농업용 전기차 사업모델 제시 ④

3.배터리 리스 모델 제안

4) 배터리 IoT 플랫폼

배터리를 고체연료의 형태로 본다면 다양한 활용 및 부가적인 서비스의 개발을 위해 배터리 Unit 각각을 독립적으로 관리하고 실시간으로 상태를 체크해야 할 필요가 있다. 이를 위해 농업용 전기차를 위한 배터리 Unit에는 각각을 독립적으로 구분할 수 있는 배터리 USIM과 전기차의 특징에 맞는 과금을 위한 스마트 미터기로 구성된 배터리 IoT 플랫폼이 필요하다. IoT 플랫폼을 통해 원격지에서 각 배터리 Unit의 상태를 실시간 확인이 가능하다.

 

 

배터리 USIM은 BMS와 연동하여 실시간으로 배터리 팩의 충전 상태(SoC)와 건전도 상태(SoH)를 비롯해 다양한 정보들을 확인할 수 있다. 이를 바탕으로 교체 프로세스 등도 실현이 가능하게 된다. 농업용 전기차는 농업용이라는 특징으로 인해 배터리 소모가 상당히 클 것이다. 하루 종일 작업을 진행해야 할 농부들이 3~4시간마다 방전된 배터리로 인해 충전소를 찾거나 충전을 위해 긴 시간을 낭비해야 한다면 농부들은 농업용 전기차를 멀리하게 될 것이다. 하지만 배터리 방전 전에 미리 완충된 배터리가 작업장에 도착해 손쉽게 교체하여 시간 낭비 없이 원하는 시간만큼 작업을 지속적으로 유지할 수 있다면 농민들의 농업용 전기차에 대한 만족도는 충분히 올라갈 것이다.

배터리 USIM은 각각 사용자 ID라고 할 수 있는 고유번호를 가지고 있다. 또한 공공, 개인, 가게 등을 포함한 모든 전기차 충전기 역시 고유 충전기 ID를 가지고 있을 것이다. 만약 농민이 농업용 전기차를 임의의 충전기에서 충전을 한다면, 스마트 미터 기능을 통해 어느 충전기에서 누가 얼만큼 충전했는지 실시간 확인이 가능하기 때문에 배터리 충전 요금에 관한 문제들이 손쉽게 해결될 것이다.

배터리 USIM과 BMS는 기능적으로 유사하다고 생각할 수도 있지만 근본적으로 다른 역할을 수행한다. BMS는 단순히 연결되어 있는 물리적 배터리 셀에 대하여 전압, 전류, 온도 등을 측정하여 충전 용량, 수명 등 배터리 상태와 관련된 정보들을 모니터링해서 과충전이나 방전 혹은 전압 변동으로 위험한 상황이 발생하기 전에 제어 신호를 보내는 역할을 수행하는 시스템이다. 그에 반해 배터리 USIM은 BMS의 상위 개념으로 다양한 제조사에서 생산한 배터리 셀들을 손쉽게 연동하여 하나의 배터리처럼 사용할 수 있도록 개방형 시스템을 제공해주며 각각의 셀들의 정보를 IoT시스템을 통해 원격지에서 모니터링하여 보다 적극적인 관리가 가능하도록 해주기 위해 필요한 시스템이다. 더불어 고유번호의 인식 기능을 통해 과금 및 보안 등의 처리도 스마트하게 가능하다.

5) 지자체

농업용 전기차가 실제 농민들에게 보급되고 추후 확산이 되려면 지자체의 다양한 정책 지원이 필요하다. 특히나 농민들의 수용가능성을 높이기 위해서는 농업용 전기차의 낮은 공급가격의 설계가 필수적이다. 농업용 전기차에 적용이 가능할 것으로 판단되는 보조금에는 정부의 전기차 보조금을 비롯해 기존에 농가에 제공되던 농기계 보조금과 면세유 지원금 그리고 지자체의 전기차 보조금 등이 있다.

