충전인프라 모델 제안 - 에너지 자립호 모델 ⑦

5.경제성 분석

4인 가구를 기준, 총 에너지 비용을 통해 간단히 가구 경제성을 분석해 에너지자립호 컨셉 사업모델의 가능성을 파악해보자. 소비자 입장에서 경제성이 확보된다면 충분히 가능한 모델일 것이다.

전체 에너지 소비량 중 주택용 에너지 소비량은 2012년 이후로 별다른 변화가 없는 추세이다. 이는 근래 인구 성장률이 마이너스에 가까워져 총인구의 증가도 거의 없는 상태이고, 주택용 전기요금의 누진제로 인해 전기 사용을 주저하기 때문이다. 2012년 기준, 한국의 1인당 전력 소비량은 1,278kWh이다. 4인 가구를 기준으로 월 사용량을 계산해보면 월 426kWh가 된다.

월 평균 450kWh를 사용하는 가구에, 일 이동거리가 60km인 1대의 휘발유 내연기관 자동차가 있다고 가정해보자. 월 450kWh를 이용할 때 전력요금은 기존 누진제를 적용하면 106,520원이다. 일 60km를 이동할 경우 월 에너지 비용은 225,000원(연비 12km/리터, 1,500원/리터)이다. 4인 가구 기준, 월 전체 에너지 비용은 331,520원이 된다.

	전기요금 (450kWh/월)	자동차 유지비 (60km/일)	합계 (원)
에너지 비용 (월)	106,520	225,000	331,520

이제 휘발유 내연기관 자동차를 전기차로 바꿔보자. 구입비용은 정부 및 지자체에서 지원하고 있는 보조금을 적절히 활용하면, 내연기관 자동차와 비교해 큰 차이가 나지는 않을 것이다. 전기차의 평균 연비가 6km/kWh 이므로, 하루에 60km를 주행하기 위해서는 10kWh의 전력이 필요하다. 충전요금은 환경부 기준요금으로 하며, 각종 할인 정책은 변동성이 크고 일시적이기 때문에 배제한다. 추가로 완속충전기를 집에 설치하기 위해서는 정부 보조금 300만 원을 제외하고 약 400만 원의 자기부담금이 필요하다. 완속충전기 설치비 400만원은 15년 만기 년 3% 이자로 금융권으로부터 대출을 받았다고 가정하면, 월 27,623원(원리금균등상환)이 추가된다. 하지만 현재 시행중인 완속충전요금 50% 할인이나, 급속충전요금 44% 할인 등이 적용되면 금액은 더욱 저렴해질 것이다. 이와 같이 계산하면 완속충전기를 이용할 경우는 충전요금 30,000원으로 월 164,143원이, 급속충전기를 이용할 경우는 충전요금 93,900원으로 월 200,420원이 된다.

	전기요금 (450kWh/월)	완속충전 (100원/kWh)	급속충전 (313원/kWh)	합계 (원)
에너지 비용 (월)	106,520	100*10*30=30,000 27,623 (대출금)	313*10*30= 93,900	164,143 (완속) 200,420 (급속)

이제는 태양광 패널을 설치해보자. 월 평균 450kWh를 사용하므로 보조금을 지원하는 방식인 주택지원사업이 아니라 태양광 대여사업을 통해 3kW급 패널을 설치한다.

구분	주택지원사업(보조금)	태양광 대여사업
설치 업체	183개 선정업체	8개 선정업체
설치 비용	약 450~600만원 (보조금 제외)	3kW 기준 일시불 약 500만원 대여료 5~7만원
AS 보증기간	3~5년	7년
보험	보험상품 없음	보험가입 의무화
발전량 보증	보증 없음	3,300kWh/년 보증
설치 용량	3kW 이하만 가능	3~9kW 설치 가능
참여 조건	전력사용량 450kWh 미만	전력사용량 350kWh 이상
인버터 교체	보증 기간 5년	보증 기간 7년

3kW급 태양광 패널 대여의 경우 업체별로 최대 70,000원의 대여료를 받거나 일시불로 500만 원 정도의 설치비(500만원을 대여기간인 7년동안 3%이자로 계산하면 월 67,000원 정도의 상환금액이 나온다)를 필요로 한다. 그리고 월 450kWh의 전력을 사용하는 가구의 경우 3kW급 태양광 패널을 이용하면 전력 사용 패턴에 따라 다소 차이는 있겠지만 일반적으로 20,400원 정도의 전기요금을 줄일 수 있다고 한다. 이 경우 완속충전요금을 고려한 전체 월 에너지 비용은 147,183원이 된다.

	전기요금 (원)	태양광 대여 (3 kW)	완속충전요금 (원)	합계 (원)
에너지 비용 (월)	19,560	70,000	57,623	147,183

마지막으로 효율적인 태양광 활용과 전기차 충전(한 여름 피크타임 때는 가능할 것이다)까지 고려하여, 가정용 ESS를 설치해 보자. 가정용 ESS는 테슬라의 파워월(7kWh 용량, 가격 3,500달러)을 기준으로 한다. 국내의 경우, 일조시간은 전국 평균 약 6시간 정도이며 태양광 충전 효율 계산을 위한 종합효율계수는 0.7정도여서 실제 충전이 가능한 시간은 4.2시간 정도로 계산할 수 있다. 3kW 급 태양광 패널을 이용할 경우 일 12.6kWh 전력 생산이 가능하며, 태양광 패널을 통해 발전된 모든 에너지를 전부 사용할 수 있게 된다. 아마도 일조시간 동안에 가정 내에서 사용하는 전력을 커버하면서도 남는 전기는 ESS에 저장이 가능할 것이다. 특히, ESS는 일반적으로 10년 동안 90% 이상의 수명을 보장하기 때문에 다양한 정책비용이나 친환경 보조금 등을 이용하면 저렴한 비용으로 장기임대가 가능한 사업모델도 가능할 것이다.

만약 월 임대료 10,000원 정도로 가정용 ESS(파워월)를 사용할 수 있다면, 태양광 발전을 통해 월 378kWh의 전력 생산이 가능하므로 전력망을 통해 추가로 필요한 전력의 용량은 72kWh가 된다. 72kWh에 해당하는 사용량은 전기요금 5,420원이 되어, 기존 모델에서의 전기요금보다 4,140원을 더 절약할 수 있게 된다. 게다가 태양이 강한 한 여름 피크타임(2016년 여름처럼)에는 더욱 많은 에너지를 저장할 수 있어 발생할 잉여전력을 전기차의 충전에도 사용할 수 있을 것이다.

	전기요금 (72kWh, 원)	ESS 대여 (7kWh, 원)	태양광 대여 (3 kW, 원)	완속충전요금 (원)	합계 (원)
에너지 비용 (월)	5,420	10,000	70,000	57,623	143,043

최종적으로 일 60km를 운행하는 1대의 차량을 가지고 있고 월 450kWh 정도의 전력을 소모하는 4인 가구를 대상으로, 다양한 사업모델 별 에너지 비용을 정리하면 아래와 같다.

	전력망+ 내연기관차	전력망+ 전기차(완속)	태양광 대여+ 전력망+ 전기차(완속)	태양광 대여+ ESS 대여+ 전력망+ 전기차(완속)
에너지 비용 (월)	331,520	164,143	147,183	143,043