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

충전인프라 모델 제안 - 에너지 자립호 모델 ⑥

4.태양의 섬(Island in the Sun) 케이스 리뷰

테슬라와 솔라시티는 섬 전체 전기를 태양광 패널과 에너지저장장치(ESS)인 파워팩으로 공급하는 에너지자립섬인 ‘태양의 섬(Island in the Sun)’을 태평양 한 가운데 만들었다. 태평양 한 가운데 5개의 섬과 2개의 산호섬으로 이루어진 미국령인 아메리칸 사모아의 타우(Ta’u) 섬으로, 전체 소비 전력의 거의 100%를 태양광 에너지를 통해 공급할 수 있게 되었다고 한다. 현재 이곳에는 600여 명의 주민들이 살고 있는데, 그 동안은 배로 들여 오는 디젤 연료를 통한 발전기로 전력을 만들어 왔다. 연료 운송을 위한 시간과 비용 부담이 클 수 밖에 없다는 것은 쉽게 알 수 있으며, 그 조차도 기상이 좋지 않다면 연료 운송도 쉽지 않았을 것이다.

이 프로젝트를 위해 솔라시티는 한 장당 약 260W가 발전되는 5,328장의 태양광 패널을 설치해 약 1.4MW 용량의 발전 시스템을 구축했고, 테슬라는 전기 저장을 위해 100kWh 용량의 산업용 ESS인 파워팩 60개를 이용해 6MWh 용량의 에너지저장장치를 설치했다. 이 모든 시스템이 단 1년 만에 구축되었다고 한다.

타우섬은 일조량이 풍부해 섬 주민이 사용할 수 있는 충분한 전기를 생산할 수 있으며, 파워팩에 저장된 전기로 유사시 약 3일 정도는 버틸 수 있다고 한다. 태양만 충분하다면 파워팩을 완충하는데 7시간 정도 걸린다고 한다. 이 시스템으로 연간 414,500리터의 디젤 연료를 절약하게 되어, 600명의 섬 주민이 부담해 왔던 엄청난 금전적 부담도 사라지게 됐다. 이 프로젝트는 아메리칸 사모아 경제 개발 기관, 환경보호국, 내무부가 자금을 지원해 진행되었다.

테슬라와 솔라시티의 이번 에너지자립섬 구축 시도는 상당히 의미가 크다. 타우섬은 풍부한 일조량이 보장되고, 따뜻한 기후로 냉난방이 크게 필요하지 않아 전력 소비량이 크지 않은 최적의 조건이라고 할 수 있기 때문이다. 타우섬의 케이스를 바탕으로 어느 정도 조건만 허락된다면 이보다 더 많은 사람이 살고 있는 더 큰 섬에도 유사한 시스템의 적용이 가능할 것이다. 화석 연료 사용을 줄여 환경 오염 물질 배출도 줄이고, 연료 비용 및 공급 불안 등의 다양한 문제도 해결할 수 있는 멋진 시스템이라고 할 수 있다.

충전인프라 모델 제안 - 에너지 자립호 모델 ⑤

3.솔라시티(Solarcity) 사업모델 리뷰

솔라시티는 태양광 리스(대여) 사업이라는 사업모델을 세계적으로 활성화시킨 대표기업이다. 2006년 7월 델라웨어에서 설립되어 태양광 발전시스템을 개인 및 법인고객에 맞게 디자인하고 설치해 주는, 리스 또는 판매하는 업체이다. 실제로 주택 태양광 발전은 설치만 하면 장기적으로는 대부분 이득이다. 하지만 일반 소비자들은 상당한 초기 비용 지불의 부담으로 태양광 설치를 꺼려했다. 그에 대한 해결책으로 제시된 방법이 태양광 대여 사업이다.