현재 정부 및 지자체의 전기차 지원금은 일반 전기차에만 활용이 가능하기 때문에 농업용 전기차에는 활용이 불가능한 상태이다. 이를 위해 규제 Free Zone 등을 통한 규제 특례 부여 등에 대한 검토가 필요한 상황이다. 농업용 지원금의 경우는 가구당 정부 농기계 보조금이 약 200~300만원 활용 가능하며 정부 면세유 지원금 역시 300~500만원 정도 대체가 가능한 것으로 파악되고 있다.

농업용 전기차는 기존의 농기계와 달리 석유 연료를 사용하지 않기 때문에 정부에서 지원하는 면세유 지원금을 받을 수 없다. 하지만 만약 농업용 전기차에 농업용 전기요금을 적용 가능하도록 조정하면, 면세유 지원금과의 상계도 가능할 것으로 예상된다.

이들 다양한 지원금을 통해 농업용 전기차의 공급가격을 낮춰 농민들의 수용가능성을 높인다면 보다 수월하게 보급이 가능할 것이며 이를 바탕으로 지역 경제의 특징에 적합한 확산 계획이 수립 가능하다면 농업용 전기차 산업은 보다 안정적으로 지역 내에 정착이 가능할 것이다.

6) 전력회사

전기차 보급을 위해 가장 우선적으로 이루어져야 하는 것이 배터리 충전 인프라를 구축하는 것이다. 전력회사는 이를 위해 적극적으로 충전 및 다양한 부가서비스 인프라 구축에 힘써야 한다. 농업용 전기차의 경우는 전기차 충전소를 한정된 지역에 집중시킬 수 있다는 장점이 있다. 따라서 전력회사는 제한적인 환경에서 전기차 충전 인프라를 비롯한 부가서비스 인프라를 사전에 시험 운행해볼 수 있다는 장점도 가질 수 있다.

 

전력회사는 농업용 전기차 충전소를 전기의 이동과 유입이 용이한 특정 배전 피더나 변전소 등에 설치할 수 있다. 배전 피더를 활용한다면 농지 및 농협 등에 가까운 위치에 건설이 가능하며 농업용 전기차의 비활용 시기에는 배터리를 배전품질 관리용 ESS로 활용할 수 있다. 실제 농민들이 농기계를 주로 활용하는 농번기는 1년 중 2달 내외로 춘계와 추계의 Off-peak 시즌이기 때문에 하계 및 동계가 Peak 시즌인 전력회사는 나머지 기간 동안 배터리를 배전용 ESS로 활용이 가능하다. 그리고 변전소를 활용한다면 초고속 대용량 충전관리에 대응이 가능하기 때문에 배터리 교체 프로그램과 같은 부가서비스 등으로도 활용이 가능하다.

7) 배터리 리스(Lease) 모델

배터리 리스 모델에서 농업용 전기차의 배터리는 전력회사가 소유의 주체가 된다. 전력회사는 이 배터리를 농민들에게 저렴한 비용으로 장기 리스를 하는 것이다. 전기차에서는 일반적으로 배터리 비용이 전기차 가격의 절반 가까이를 차지하기 때문에 일단 배터리가 전력회사의 소유라면, 농업용 전기차의 가격은 절반 가까이로 떨어지게 된다. 거기에 다양한 보조금을 적용하면 농민들은 저렴한 가격으로 농업용 전기차를 구매할 수 있게 된다. 이는 농업용 전기차의 보급에 있어서 가장 중요한 요소이기도 하다.

만약 배터리 가격이 1,000만원이라고 가정하면, 전력회사는 500만원의 가격으로 농민들에게 10년 장기 리스를 할 수 있다. 농민 입장에서는 1,000만원짜리 배터리를 10년에 500만원 즉 1년이 50만원으로 실제 사용하는 2개월동안 달에 25만원씩만 지불하면 되기 때문에 가격 부담을 상당히 줄일 수 있게 된다.

반대로 전력회사는 1년 중 Off-peak 시즌인 2개월 정도만 농민들에게 배터리를 임대하면서 배터리 가격의 절반의 금액을 임대료로 받게 되고, 추가적으로 배터리 충전을 통해 전력 사용량 증가라는 이익까지 얻을 수 있게 된다.

