미국 EV 충전 인프라 현황과 충전 수준 Level 1~4

미국의 EV 채택은 충전 인프라의 부족에 막혀 있고, 충전 네트워크와 충전 수준(Level 1~4)을 이해하는 것이 출발점입니다.

EV 충전 인프라는 전기차(EV)가 편리하고 믿을 수 있는 이동성을 갖도록 충전소와 충전 네트워크를 갖추는 기반 시설입니다. 이 글은 Digi International의 Senior Marketing Manager Jayna Locke가 December 16, 2021에 Digi 블로그에 쓴 글을 옮겨, 미국의 EV 인프라 현황과 충전 수준을 정리합니다.

미국 EV 인프라의 발전과 성장을 다룬 글의 대표 이미지입니다.

배경

EV 시장은 커졌지만 인프라가 못 따라갑니다

세계 전기차 시장은 지난 10년 동안 급격하게 성장했지만 EV 인프라는 어느 곳에서도 보조를 맞추지 못했습니다. EV는 2040년까지 전 세계 승용차 및 버스 판매의 대부분을 차지할 것으로 예상되지만, 미국의 채택은 다른 지역보다 뒤처져 있고 EV 인프라 부족이 이 추세에 큰 영향을 주고 있습니다.

미국에서는 지속 가능한 도시 건설을 포함한 지속 가능한 노력을 추진하려는 공적 조치가 이어져 왔습니다. 그러나 앞으로 전기차 사용이 늘어나려면 연방 세금 공제보다 더 많은 것이 필요합니다. 충전 인프라를 먼저 구축하면 운전자와 지역 경제가 EV 채택의 이익을 얻는 데 필요한 편리하고 믿을 수 있는 이동성이 따라올 것입니다.

지방 자치 단체, 인근 지역, 건축 단지, 고속도로, 심지어 외딴 지역까지 전기차 인프라 구축을 추진하면서, 미국뿐 아니라 전 세계가 큰 변화의 정점에 서 있습니다.

현황

충전소, 급속 충전, 전력망이 성장의 축입니다

전기 자동차 성장의 현재와 방향을 설명하는 이미지입니다.

운송의 지속가능성을 지지하는 많은 사람이 전기 자동차로의 완전한 변화를 바랍니다. 배기 가스 배출을 줄이고 대기질을 개선하려고 전기 자동차 구매에 대한 관심이 높아지고 있고, 미국 연방 지출도 도로, 교량 등 중요 인프라 정비의 일환으로 EV 인프라를 목표로 합니다.

EV에 대해 더 많은 지식을 가진 미국 성인은 EV 구매를 더 고려할 가능성이 높아, 광범위한 충전 네트워크 구축이 앞으로 훨씬 더 중요해집니다. 공공이든 민간이든 충전소는 EV 소유자가 다른 운전자와 같은 편리함과 이동성을 누리게 합니다.

충전기는 접근성이 좋아져야 할 뿐 아니라 네트워크도 규모에 맞게 관리할 수 있어야 합니다. 그러려면 충전소 건설과 스마트시티가 주도해 지역 전력망에 사물인터넷(IoT) 기술을 통합해야 합니다. 전략적 공공 투자로 미국은 EV 인프라를 더욱 발전시키고 지속적인 개선으로 확장할 수 있습니다.

• 충전소의 가용성: 미국에는 10만 개가 넘는 공공 충전기가 있습니다. EV 충전 인프라를 계속 개선하면서, 현 정부가 제안한 인프라 법안은 150억 달러를 써서 새 충전기를 5배 설치하는 것을 목표로 합니다.
• 급속 충전 기술: 최근 급속 충전 장치가 개선되어 EV는 많은 소비자 및 산업용 사용 사례에 쓸 수 있는 옵션이 되었습니다. 이런 충전기를 더 널리 쓸 수 있게 하면 대규모 차량을 운영하는 기업에 EV가 더 매력적인 선택이 됩니다.
• 전력망 대응: 충전 네트워크가 계속 확장되면 지역 전력망의 수요 조절이 중요해집니다. V2G(Vehicle-to-Grid) 기술은 전력망의 수요를 모니터링하고 차량의 임베디드 시스템으로 충전을 규제하는 데 도움이 됩니다.