집주인이 자신의 집 지붕에 태양광을 설치하고자 하는 의사를 보이면, 솔라시티는 투자 받은 자체 자본과 금융권 대출 자본을 바탕으로 초기 설치자본 및 태양광 자재비용을 전부 지불한다. 그리고 집주인은 태양광 발전을 통해 발전된 전기의 양 만큼의 전기료를 지역 발전업체가 아닌, 솔라시티에 지불한다. 당연히 그 금액은 기존의 전기가격에 비해 현저히 저렴하고, 집주인이 솔라시티에 추가적으로 태양광 발전 자재 대여비를 지불하고 나서도 여전히 이익이 발생하는 수준이다. 계약은 20년동안 지속되고 그 기간 내의 전기세는 변하지 않으며 20년 뒤 계약은 종료된다.

2007년 시작된 이 아이디어는 지금은 세계적으로 받아들여진 사업모델이지만 그 당시에는 굉장히 혁신적이고 리스크가 큰 모델이었다. 그 리스크의 핵심은 결국 ‘빚’이었다. 장기적으로 보면 회사는 큰 이익을 얻겠지만 당장의 자본으로 따지면 사업이 확장될수록 회사가 가진 부채는 늘어나게 되기 때문이다. 게다가 그 당시에는 지금보다 태양광 자재 가격도 꽤나 높았다. 실제 테슬라와 스페이스X의 CEO인 ‘일런 머스크’가 뒤에서 관여하지 않았다면 솔라시티의 이 사업모델은 실패했을지도 모른다.

현재 솔라시티는 미국 내 시장점유율 25%의 주택 태양광 설치기업 1위로 이미 19개 주에 217,000명 이상의 태양광 서비스 이용고객을 보유하고 있으며, 920~1,000MW의 발전량을 지니고 있다. 사업모델도 태양광 대출, 태양광 대여, 분산전력 등 태양광 관련 업계 전역을 섭렵 중이다. 최근에는 튀지 않는 반영구적인 수명의 태양광 지붕 타일인 ‘솔라 루프(Solar Roof)’를 공개하며, 테슬라에서 생산하는 ESS인 파워월 2와 결합한 원스톱 태양광 발전·저장 제품으로까지 영역을 확대하여 E-Prosumer 사업자로의 확장을 진행 중이다. 14kWh 용량의 파워월 2는 5,500달러이며 설치비는 1,500달러이다. 솔라 루프는 2017년 여름 출시를 목표로 하고 있으며 약 20%의 효율을 가지고 있어, 기존 솔라시티의 고효율 태양광 패널(약 22%)에 비해 2% 정도 효율이 떨어지지만 지속적으로 개선 중이다.

충전인프라 모델 제안 - 에너지 자립호 모델 ④

2.신재생에너지와 에너지저장장치의 융합 전망

ESS는 사용하고 남은 에너지를 저장하여 필요할 때 사용할 수 있도록 하는 장치로, 용량에 따라 소형, 중형, 대형 등으로 구분한다. 최근 태양광, 풍력 등 신재생에너지의 확산과 더불어 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)의 보급도 늘고 있으며, 특히 최근에는 태양광발전 시설이 설치된 가정에서 주중 잉여전력 저장용으로 가정용 ESS(냉장고와 비교해 일명 전장고라고도 불림) 설치가 확산되고 있다. ESS가 설치된 가정은 태양광발전이 가능한 주중에 사용하고 남은 전기를 저장했다가 야간이나 흐린 날에 사용할 수 있으며, 더 나아가서는 잉여전기를 중앙 전력시스템을 통해 판매도 가능하다.

한 달에 평균 450kWh의 전력을 사용하는 가정을 생각해보자. 이 가정이 태양광 임대사업을 통해 6kW급 태양광 패널을 설치했다고 하면, 하루 일조시간을 5시간 정도로 계산해 하루에 30kWh의 전력 생산이 가능함을 알 수 있다. 한 달이면 약 900kWh의 전력이 생산된다. 일상에서 사용하는 450kWh의 전력을 소모하고도 50%인 450kWh의 전력이 남게 된다. 만약 별도의 ESS를 가지고 있지 않다면 발전되는 순간 모두 그대로 사라지는 에너지이다. 기본적으로 전기는 저장되지 않는 휘발성이라는 특성을 갖고 있기 때문이다. 하지만 15kWh 용량 수준의 가정용 ESS를 가지고 있다면, 그리고 이 가정이 전기차를 가지고 있다면, 이야기는 조금 달라진다.