 

다음은 배터리 리스 모델과 각종 지원금의 적용을 통한 농업용 전기차 구입 비용을 가상으로 모델링 해본 결과이다. 일반 농가에서 사용하는 28마력 트랙터를 기준으로 농업용 전기차의 기본 공급가격을 1,800만원 정도로 가정하고 위에서 언급한 각종 지원금과 전력회사의 배터리 리스 비용을 적용하면 아래와 같다.

 

 

정부 농기계 지원금 200만원, 지자체의 전기차 지원금 500만원, 전력회사 배터리 리스 지원금 500만원을 모두 포함하면 농민이 1,800만원짜리 농업용 전기차를 구매하기 위해 지불해야 할 자기 부담금은 600만원이다.

일반 농가에서 일 년 중 실제 트랙터를 사용하는 시간은 약 230시간 정도이다. 이 때 소비되는 경유의 양은 1,288리터로, 이 중 절반에 대해서는 면세유 혜택을 받고, 나머지 절반은 일반 경유를 구입하여 사용한다. 이 때 월 연료 비용으로는 117,959원이 소요된다. 연간으로 계산하면 약 140만원 정도이다. 반면 농업용 전기차를 연 230시간 사용한다고 가정하면, 소비 전력의 양은 4,804kWh이다. 만약 이를 농업용 전기로 공급받을 수 있게 된다면, 월 기준 전기 요금은 11,860원이며 마찬가지로 연간으로 계산하면 전기 요금은 약 14만원이다. 즉, 농민들은 600만원의 구입 비용으로 연간 120만원 이상의 에너지 비용 이익이 가능한 것으로 계산된다.

 

이미 도쿄의 거리에는 ‘테슬라 택시’가 운행 중이다. 이는 홍보용이 아닌 “경제성을 고려한 택시 회사들의 자발적인 선택”이라는 것이 테슬라 관계자의 설명이다. 현재 일본은 시장의 수요뿐 아니라 정부의 지원, 탄탄한 인프라가 뒷받침되어 있다. 국내에도 테슬라와 전기차에 대한 관심이 높아지고 있지만 아직은 전기차 인프라가 열악하고 정부의 지원이 부족하다. 이러한 상황에서 농업용 전기차는 좋은 시발점이 될 수 있을 것이다.

농업용 전기차 관련 국내 기술 보유 기업들

전기차는 일반적으로 내연기관 자동차에 비해 10% 수준의 약 3,000여개의 부품 개수를 가진다고 한다. 하지만 가장 중요한 핵심 요소는 배터리와 모터이며 그들을 관리하고 제어하는 인버터/컨버터 모듈과 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)도 중요한 핵심 요소이다. 국내의 전기차 기술 수준은 전반적으로 선진국 대비 다소 격차는 존재하지만 큰 기술적 차이는 보이지 않는 수준이라고 한다. 하지만 상대적으로 배터리 관련, 특히 리튬이온 배터리 관련 기술은 세계적인 수준으로 평가 받고 있다. 국내 전기차 기술 관련 기업들은 완성차를 만드는 기업들과 특정 부품을 만드는 기업들로 나뉘어 진다.

 

우리나라의 전기차 배터리 기술은 세계적인 수준으로 평가 받고 있다. LG화학, 삼성 SDI, SK이노베이션 등이 시장을 선도적으로 주도하고 있으며 작년 한해 동안 원통형/각형/파우치형 등 소형전지 위주의 리튬이온 배터리 시장에서는 총 12억셀 정도를 생산하였으며, 리튬이온 전기차 전용 배터리는 총 1200MWh의 배터리를 생산하였다. 하지만 지속적인 투자와 설비 시설의 확장으로 2018년 정도에는 그동안 열세였던 일본과 중국을 추월해 8,100MWh 정도의 전기차 전용 배터리 생산이 가능할 것으로 예상되고 있다. 하지만 한국과 일본의 전지산업 공동화 현상에 대한 우려도 존재하고 있다. 그간 비용 절감과 거대시장 접근성을 위해 중국으로 생산기지를 옮김에 따라 오히려 자국 내 생산 경쟁력은 쇠퇴할 수 있다는 분석이다. 이미 중국에 합적법인 형태로 생산거점을 확보한 상태에서 기술 유출에 대한 우려와 전문인력의 유출, 취업 불안 등의 장기적인 악재들도 존재하고 있다.