전망과 과제

EV 채택에는 전망과 과제가 함께 있습니다

전기 자동차의 전망과 과제를 설명하는 이미지입니다.

친환경 기술은 새롭지 않지만, 환경에 미치는 영향을 개선하려는 지방자치단체와 기업은 EV 채택을 매우 유용한 도구로 봅니다. 차량 OEM(Original Equipment Manufacturers)의 기술 발전은 더 깨끗하고 지속 가능한 세상을 위한 공공 및 기업의 조치와 계획을 더 풍요롭게 합니다.

매년 더 많은 커뮤니티가 스마트하고 지속 가능한 도시를 개발하는 데 필요한 IoT 기술에 투자하고 있습니다. 개선된 EV 플랫폼과 충전 기술은 충전 인프라가 얼마나 잘, 얼마나 빨리 발전하는지에 영향을 줍니다.

미국에서 EV 채택에 대한 유망한 전망은 다음과 같습니다.

• 저예산 전기차 옵션: 상대적으로 높은 구매 가격이 구매자의 관심을 제한합니다. 벤틀리, 혼다, 제너럴 모터스 등 주요 자동차 브랜드가 내연기관 모델을 EV로 전면 교체하겠다는 계획을 발표해 저가 옵션이 더 널리 보급될 가능성이 높아졌습니다.
• 전기차 충전 시간: 긴 충전 시간의 불편함이 소비자를 단념시킬 수 있습니다. EV 충전 네트워크가 구축되면 개발자는 설치할 충전기 유형, 충전 속도 조절 방식 등 고객의 선택에 필요한 사항을 고려해야 합니다. V2G 기술로 스마트 충전은 전력망의 무결성을 유지하면서 충전 속도를 극대화할 수 있습니다.
• 지속가능성에 대한 노력: 공공 지속가능성 펀딩으로 EV 채택 경로를 계속 완화할 수 있습니다. 소비자와 기업에 대한 세금 우대, 접근성 과금, EV 인프라 표준화 등의 형태로 나타날 수 있습니다.

EV 인프라가 이미 여러 측면에서 개선되고 있지만, 미래의 효율성을 제한할 수 있는 과제도 있습니다.

• 구축 비용: 충전소를 건설하는 데는 비용이 들어 이 분야에 민간 및 공공 투자가 필요할 수 있습니다. 충전기 종류별 비용 차이도 커서, 더 비싸고 빠르게 충전되는 충전소의 이용 가능성을 더 제한할 수 있습니다.
• 일관되지 않은 충전 가격: 가정이나 상업용 부동산의 충전 전기 비용은 유틸리티 규제 기관이 정하지만, 충전소는 가격이 다양하고 투명성이 거의 없는 경우도 많습니다. 이런 경험은 EV 소유자를 좌절시키고 이미 망설이는 소비자의 채택을 더 늦출 수 있습니다.
• EV 채택의 지역적 차이: 시골과 교외 지역에는 EV와 충전소가 상대적으로 드뭅니다. 이 지역의 낮은 소비자 관심은 느린 투자 수익의 위험을 피하려는 입법자와 개인 투자자가 지역 EV 충전 네트워크를 구축하는 것을 단념시킬 수 있습니다.

충전 네트워크

EV 충전 네트워크는 클라우드로 묶인 충전소입니다

EV 충전 네트워크를 설명하는 이미지입니다.

EV 충전 네트워크는 같은 클라우드 환경에 연결된 충전소의 집합체입니다. 중앙 집중식 관리로 운영팀은 충전기 사용량, 유지보수 필요성, 다른 스테이션의 충전 용량 등을 모니터링할 수 있습니다.