낮 시간 동안 사용되고 남은 에너지는 ESS에 차곡차곡 쌓일 것이다. 발전용량과 사용용량을 비교해보면 더 이상 태양광 발전이 불가능한 저녁 시간에도 ESS는 완충 상태로 이용이 가능할 것이다. 이 15kWh의 전력을 심야까지 이용하고, 퇴근 후 전기차의 배터리 충전을 위해서 사용할 수 있다. 하루 평균 60km를 이동하는 운행 패턴을 가지고 있다면 약 10kWh 가량이 전기차 충전을 위해서 사용될 것이다. 아침이 되고 태양이 다시 나타나면 태양광 충전은 다시 시작된다. 이상적인 이야기처럼 보일 수도 있지만, 지금의 현실에서 얼마든지 가능한 에너지자립호가 되는 것이다. 이처럼 신재생에너지와 ESS의 융합, 특히 가정용 ESS는 신재생에너지의 활용도를 높이고 효율성을 극대화하기 위해 필수적인 시스템이다.

전세계 가정용 ESS 시장은 아직까지 초기 단계이나 태양광발전 보급률이 높고 가정용 ESS에 대한 정부지원이 적극적인 유럽, 일본, 북미 시장을 중심으로 빠르게 성장하고 있으며, 당분간 성장률은 더욱 확대될 전망이다. 2014년 기준 전세계 가정용 ESS 시장규모는 215MWh였으나 10년 후인 2024년에는 16,713MWh로 80배 가까이 성장할 것으로 예상하고 있다. 특히, ESS용 배터리 시장에서 국내 기업인 LG화학과 삼성SDI의 세계시장 점유율이 40%를 상회하고 있어 더욱 기대가 되는 분야이다.

충전인프라 모델 제안 - 에너지 자립호 모델 ③

1.국내 태양광 대여사업 동향

태양광 대여사업이란 가정에 태양광 설비를 설치 및 대여해주고 주택 소유자로부터 대여료를 7년간 징수하는 민간 중심의 태양광 발전 보급 사업이다. 소비자는 태양광 발전을 통해 일부 전기를 사용함으로써 전기요금을 줄일 수 있고, 매월 일정한 대여료를 지불하면 된다. 초기 비용 부담 없이 태양광 설비를 설치할 수 있다는 장점이 있다. 태양광 대여사업으로 정부에서는 신재생 에너지로 인한 발전 비율을 높일 수 있으며, 여름철에는 블랙아웃의 해결책 중 하나가 될 수도 있다.

국내 태양광 대여사업은 2013년 시범 사업을 시작한 이래로 2015년부터는 사업대상이 공동주택으로까지 확대되면서 목표량(5,000 가구)보다 많은 8,796 가구에서 설치했으며, 총 설치 가구 수는 10,862 가구가 되었다. 2016년에도 10,000 가구 정도를 더 신청 받아 누적가구수 20,000 가구 달성을 목표로 하였다. 만약 20,000 가구에 3kW 태양광 발전설비가 설치되면 하루 일조 시간을 5시간으로 계산하여 하루에 약 300MWh의 전력이 생산된다. 이 수치는 CO₂ 배출량 기준 약 135.5t에 해당되며, 1년간 약 50,000t의 탄소 배출량이 절감되는 효과를 나타낼 것이다.

태양광 대여사업을 신청하기 위해서는 우선 전기사용량 및 대여조건을 확인하고, 대여사업자에게 개별 신청하면 초기비용 없이 태양광을 설치할 수 있다. 지원대상은 단독주택의 경우 최근 1년간 월 평균 전력사용량이 350kWh 이상 사용한 가구이고, 공동주택의 경우는 공용전기 전력 사용량 기준 세대별 월 평균 400kWh 이하인 아파트이다. 설치용량은 단독주택의 경우 월 평균 전력사용량이 350~599kWh 이내면 3kW를, 600kWh 이상이면 9kW 내외가 설치 가능하다. 공동주택의 경우는 설치면적에 따라 동당 10kW~30kW 내외로 설치가 가능하다.

