IEA 보고서, 글로벌 전기차 리더 EVI의 현재와 미래

GLOBAL EV OUTLOOK
Understanding the Electric Vehicle Landscape to 2020

GLOBAL EV OUTLOOK 리포트는 http://www.iea.org/topics/transport/electricvehiclesinitiative/ 에서 다운로드할 수 있다.

지난 4월, 국제에너지기구의 탈리 트리그(Tali Trigg) 에너지 분석관이 ‘EVI(Electric Vehicles Initiative)’ 국가의 전기차 보급 노력과 현황을 분석하고, 이후의 전략과 기회를 말한 “GLOBAL EV OUTLOOK”이란 보고서를 보내왔다. EVI는 국제에너지기구와 세계 15개 정부의 e모빌리티 추진 및 EV 보급 확대를 위한 포럼으로 국제에너지장관회의를 통해 2010년에 론칭됐다. 보고서에서 지난 2년간의 EVI 데이터 분석 부분만 소개한다.

 국내외 거시경제의 침체, 정권과 서울시장의 교체 등 우리나라 e모빌리티 추진 정책과 관련된 환경이 급변한 상황에서, 지난 2월 국제에너지기구(IEA) 에너지기술정책부 교통부문의 탈리 트리그(Tali Trigg) 분석관과 세계 주요국 정부의 전기차(EV) 정책 동향, 국가 EV 보급 및 충전 인프라 구축 로드맵 수립에 대해 짧은 대화를 나눴다. 트리그 분석관은 아일랜드 사례를 들려주면서 한국이 아직 명확한 국가 전기차 보급 및 충전 인프라 구축 로드맵을 마련치 못한 것을 안타까워했고, 4월 “GLOBAL EV OUTLOOK” 보고서 작성을 마치는 데로 보낼 것이니 조금이나마 도움이 됐으면 좋겠다고 했다.    
이 보고서는 지난 2년간 EVI(Electric Vehicles Initiative)의 다양한 데이터와 이에 대한 분석을 통해 글로벌 EV 및 충전 인프라 보급 노력과 현황, 향후 전략과 기회에 대해 이야기한다. EVI란 세계 15개국 정부와 IEA의 EV 시장개발을 위한 리더십 포럼으로, 국제에너지장관회의(CEM)를 통해 2010년 론칭했다. EVI 멤버 15개국은 미국, 영국, 프랑스, 스페인, 포르투갈, 덴마크, 네덜란드, 독일, 이탈리아, 스웨덴, 핀란드, 중국, 인도, 일본, 남아프리카공화국 등이다. 아일랜드, 노르웨이, 한국 등은 CEM의 멤버이지만 EVI 멤버는 아니다. 트리그 분석관은 한국의 EVI 가입을 언제든지 환영한다고 했다.
15개 EVI 회원국 정부는 2012년 현재 전 세계 EV 보급의 90% 이상을 담당했다. EVI 멤버의 강력한 정부 지원은 EV 공급과 수요의 빠른 증대에 크게 기여하고 있다. 15개국 중 12개 국가가 차량 구입에 대한 재정적 지원을 제공했고, 이 외의 다양한 재정적, 또는 예를 들어 전용차선 진입허용과 같은 非재정적 지원을 통해 EV 보급률을 높이고 있다. 보고서의 데이터는 EV 시장의 빠른 성장세를 보여주지만 미래의 높은 시장 보급률, 목표 달성을 위해 해야 할 일이 많다는 점도 보여준다. 보고서에서 EVI 데이터와 분석 부분만 발췌해 소개한다. EV는 플러그인 하이브리드(PHEV)와 순수 전기차(BEV), 그리고 연료전지차(FCEV)를 말한다.