 

BMS 분야에서는 케피코(Kefico), 파워로직스(PowerLogics), 넥스콘테크놀로지(Nexcon Technology), 이렌텍(Elentec), 레오모터스(Leo Motors) 등이 생산 및 개발에 참여하고 있다. 파워로직스는 전기자전거용을 시작으로 전기차용 BMS를 생산하고 있으며 삼성 SDI와 LG화학 등에 제품을 공급하고 있다. 레오모터스는 리튬폴리모 배터리와 BMS 분야에서 월등한 기술력을 바탕으로 전기차 사업을 주도하고 있는 업체이다. 일본 자동차 부품 상사인 글로벌커머스와 함께 중고 버스를 전기차로 바꾸는 개조 키트를 일본 시장에 수출하기도 하였으며 현대차의 24인승 버스를 고속 전기차로 개조해 시속 110km/h의 속도로 도로주행 시험에 성공하기도 하였다. 케피코는 현대/기아차의 자회사로 모회사에 BMS를 제공하고 있다. 우리나라의 BMS 기술 수준은 선진국 대비 약 90% 수준으로 평가하고 있는데 제어 기술의 발달로 제품의 설계 및 생산 기술면에서는 큰 차이가 없지만 부품과 최종 품질에서는 다시 경쟁력이 떨어지는 것으로 분석하고 있다.

 

얼마 전 있었던 2015 서울모터쇼에서는 조그만 트럭 하나가 관람객들의 인기를 끌었다. 국내 전기차 제조 업체인 코니자동차에 내놓은 소형 픽업트럭인 TX-500e으로 전기차와 트럭이라는 특징에 귀엽고 아기자기한 외형을 가지고 있다. 특히 스페이스 프레임 구조를 채택하고 외장에 복합 플라스틱을 사용해 무게를 줄이고 차체강성을 확보하면서 공간효율성을 높인 것이 특징이었다. 게다가 크기는 경차 규격에 맞춰 경차 해택도 받을 수 있다고 한다. kWh 당 연비는 약 8km 정도로 23kWh와 39kWh의 선택 가능한 배터리 용량으로 최대 310km를 주행 가능며 최고속은 약 120km/h 라고 한다.

 

국내 농기계 대표 생산업체인 대동공업은 지난 5월 세계전기자동차 전시회인 EVS28에 현재 개발 진행 중인 전천후 컴팩트 트랙터인 CK 시리즈의 전기차 버전인 CK350EV와 다목적 운반 차량인 전기 UTV(Utility Terrain Vehicle)을 발표하였다. CK350EV는 주행과 작업용 두 개의 모터를 가지고 있어 주행 중에도 독립적으로 작업이 가능하며 35마력에 무선 조정도 가능하다고 한다. 완충 시 최대 45km를 주행 가능하다고 한다.

클렘스는 2013 국제그린카 전시회에 다양한 농업용 전기차를 소개했는데 대형 운반차, 승행/보행 겸용 다목적 전동 운반차, 특수 목적용 전동 운반차 등 용도에 따라 다양하게 선보였다. 그 중 4륜 전동운반차인 'SSEED 3000'은 전동차 전용 변속기인 SP MISSION을 장착해 속도와 등판력을 기존 자동차 대비 약 30% 이상 향상시키고 배터리 소비량을 줄였으며 주행 중에 클러치 없이도 변속이 가능하다고 한다.

 

LS엠트론은 디젤 하이브리드 트랙터를 개발하였다. 기존 디젤 모델 대비 절반 크기의 디젤 엔진을 사용하고 강한 동력이 필요한 경우에만 전기모터가 동작하는 방식으로 약 30% 정도의 연비 향상이 있다고 한다. 원래 하이브리드는 기존 디젤 엔진에 추가로 배터리와 모터 등의 전기 구동부가 추가되므로 가격 상승이 큰 편인데, 이 모델은 디젤 엔진의 크기가 상대적으로 작아 차체 경량화와 원가 절감의 효과가 있어 실제 원가 상승이 크지 않다는 장점도 있다고 한다.