4인 기준의 단독주택이 월 평균 450kWh의 전기를 사용하는 경우, 3kW 용량의 태양광을 대여했을 때 설치 전 전기요금 109,960원에서 설치 후 19,560원으로 전기요금을 절약이 가능하다. 월간 대여료 70,000원을 납부하고도 20,400원의 이익을 얻을 수 있다.

공동주택의 경우 2015년 7월에 태양광을 설치한 신대방 현대 힐스테이트 아파트는 총 880세대에 태양광 발전시설을 통해 102.6kW의 전력을 생산하면서 장비 대여료를 지불하고도 약 80만원까지 공용전기요금을 절감하였다. 대여기간은 7년이며 이후에는 아파트 소유가 된다.

태양광 대여사업자는 기본적으로 소비자에게 태양광 설비를 대여해주고 대여료를 받아 수익을 창출한다. 현재 태양광 모듈의 비용은 평균 1kW당 200만원 정도여서 3kW 모듈을 설치하기 위해서는 600만원의 투자자본이 필요한데, 3kW 태양광 모듈의 월 대여료가 7만원이므로 약 5년에서 7년 후에야 수익성이 발생하게 된다.

태양광 대여사업자는 대여료 이외에도 신재생에너지 포인트(REP, Renewable Energy Point)를 한국에너지공단으로부터 발급받아 발전사 등에 판매함으로써 판매수익을 달성하기도 한다. 신재생에너지공급의무화제도(RPS, Renewable Portfolio Standard)에 따라 500MW 이상의 발전설비를 보유한 발전사업자들은 발전량의 일정비율을 의무적으로 신재생에너지를 이용하여 공급해야 하는데, 의무량을 달성하기 위해 대여사업자로부터 REP를 구입한다. 현재 에너지공단에서 REP를 1kWh당 213원을 담보하여 1MWh당 약 20만원에 거래가 되고 있으므로 만약 20,000 가구에 3kW 태양광 모듈이 설치된다면 월간 18억 원에 해당하는 포인트가 발생한다. 국내 태양광 대여사업자가 8곳이므로 기업당 월 2억 이상의 수입이 가능하다는 계산이다. 물론 이 계산은 17개에 달하는 발전사업자들이 RPS로 인해 이 포인트를 모두 구입할 필요성이 있을 때의 이야기이다. 2014년 RPS로 인해 발전사에서 추징된 금액은 500억 원에 가까웠으나, 2015년에는 그에 크게 못 미치는 2억 5000만 원이었다.

충전인프라 모델 제안 - 에너지 자립호 모델 ②

에너지 자립호형 충전소는 초기 단독주택을 중심으로 기획되어야 할 것이다. 우리나라 대부분의 주거형태인 공동주택은 단기간에 신재생의 활용이나 전기차 충전소의 설치가 쉽지는 않은 상황이다. 이는 공동의사결정에서 나타나는 이기심이 가장 넘기 힘든 산이 될 것이기 때문이다. 내가 갖고 있지 않은 전기차에 대한 배려나 내가 쓰지 않는 수준의 전력량을 위한 신재생에너지 설치비용을 지불하면서까지 공공적 차원에서 찬성하는 것은 쉬운 일이 아니기 때문이다. 그런 이유로 초기의 에너지 자립호형 충전소는 스스로의 차량을 위한 단독주택 혹은 최소규모 공동주택을 대상으로 해야 할 것이다.