EV 보급 목표와 진행
전년대비 2배, 11만 대 판매
EVI의 보급 목표는 몇몇 국가가 갖고 있는 장기적 e모빌리티를 위한 EV 판매 목표, 누적 차량 등록수, 보급(stock) 목표량 등을 본다. 이 목표는 성공적인 EV 보급을 위한 확정적이거나 전제조건은 아니지만, 국가 정책 결정자로부터의 지원이나 야망의 수준을 이해하는데에는 매우 유용한 툴이다.  
그림 1과 2는 EVI 멤버 15개국 중 9개 국가의 공식적인 EV 보급 목표 누적 판매량을 나타낸다. EVI는 2020년까지 590만 대의 EV 판매와 2,000만 대의 보급을 목표하고 있다. 여기에는 공식 발표한 EVI 멤버 그룹 외의 다른 국가도 있지만, 2020년까지의 판매량 대부분은 EVI 멤버 국가에 해당한다. 국가적 판매와 보급 목표는 예상대로 되지 않을 수 있다. 그러나 세부 사업의 진행과 목표 성취를 위한 윤곽을 그리는 국가 로드맵 수립에 매우 중요한 역할을 할 수 있다. 
2012년 말 현재 전 세계 EV 보급량은 18만 대를 넘어섰다. 그중 90%를 EVI 멤버 그룹이 담당했다(그림 3). 非 EVI 멤버 중 가장 많은 EV 보급국은 노르웨이이며 그 수는 1만 대에 이른다. 그림 3은 버스, 모터사이클, 트럭을 제외한 승용차만 반영한 통계다. 예를 들어 중국은 이미 전 세계 EV 플릿 수를 뛰어넘는, 약 1억 8,000만 대의 전기 오토바이를 보유하고 있다. 보고서가 말하는 EV는 승용차에 해당한다.




제품의 다양화 및 지역적 차이와 판매량
그림 4는 지난 2년간 누적 EV 판매량과 차량 모델 수의 증가 현황을 보여준다. 2010년 판매된 EV 모델은 16개였지만 2012년에는 20개 모델을 넘어섰다. 그러나 소비자에게 판매된 모델만 본다면 2010년에는 단지 2~3개 모델뿐이었다. 2012년에는 6~8개 모델이 몇몇 국가의 일반시장에서 판매됐다. 이 숫자는 판매와 제품 다양화 간의 강력한 연관관계를 보여준다. 더 많은 EV 모델이 시장에 출시될수록 소비자의 선택 폭이 넓어지고 판매량도 증대될 수 있음을 말해준다.



2012년도 EVI 데이터는 PHEV와 BEV 판매에 대한 분명한 지역적 차이점을 보여준다(그림 5a, b). 세계 PHEV 시장의 최대 마켓셰어는 쉐보레 볼트가 우세한 미국이 갖고 있다. 일본은 토요타 플러그인 프리어스 판매 증대에 따라 그 뒤를 따르고 있다. 세계 BEV 시장에서는 닛산 리프의 영향으로 일본이 가장 큰 시장을 형성하고 있고, 미국, 중국이 뒤를 잇고 있다. 중국은 선진과 항저우의 전기택시가 상당한 부분을 담당하고 있다. 프랑스는 4번째 큰 시장으로 오토리브(Autolib) 카 셰어링에 투입된 볼로레(Bollore)의 블루카(Bluecar)가 큰 몫을 담당했다.
FCEV의 총 등록대수는 극히 제한된 인프라와 모델 수, BEV나 PHEV 대비 매우 높은 비용으로 매우 적다.   



그림 6과 같이 2012년 1~3분기의 EV 판매를 보면 단지 노르웨이와 일본만이 전체 승용차 판매시장에서 EV의 비중이 1%를 넘었다. EV의 자동차시장 진입은 이제 막 시작됐으며 마켓셰어는 서서히 증대되고 있다. 사실, 그림에 나타내지는 않았지만 지난해 4분기의 경우, 미국과 네덜란드도 EV의 마켓셰어가 1%를 넘었다. 2012년 말 현재 EV 마켓셰어가 가장 높은 나라는 노르웨이, 일본, 아일랜드, 네덜란드, 미국 순이다. 주요 PHEV, BEV 시장은 15개 EVI 멤버 국에서 찾을 수 있고, 이들 국가가 전 세계 PHEV, BEV 시장의 96%, 89%를 점유하고 있다.
EVI 데이터 분석은 2020년에 EV의 연 판매량이 590만 대에 도달하기 위해서는, 약 4만 5,000대가 판매된 2011년부터 2020년까지 매해 72%의 시장 성장이 요구된다는 것을 보여준다. 해마다 목표 수준을 달성하는 데에는 많은 도전과제가 있겠지만, 2012년의 경우엔 총 판매수가 대략 11만 3,000대로 전년도 대비 두 배 이상 증대되며 대략적인 연 목표에 근접했다. 물론, 2012년 한 해의 성장은 연성장 목표 곡선보다 앞섰지만, 앞으로 전년대비 두 배 이상의 성장은 해가 갈수록 힘들어질 것이다.




