의 기본 성능이 진화했으며, 화석연료에서 탈피하기 위해 새로운 연료 기술의 연구와 전동화 기술 개발이 일찍부터 시작됐다. 전동화와 관련해서는 하이브리드카, EV 관련 기술이 철도 등의 선행 분야로부터 도입되어 모터, 인버터, 배터리 같은 주요 기술이 눈부시게 발전했다.

한편 ICT의 진화로 사회 인프라는 훨씬 더 긴밀하게 상호접속되어 우리에게 다양한 가능성을 제공하고 있다. 자동차 분야에서도 이러한 움직임이 현저한데, 차량이나 교통 인프라에 ICT의 적용이 확대되어 고도화된 자동차 기술과 리소스를 에너지·사회 인프라의 일부로서 이용하는 대응이 추진되고 있다. 또 각종 센서로부터 수집하는 방대한 가동 데이터는 다양한 응용 서비스를 창출하고 있다. 이러한 가운데 자동차와 사회 인프라의 융합을 지향한 기술 개발이 전 세계에서 진행되고 있다.

하이브리드카와 EV는 주행 시 이산화탄소의 배출이 적고, 화석연료에 의존하지 않는다. 그러나 에너지·사회 인프라로 최대한 활용하기 위해서는 급전 인프라와 접속해야 한다. 또 현 단계에서는 EV의 주행 가능 거리가 가솔린차에 비해 현저히 짧기 때문에 충전 인프라의 정비도 시급하다.

EV 충전기와 EV 충전 관리 시스템

EV와 관련해서는 다양한 이용 상황에 맞는 EV 충전 관리 솔루션이 필요하다. 현재 주택이나 사업장에서의 충전을 상정한 완속충전기 및 급속충전기를 비롯해 설치 장소와 이용자의 용도에 맞춰 충전 스탠드의 수와 출력을 설정할 수 있는 급속충전기가 나와 있다. 이외에 노면에 설치한 급전장치에서 비접촉으로 급전이 가능한 비접촉 충전 기술도 개발되고 있으며 EV 버스 분야에서 개발이 진행되고 있다.

또 네트워크를 통해 충전기를 통합 관리하는 충전관리시스템을 이용해서 충전기의 가동 상황 정보를 수집해 EV 이용자에게 제공하는 기능과 회원인증·과금·결제를 하는 장치를 ICT의 활용으로 실현하고 있다. 에너지·사회 인프라의 관점에서는 충전기의 출력을 실시간으로 파악하고, 지역 내 에너지 관리에 활용하기 위한 대응도 추진되고 있다.

V2H, V2G

충전기와 접속된 EV를 고정형 전원으로 이용해 충전·방전함으로써 전력의 효율적 이용과 전력계통의 안정화, 재해 시의 비사용 전원으로 활용하는 V2X(Vehicle to X) 대응이 전 세계적으로 진행되고 있다. 히타치그룹은 실증을 통해 EV, PV(Photovoltaic: 태양광발전), 축전지를 도입하고, 이들을 집단 관리함으로써 수요자측 자원을 공급력으로 유효 활용하는 양방향 메커니즘의 구축을 추진하고 있다.

전력 소비와 방전 시간을 주거자의 쾌적성을 해치지 않는 범위에서 V2H(Vehicle to Home), V2G(Vehicle to Grid), 나아가 복수의 EV 축전지를 통합 관리·제어하는 EV-VPP(Virtual Power Plant)를 구성하고 부하 조정에 이용하는 것을 지향하고 있다. 특히 섬 지역에서는 1년에 몇 번밖에 사용하지 않는 비상용 전원 설비의 유지관리 비용 절감과 신재생에너지의 출력 변동 조정에도 이용한다. 앞으로는 마이크로그리드를 실현할 목적으로 도입이 진행될 전망이다.



카 셰어링

EV를 에너지·사회 인프라로서 활용하기 위해 어느 정도의 EV 대수가 필요한데, 카 셰어링은 EV 차량의 보급에도 큰 역할을 한다. 그래서 EV 보급에 유효한 시책으로서 카 셰어링의 도입이 진행되고 있다. 카 셰어링이란 특정 자동차를 복수의 이용자가 공동으로 사용함으로써 연료비용, 보험료, 주차장 요금, 세금 등 자동차와 관련한 비용 전부를 사용한 만큼 분담하는 시스템이다. 일반적으로 카 셰어링은 인터넷 등을 통해서 예약하고, 손쉽게 이용할 수 있으며, 무인으로 관리되어 대여·반환이 자유롭다.

유럽이나 미국에서는 카 셰어링이 자동차의 총 보유 대수와 자동차 주행거리의 감소에도 기여한 결과, 도심의 교통정체 완화, 공공교통기관의 활성화, 공기질 개선 등 도시 환경문제 대책, 도심의 주차장 문제 해소, 지구온난화 방지 등의 효과를 거두고 있다.

이와 관련해 ICT, M2M(Machine to Machinr) 통신, 비접촉 IC카드에 의한 개인인증 등을 이용한 카 셰어링 시스템의 개발이 추진되고 있으며, 주행 가능 거리와 연료비용이 낮은 점 등 EV 차량의 친화성을 살린 서비스 보급이 확대되고 있다.

빅데이터의 활용

M2M이나 센서의 보급으로 대용량 데이터를 고속으로 처리할 수 있는 환경이 정비됨으로써 차량 정보나 교통량, 정체 정보 등의 정보를 빅데이터로 활용하는 대응이 시작됐다. 히타치그룹은 자동차의 소유자와 자동차 제조사의 계약에 기초해 자동차의 정보(주행거리, 연비/전비, 전지 잔량, 위치정보 등)를 데이터센터에서 분석·가공하고 주행 이력에 기초한 에코·안전 운전 진단을 제공하는 등 자동차 소유자에게 최적화된 서비스를 제공하고 있다.

독일은 2040년을 목표로 신재생에너지, 스마트그리드, ICT 그리고 첨단 자동차 기술 간 상호 연계, 응용기술에 대한 연구·개발을 활발히 진행하고 있다. 동시에 2050년을 목표로 ICT 기술을 기반으로 모든 기술이 하나로 융합되는, 효율적인 교통 및 물류 운용체계, 100% 신재생에너지 기반의 전기차 운영, 전력망 및 에너지저장장치(ESS) 등 전기이동성 도시에 대한 연구를 진행 중이다. 각 분야 기술들의 성공적인 융합과 효과적 운영을 통해 ‘전기이동성 도시(Electro-mobile city)’ 구축을 목표로 한다. 

에너지 자원의 유한성을 의식하지 않고 생활의 풍요로움을 추구하던 시대는 종말을 고하고 있다. 에너지의 지속 사용에 한계가 있다는 인식이 자리 잡으면서 사람들의 생활에도 변화가 찾아왔다. 지구환경과 에너지 위기에 대한 사회 인식이 재고되면서 스마트시티가 그 대안으로 주목받고 있다.

그동안 기술적 관점에 중심을 두고 진행돼 온 논의가 수요자를 중심으로 한 비기술적인 논의, 즉 고객가치의 창조와 공급망 관리, 커스터머 인게이지먼트로 옮겨갔고, 나아가 제도와 규제에의 대응을 중시하는 논의 단계에 이르렀다. 이로써 스마트시티는 기존의 계획, 실증 단계를 지나 비즈니스 모델을 구축해 이행하는 단계로 넘어가고 있다.  

 

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