단독주택의 에너지 자립호 모델은 전기차의 구입과 연계하여 구상할 수 있다. 전기차를 구매하고 단독주택에 거주하는 구매자에게 자체충전 시스템으로 자립호 모델을 추천하는 방안이 될 것이다. 미국의 테슬라가 제공하는 모델에 기준하여 투자비용을 산출해 보면 한국의 태양광 임대 사업자의 투자비는 3kW 용량 기준으로 600만원이다. 이 태양광 에너지를 저장하는 테슬라의 14kWh 파워월2 가정용 ESS는 가격이 약 600만원(5,500불)에 설치비가 200만원(1,500불) 수준으로 태양광 패널 가격을 포함하면 1,400만원의 투자비가 필요하다. 투자비의 중복성을 감안하면 약 1,200만원 정도를 생각할 수 있다. 전기차를 구매하는 고객이 이 제안을 수락할 경우, 전기차 사용자는 자체 충전시스템을 갖게 된다. 문제는 충분한 전기에너지의 확보가 가능할 것 인가이다.

한국의 일조량을 보면 2015년 기준 경북 영덕지역이 연평균 2,550시간으로 가장 많았으며, 제주지역이 연평균 1,854시간으로 가장 적은 일조시간을 갖는다. 대략 평균 2,200시간으로 하루 약 6시간 정도의 일조량인데, 이에 태양광 패널에서 고려되는 종합효율계수(그늘, 먼지, 적운, 적설, 환경오염도, 태양광 모듈 표면온도를 통한 온도계수, 인버터 평균효율, 태양광 모듈 연결 배선 상태 등의 요인) 0.7을 적용하면 실제 일조량은 4.2시간 정도가 나온다. 이를 3kW 태양광 패널을 이용해 충전하면 ESS에 매일 밤 12kWh 수준의 전력이 충전된다. 12kWh의 전력은 일반적인 전기차의 연비(6km/kWh)를 고려하면 70km 이상 주행 가능한 전력으로 일반적인 직장인의 출퇴근이나 생활에는 충분할 수 있는 수준이다. 하지만 단독주택 소유자를 위한 자가 충전 솔루션인 완속충전기는 정부보조금 300만원을 감안하면 400만원의 투자비로 kWh 당 약 100원으로 충전이 가능하다. 비교해보면 아래와 같다.

	투자비	월 기본료	월 충전요금 (12kWh)
에너지 자립호	1,200만원	0원	3만원 (3% 이자비용)
완속충전기	400만원	1만원 (3년간 면제)	1만원 (3% 이자비용) 3.6만원 (3년간 50% 할인)

완속충전기에 대한 정부의 새로운 정책은 3년간 기본료 면제와 충전요금 50% 할인이어서 충전비용과 이자비용을 감안하면 완속충전기는 2019년까지 3년 동안은 월에 2만 8천원으로 에너지 자립호의 3만원에 비해 조금 저렴하게 이용이 가능하나, 이후에는 5만 6천원으로 거의 2배의 비용이 발생한다.

특히 태양자원이 증가하는 여름의 경우에는 에너지 자립호를 이용하면 더욱 효율적으로 전력을 사용할 수 있다. 평균에 비해 높은 일조량을 보이기 때문에 하루에 발생되는 전력의 양이 크게 증가하며, 이는 에어컨 사용시기와 맞물려서 기존 전력소비의 최상위 구간 전력 요금을 절감하는 효과를 주게 되어 예상되는 절감효과는 더욱 커질 것이다. 발전된 태양전력을 1차로 에어컨에 사용하고 남는 전기는 가정용 ESS에 충전하여 야간에 전기차에 충전하는 방식으로 최적화된 신재생에너지 활용방식이 성립되게 된다.

이 방식은 현재 태양광 대여사업에 전기차라는 효율적인 수요처가 늘어나고, 발전량이 많을 때를 위한 보조 배터리가 추가되는 모델이어서 기존 태양광 대여사업보다 매력적이다. 아울러 향후 전력재판매 모델이 성립하게 되면 전기차의 배터리는 V2G를 구현하는 핵심 수단이 될 것이다.