EVSE 보급 목표와 진행 
신중한 급속충전 비율 결정 
전기차 충전설비(EVSE)의 보급은 가정, 사무실, 플릿, 리테일, 거리 등 다양한 지역, 고속과 완속의 다양한 충전 모드로 구분돼 진행되고 있다. 완속과 급속충전의 정의는 간혹 국가나 지역에 따라 다르지만, 보고서는 일반적인 경험에 따른 충전 시간의 범위에 따른다. 완속은 완전 충전에 4~12시간이 걸리는 것을, 급속충전은 완전 충전에 30분에서 2시간 걸리는 충전을 말한다.
2020년까지 EVI 멤버 국은 대략 240만 개의 완속충전기와 6,000개의 급속충전기 보급을 목표로 잡고 있다. 일본은 EVI 목표의 대부분을 차지하는데, 일본정부는 공식적으로 2020년까지 완속충전기 200만 기, 급속충전기 5,000기 보급을 목표로 잡았다. 미국은 전국적인 시범사업의 일환으로 2014년까지 2만 2,000기가 넘는 충전기 보급을 목표로 잡았다. 이중 350기는 급속충전기다. 네덜란드는 2015년까지 2만 기의 완속충전기와 100기의 급속충전기를 보급할 방침이다.




그림 7은 국가별 공공(non-residential) 완속 및 급속 EVSE 보급 현황을 나타낸다. 그림 8은 완속 및 급속충전기 보급의 지난 5년간 증가 추이를 보여준다. EVSE 보급은 각 정부가 2011년의 EV 시장 임박에 대응하는 인프라 구축의 필요성에 대응하면서 2010년부터 크게 증대됐다. 이에 따라 2012년 말 현재 총 완속충전기는 4만 7,462기, 고속충전기는 1,907기가 설치됐다. 총 완속충전기 수에는 EV 충전에 이용될 수 있는 핀란드의 150만 기의 블록히터(block heater)는 포함시키지 않았다. 또 완속충전기 수에는 가정용 충전기도 포함하지 않았다. 




충전기와 EV 간 비율
충전기의 절대 수는 EV 보급량에 1:1로 대응되지 않으며 그렇게 할 필요도 없다. 그림 9는 EV 보급 증대에 따른 EVI 멤버 국의 EVSE 수용력, 줄어들거나 유지되고 있는 EVSE/EV 간 비율을 보여준다. 타당한 EVSE/EV 비율의 초기 추정 범위는 0.08에서 0.3까지다. 그림 9에서는 EVI 멤버 국의 완속충전기와 EV 간 비율이 이 범위에 들어가 있음을 보여준다. 급속충전기와 EVSE 간 비율은 크게 낮아졌는데, 이는 급속충전기의 광범위한 보급이 필요치 않다는 것으로도 해석할 수 있다. 예비 단계의 연구들은 넓은 지역에 광범위하게 보급하는 대신 단지 몇 개의 급속충전기로 커버하는 것이 잘 디자인한 시스템이라고 제안한다. 미국의 한 연구는 100~200기의 급속충전기면 캘리포니아의 대다수 운전자에 대한 초기 지역 커버가 충분하다고 봤다. 다음의 연구는 주어진 지역의 EV 플릿에 대응하는 완속, 급속 EVSE의 비율과 배치에 대한 더 나은 이해가 된다. 예를 들어 중국은 완속충전기에 대해 2020년까지 1.25 EVSE/EV 비율을 목표로 잡았지만, 최적의 급속충전기 비율 결정은 시장 성장을 기다린 이후라는 입장이다.
EVI 멤버들은 그림 10과 같이 서로 다른 공공 EVSE 보급 접근법을 수행 중이다. 일본은 이미 그 어떤 국가보다 많은 1,381기의 급속충전기를 보급했다. 반면 완속충전기의 중요도는 낮다. 미국은 반대로 PHEV 중심의 보급, 가정 충전의 높은 의존도 등에 따라 완속충전기의 보급이 주가 되고 있다. 네덜란드는 전 세계 많은 국가들과 유사한 완속/급속충전기 보급 비율을 갖는다. 완속/급속충전기 비율에 대한 왕도는 없다. 이는 지역적 특성과 니즈에 따라 달라진다. 