충전 네트워크의 규모는 다양하며, 미국에는 100개 이상의 전기차 충전 회사가 있습니다. 캘리포니아는 68,000개가 넘는 충전기를 보유한 가장 큰 네트워크를 가지고 있습니다. 스마트 시티가 이동성의 미래를 지원하려고 인프라를 개선할 때 중요한 점은 어떤 충전기를 선택하고, 그 결정이 EV 운전자의 요구를 어떻게 충족하는가입니다.

충전소는 느린 충전과 빠른 충전이 모두 필요합니다

대부분의 전기 자동차와 승용차 충전은 집이든 상업용 건물이든 야간 시간이나 근무 시간에 이루어집니다. 이런 경우 느린 충전이 실행 가능한 옵션입니다.

반대로 충전소에서는 충전이 느리면 EV 운전자가 차를 세우고 30분 동안 충전하려고 돈을 내야 합니다. 그래서 더 비싸지만 빠른 충전도 필요합니다.

충전소에 대해 자주 묻는 질문은 다음과 같습니다.

• 전기 자동차 충전소에 동력을 공급하는 것: 풍력과 태양 에너지를 포함한 다양한 전력을 쓸 수 있습니다. 가장 일반적으로 이런 발전소는 천연 가스로 전력을 공급받으며, 집과 같은 전력망에 연결될 수도 있습니다.
• 미국의 충전소 수: 미국 에너지부에 따르면 미국에는 43,000개의 EV 충전소가 있고 120,000개가 넘는 충전 포트가 있습니다. EV 채택이 계속 늘려면 앞으로 더 많은 발전소가 건설되고 지역별로 더 고르게 분배되어야 합니다.
• 충전 비용과 기름값: Anderson Economic Group은 100마일(약 161km) 주행 거리당 전기차의 충전 비용이 연료 자동차보다 더 비쌀 수 있다는 연구를 실시했습니다. 그러나 이 연구는 EV를 장기적으로 소유하기에 더 저렴하게 만들 수 있는 유지보수 비용 절감을 설명하지 못했습니다.

충전 수준

EV 충전 수준은 Level 1부터 4까지입니다

EV 충전 수준을 설명하는 이미지입니다.

EV 충전기는 대부분의 다른 플러그인 기술과 비슷하게 작동합니다. 연결된 콘센트나 전력망 연결부에서 전류를 끌어와 전기 자동차 배터리를 충전하며, 걸리는 시간은 콘센트 전압과 충전기 전력 정격에 따라 달라집니다. 전기차의 충전 수준은 네 가지입니다.

폭넓게 보면 EV 충전기는 교류(AC)를 쓰는 완속 충전기와 직류(DC)를 쓰는 급속 충전기의 두 가지 유형입니다. 수요가 늘면서 전기차용 급속 충전소가 점점 더 필요해져, EV 충전 시장의 제품 개발자에게 좋은 시장 기회가 됩니다.

레벨 2 충전기의 240V 콘센트는 가정용 세탁기에 자주 쓰이며 연장 코드로 접근할 수 있습니다. 레벨 3는 최근까지 가장 빠른 유형이었고, 레벨 2와 비교하면 운전자의 충전 속도가 크게 향상되었습니다. Tesla의 슈퍼차저는 레벨 3 충전기로 간주되지만 훨씬 더 빠른 충전을 제공합니다.

가격

충전 가격에는 보이지 않는 소프트 비용이 있습니다

EV 충전 가격을 설명하는 이미지입니다.

미국에서 교통수단은 에너지 사용량의 26%를 차지하며, 주로 화석 연료 때문에 탄소 배출량과 환경 오염에 기여합니다. 미국은 EV 인프라에 투자해 대기 오염으로 인한 환경 및 의료 비용을 줄일 뿐 아니라 일자리 창출로 경제 성장을 이룰 기회를 얻었습니다.

그러나 이 대규모 투자의 장단점을 평가할 때 공무 기관과 충전 업체는 EV 인프라 개발의 "보이지 않는 소프트 비용"을 고려해야 합니다.