충전인프라 모델 제안 - 에너지 자립호 모델 ①

에너지 자립섬 프로젝트는 2016년 에너지신산업의 주인공이었다. 50여개의 기업이 참여했고 이 중 3개 섬이 선정되어 기 선정된 울릉도와 더불어 에너지 자립섬의 꿈을 키우게 되었다. 하지만 아직도 이 섬들의 에너지 자립을 위한 건설은 시작되지 않고 있다. 한전과의 PPA(Power Purchase Agreement) 계약이 아직 이루어지지 않고 있어 선정된 사업자들이 선뜻 투자를 하지 못하고 있는 것이다. 에너지 자립섬의 기본 계획은 신재생에너지와 ESS 그리고 기존의 디젤발전기를 결합하여 한 발짝 진보된 클린에너지 섬을 만들어보자는 의미였다. 육지에서 수입된 디젤유가 여전히 공급되어야 하므로 정확한 의미에서의 자립섬은 아니었다. 하지만 이를 자립섬이라 불렀다. 그 이유는 무엇일까? 북유럽에서 이미 이뤄지고 있는 자립섬의 맹아를 찾고 작은 성공경험을 만들어주기 위함이었을 것이다.

이런 에너지 자립섬의 개념이 충전소에서도 만들어지고 있다. 테슬라는 정확하게 에너지 자립호라는 개념을 쓰고 있지 않지만 새로운 태양광 패널(솔라 루프, Solar Roof)과 가정용 ESS인 파워월2(Powerwall 2)를 소개하면서 4인 가족 기준의 에너지 소비를 해결할 수 있다고 발표했다. 물론 태양의 자원이 충분한 미국 특정지역의 예이겠지만 에너지 자립호의 개념이다. 물론 이 집(호)은 전력시스템에 연결되어 있다. 진정한 자립호라면 이 연결을 끊을 것이고 그 결과 전력시스템에 연결되었기에 지불하는 기본요금도 내지 않을 수 있을 것이다. 하지만 여전히 연결되어 있다. 특정 계절에는 태양자원이 적을 수도 있고, 또 에너지를 축적하는 ESS인 파워월2가 고장 날 수도 있기 때문이다.

그렇다면 이 테슬라의 태양광 패널과 파워월2를 설치한 가구가 테슬라의 보급형 전기차인 모델3를 가지고 있다면 어떤 일이 벌어질까? 이론적으로 태양광 패널을 통해 파워월2에 축적된 전기에너지를 가장 쉽게 사용할 수 있는 수요대상은 전기차인 모델3이다. 심지어 (아직 알려지지는 않았지만) 모델3가 파워월2에 접속되어 있다면 태양자원의 직접 충전도 가능할 것이다. 즉, 이 가구의 자동차를 활용한 생활반경이 충분히 크지 않다면 태양자원을 활용한 신재생에너지 충전소가 집안에 존재하게 되는 것이다. 만약 여름에 불볕더위가 계속되다 가정하면 14kWh 용량의 파워월2는 몇 시간이면 완충상태(국내에 가장 보편적인 3kW 태양광 패널을 이용해도 5시간이면 가능)에 이르게 될 것이다. 물론 이를 대비하여 ESS 용량을 증설할 수도 있지만 대신에 모델3가 파워월2에 접속되어 제 2의 ESS 역할을 할 수 있다면 우리는 추가적인 44kWh의 저장용량(테슬라 모델3의 배터리 용량은 44kWh와 66kWh 두 가지이다)을 갖게 되는 것이다. 즉, 에너지 자립호 충전소는 태양자원 에너지를 하나도 남김없이 축적할 수 있는 새로운 개념의 V2G를 구현할 수도 있다는 것이다.

에너지 자립호형 충전소는 이런 맥락에서 한국과 같이 태양자원이 부족한 지역에서 이 자원을 극대화할 수 있는 솔루션이 될 수 있을 것이다. 에너지 자립섬의 디젤발전기처럼 기존의 전력시스템에 이미 연결되어있으므로 태양자원이 부족할 때의 문제는 거의 발생하지 않을 것이고, 태양자원이 충분할 때는 생산된 모든 자원을 활용할 수 있는 기회가 될 것이다. 지난 한국의 불볕 여름을 생각해보면 이러한 가능성을 충분히 예측할 수 있을 것이다.