연구개발과 시범사업(RD&D)
민간과 시는 인프라에 투자
RD&D는 EV의 완전한 시장 잠재력을 끌어낼 기술혁신을 돕는 핵심 활동이다. IEA는 28개 회원국의 공공부문 에너지 관련 RD&D 활동을 추적해 왔다. 그림 11은 1990년대 중반을 예외로, 1981년부터 에너지 부문의 글로벌 RD&D 투자 비율이 꾸준히 감소했음을 보여준다. 한편 2009년은 독일과 일본 등이 자동차 산업과 전체 경제부양을 위해 RD&D를 증대시키기도 했지만, 미국의 경제부양책의 영향으로 글로벌 투자가 급등했다. 2009년의 파급효과는 당분간 지속될 것이고, 특히 배터리 연구개발에 상당량이 투입되고 있는 상황이다.
그림 12는 2008년부터 2012년까지 EVI 멤버 국이 EV 부문에 투자한 세부 내역이다. 전체적인 에너지 RD&D처럼 미국의 EV RD&D는 2009년에 크게 높아졌다. 유사하게 일본과 독일도 2010년, 2011년에 EV RD&D를 크게 높였다. RD&D에서 공공투자도 2009년 이후 매우 높은 수준을 유지하며 EV 혁신은 지속되고 있다.




인프라, 재정, RD&D 투자
그림 13은, 예를 들어 소비자 인센티브 등의 재정지출, EVSE 등 인프라 투자, 그리고 RD&D에 대한 EVI 멤버 국의 투자 누계다. EV가 초기시장에 있음을 고려할 때 적절하게 RD&D 투자가 가장 중요시 됐다. 또 투자는 소비자 인센티브를 포함한 재정 지출로 연결되고 있다. 이같은 재정적 보조는 종국에는 소멸될 것이지만 가까운 시일 내에 세계적인 e모빌리티 추진에서 현저한 EV 시장개발 효과를 불러올 것이다.
반면, 중앙정부의 인프라 투자는 비교적 낮은 편이다. 이것은 장기적인 연구 프로그램보다 충전기 보급 비용이 낮기 때문이기도 하지만, 민간과 시의 재정적 지원이 인프라에 포커스하고 있기 때문이기도 하다. 즉, 중앙정부는 RD&D와 재정적 인센티브에 더 많이 치중했다.
그림 14는 2008년에서 2012년 사이 카테고리별 누적 RD&D 지원 규모를 보여준다. 그러나 수치는 다소 과소평가돼 있다. 이는 국가 차원의 지원만 합계한 것인 데다 모든 카테고리에서 몇몇 국가 데이터는 반영되지 않았기 때문이다.



RD&D는 논리적으로도 우선순위가 높은 배터리와 연료전지에 집중됐다. 이들 컴포넌트는 여전히 EV 비용의 대부분을 차지한다. 시범사업에도 상당한 자금이 투입됐다. 초기 인프라 보급과 차량 투입을 통해 경험을 얻고 모니터하기 위한 정부의 의지가 반영된 것이다. 
 
낮아지는 배터리 비용
배터리 비용은 지난 4년 동안 절반 이상으로 빠르게 떨어지고 있다. 미국 에너지부(DOE)에 따르면, 개발 노력에 기반한 배터리 비용은 2008년 kWh 당 1,000달러였던 것이 2012년 말 현재 사용가능 에너지의 kWh 당 485달러로 낮아졌다. 이같은 비용 하락은 산업에 의해 3~4년이면 배터리 비용을 현실화할 것으로 보인다.
2020년의 잠재 비용은, 그림 15의 경제적 규모를 통한 배터리 비용 저감의 예상된 학습률의 연성장을 본다. IEA는 비용의 출발점이 낮긴 하지만 보수적인 7.5%의 도이치방크 전망과 비교할 때 좀 더 높은 9.5%의 학습률을 예상했다. 한편 랩톱 배터리의 경우 1997년에서 2012년 사이 15%를 기록했다.   



배터리 비용 저감은 목표된 RD&D가 얼마나 EV 시장 보급과 기술적 발전을 도울 수 있는지를 보여준다. 배터리 비용의 하락은 절대적이지 않지만 가까운 시일 내에 EV 비용의 절반보다 낮아질 것이다. 배터리 외에도 다양한 RD&D 영역에서 전체 EV 비용을 끌어내릴 것이다. EV의 주행거리를 늘릴 수 있는 차량 경량화 기술, 희토류를 이용하지 않는 모터와 넓은 밴드갭을 갖는 반도체의 채택 등 첨단 모터와 전기/전자 기술의 통합 등 다양한 요소가 EV 비용 저감에 기여할 것이다.  
      