• 전력망을 보호하기 위해 유틸리티 규제 기관과 충전 공급자가 통신 및 충전 요금을 관리할 수 있는 통신 플랫폼을 구축할 필요성
• 기술이 몇 년 안에 쓸모없어지지 않도록 미래를 대비한 충전소의 비용
• 허가 및 완화 프로세스, 검사, 기타 설치 및 시공 관련 지연

EV 충전 개발자 팁: Digi의 리소스에는 확장 가능한 제품과 신속한 출시, RF 및 셀룰러 통신 모듈을 지원하도록 설계된 완전하고 안전한 SOM(시스템-온-모듈) 개발자 플랫폼이 있습니다. 프로젝트를 지원하는 무선 설계 서비스도 포함됩니다.

사회 비용

EV 채택은 지역사회 비용을 줄입니다

EV 채택을 늘리면 지역사회 비용을 줄이고 지역 경제를 지원할 수 있습니다. 차량 OEM이 시장에 내놓는 기술 발전 덕분에 오늘날의 EV는 내연기관 자동차의 보급을 능가할 수 있는 스마트 모빌리티 옵션을 제공합니다.

교통수단의 환경적 영향을 줄이는 것은 경제적 이익이 있는 환경 및 공중보건 개선에 매우 중요합니다. 미국에서는 화석연료를 태우는 오염 때문에 매년 수십만 명이 조기 사망하고 질병으로 인한 근로자 결근률이 늘어납니다. 그 결과 의료 비용이 증가하고 생산성이 떨어져 미국 인구와 국가·지역 경제의 건강에 영향을 줍니다.

믿을 수 있는 대규모 EV 충전기와 EV 인프라 네트워크를 갖추면 궁극적으로 비용을 줄이고 다음과 같은 여러 방법으로 사회에 이익을 줄 수 있습니다.

• 탄소 배출을 줄이면 기후 변화와 기후 관련 비용이 많이 드는 재난을 해결하는 데 도움이 됩니다.
• EV 충전에 재생 에너지 사용이 늘면 지역사회가 연료원을 통제할 수 있게 됩니다.
• 전기자동차 충전소는 설치, 모니터링, 유지보수, 수리가 필요하므로 단기 및 장기 일자리를 만듭니다.

전망

전기 동력 운송이 미국 모빌리티의 미래입니다

공공 또는 민간 투자 등 누가 비용을 주도하든, 전기 자동차, 승용차, 버스 등 전기 동력 운송이 미국의 미래 모빌리티를 지배할 것은 분명합니다. 스마트 시티가 보편화되면 더 많은 운전자가 다양한 충전 수준과 더 경쟁력 있는 가격을 제공하는 충전 네트워크에 편리하게 접근할 수 있게 됩니다.

아래 웨비나는 스마트 시티, 아파트, 건물 소유주 등의 빠르게 늘어나는 요구 사항을 충족하려고 시장에서 바로 쓸 수 있는 최첨단 시스템을 구축하려는 개발자를 위한 내용입니다.

영상 보기 스마트 시티, 아파트, 건물 소유주의 요구를 충족하려는 개발자를 위한 웨비나입니다.

전기차 모델이 충전 네트워크를 규모에 맞게 더 쉽게 관리할 수 있는 임베디드 시스템을 계속 개선하고 통합하면서, IoT 기술은 EV 플랫폼과 기타 친환경 시스템을 배치하고 관리하는 데 필수적인 역할을 계속해 지속 가능한 운송의 미래를 지원합니다. 기술과 지속 가능성의 관계는 Digi 블로그에서 더 볼 수 있습니다.

자주 묻는 질문

참고 자료

• Digi 블로그 Jayna Locke (Senior Marketing Manager, Digi International) December 16, 2021 글
• Forbes
• Pew Research Center
• 백악관 EV 충전 인프라 팩트시트
• McKinsey
• Reuters
• MyEV
• 미국 에너지부
• Anderson Economic Group
• Consumer Reports
• 미국 에너지정보청(EIA)
• RMI
• Governing