마켓 트렌드
프리어스 HEV보다 빠른 EV 판매
소비자의 주행거리에 대한 집착과 연료의 유연성은 BEV보다 PHEV가 시장의 모멘텀을 가져가게 했지만 EVSE의 증대와 소비자 홍보(education)는 PHEV와 같은 모멤텀을 BEV에도 불러올 것이다.
그림 16은 토요타 프리어스 하이브리드(HEV)와 각각 2종의 BEV, PHEV의 시장 론칭 이후 판매량 추이를 비교한 것이다. 4종의 EV 모델 중 3종은 시간에 따른 대응점을 비교할 때  프리어스 하이브리드보다 위에 있다. 쉐보레 볼트의 판매는 소비자 관심을 입증하며 2012년에 크게 증대됐다. 반면, 닛산 리프와 미쓰비시 i-MiVE의 판매는 PHEV만은 못하다. 물론 PHEV와 BEV는 HEV의 시장개발과 완벽하게 일치하거나 유사 성격을 갖는 것도 아니다. 그러나 프리어스는 EV가 시장개발과 월 판매량과 같은 측면에서 얼마나 잘되고 있는지를 이해하는 데 매우 유용한 툴임에 틀림없다. 이같은 EV의 모멘텀이 유지되는 동안 시장은 소위 ‘데스밸리’라 불리는 기술 사장 상황을 뛰어넘기 위해 니치마켓을 탈피해 매스마켓으로의 진입이 요구된다.
현재까지 누적 판매량은 OEM이나 시장조사기관들이 볼 때 기대보다 못한 것으로 여겨지고 있다. 그러나 경기침체기에 약세를 면치 못한 세계 자동차시장을 감안할 때, 2012년 EV 판매량이 전년대비 두 배 이상 성장한 점은 주목할 만하다.






국가 정책 이니셔티브
EVI가 곧 글로벌 EV 시장동향
EVI 데이터는 세계 어느 곳에서 EV의 대량 보급이 진행되고 있는지를 보여준다.
또 이 지역의 정책적 지원과 시장의 움직임은 글로벌 보급 노력의 수준에 대한 중요한 시사점이 된다(표 1).
대부분의 경우, 정부의 강력한 지원이 공급과 수요 모두의 측면에서 시장개발에 기여하고 있다. 소비자에 대한 국가 또는 지역 단위의 잘 짜진 재정 인센티브는 EV와 EVSE 비용을 낮춰 차량 및 인프라 보급에 가속도를 붙이고 있다. 이같은 인센티브는 얼리 어댑터에 대한 혜택뿐만 아니라 자동차 메이커와 다른 소비자들에게도 확신을 불어넣고 있다.
비재정적 인센티브의 혼용 또한 성과를 내고 있다. 예를 들어 진입 제한도로에 대한 EV의 허용은 전 세계적 추세다. 세계 최대 자동차시장인 미국의 캘리포니아가 가장 좋은 예다. 또 전력회사들은 시간대별 사용률 분석 등과 같은 다양한 시범사업을 지원하고 있고, 지방 정부는 EV 플릿 구매는 물론 민간기업과 파트너십을 맺고 다양한 지역 e모빌리티 이니셔티브를 진행하고 있다. 예를 들어 카 셰어링은 소비자가 직접 고가의 비용을 지불하지 않고도 전기화된 이동수단을 실제 삶 속에서 체험할 수 있는 좋은 기회를 제공하고 있다.
공급 측면에서는 배터리, 연료전지, 차량 시스템에 대한 RD&D가 시장에 긍정적인 영향을 미치고 있다. 배터리 개발 비용이 획기적으로 떨어지면서 EV의 대량 보급을 위한 장벽을 낮추고 있다. EVI 멤버 국의 시범 도시들은 다양한 시범사업을 전개하고 있다. 도시는 그들 자체의 초기사업 경험뿐만 아니라 다른 도시의 경험을 통해 EV를 보다 잘 이해해 가고 있다. 이에 따라 지역의 이동성을 바꾸려는 도시의 노력은 처음과 같이 모든 것을 스스로 감당할 필요가 없을 뿐만 아니라 다른 리더들을 통해 경험을 배우고 응용할 수 있게 됐다(AE 2012년 9/10월호 ‘EV CITY Casebook’ 참조).  

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AEM_Automotive Electronics Magazine