2022년 8월, 캘리포니아주에서 2035년부터 신형 휘발유 차량 판매 금지 법안 도입을 마무리하였다. 전기차 채택 속도를 높이면서 미국 다른 지역에서도 내연기관 차량을 금지하며 전기차 채택률을 높이도록 독려하는 역할을 할 것이다. (오리건주는 이미 캘리포니아주의 선례를 따랐다.) 그러나 탄소 배출 차량 거부가 미국의 노후화되어 상태가 온전하지 않은 전력 그리드 유지 도움으로 이어질 것으로 장담하기는 어렵다.
이제 차량은 단순한 교통수단이 아니다. 차량은 갈수록 대규모 에너지 인프라에 통합되는 추세이다. 자택 차고에 100% 충전된 전기차를 주차한 상태에서 전력 공급원을 잃게 된다면, 차량에 장착된 대형 배터리가 가정 내 전력 공급을 유지하는 역할을 할 것이다. (보통 미국 가정 95%는 차량을 자택 차고에 주차한다.) 폭염일 때나 한파일 때는 누구나 냉난방기 가동 상태를 유지하고자 하므로 그리드 수요가 갑자기 증가할 때가 있다. 공공 전력 시설은 지역 주민의 잉여 배터리 전력을 받을 수 있다.
바로 양방향 충전 기술 혹은 차량에서 그리드 간의 충전(V2G) 기술이다. 캘리포니아 공공 유틸리티 위원회(California Public Utilities Commission) 위원인 클리포드 레취차펜(Clifford Rechtschaffen)은 V2G 기술을 합법적으로 전력 공급의 판도를 뒤바꿀 방식이라고 평가한다. 레취차펜 위원은 “전력 수요가 가장 많은 시간에 모든 전기차에 플러그를 연결한 뒤 그리드로 전력을 전달하면, 거대한 배터리 역할을 하게 된다. 전력 수요가 가장 많은 시기에 그리드의 공급 부담을 대거 덜어줄 역할을 할 수 있을 것이다”라고 말했다.
지금은 V2G 기술 사용 초기이다. 주로 유럽에 밀집되었으나 세계 곳곳에서 V2G 시범 프로그램 100건 이상이 별도로 진행 중이다. 캘리포니아주의 V2G 기술 실험은 소규모 테스트 프로그램으로 제한되었다. 지금도 갈수록 더 많은 차량 제조사와 충전 시설이 양방향 충전을 지원하며, 다수 전문가는 V2G 기술 개념을 대규모로 적용할 수 있을 것으로 예상한다. 2030년이면 전 세계 도로를 주행하는 전기차 수는 약 2억 대를 기록할 것으로 추산할 수 있다. 천연자원보호협회(Natural Resources Defense Council) 추산 결과, 2035년까지 캘리포니아주 전기차 수만 총 1,400만 대에 이를 전망이다. 지역 공공재도 전기차 배터리를 최대한 활용하고, 3일간 캘리포니아주 가정에 전력을 공급할 수 있을 것이다.
누군가가 차량에 플러그를 연결할 때, 교변 전류의 전력을 차량 내부에 보관된 직류의 변압으로 전환한다. 차량 소유주가 양방향 충전기를 보유했다면, 직류를 교변 전류로 다시 전환한 뒤 그리드에 추가로 공급한다.
오늘날 양방향 충전은 보편적인 충전 방식이 아니다. 비용이 비싸면서도 추가 특수 장비가 필요하다. 그러나 자동차 제조사와 여러 업계의 기업은 전기차 소유주가 그리드에 전력을 공급하거나 잉여 전력을 보관한 뒤 목적에 따라 전환할 수 있는 방법을 배포하기 시작한다. 일례로, 포드의 최신 전기차 F-150은 최대 3일간 가정에 전력을 공급할 수 있다. 기후변화로 파괴된 탈이상주의 세계가 현실이 된다면, 큰 장점이 될 것이다. 폭스바겐은 곧 출시될 전기차의 양방형 충전 능력을 홍보했다. 2022년 9월, 닛산은 미국 시장에서 12개월 가까이 판매한 100% 전기차 리프(Leaf)의 첫 번째 양방향 충전기를 승인했다.
그러나 천연자원보호협회 수석 변호사 맥스 바움헤프너(Max Baumhefner)는 공공 전력 시설이 전기 그리드의 새로운 시대가 도래하는 데 가장 큰 역할을 할 확률이 높다고 예측했다. 전기차 운전자가 그리드에 전력을 공급하도록 손쉽게 유도할 방법 중 하나는 시간 대비 사용률을 제공하는 것이다. 운전자가 심야 시간과 같이 그리드의 전력 공급이 상대적으로 어렵지 않은 시간에 비교적 저렴한 가격에 충전하도록 돕는다. 바움헤프너 변호사는 “운전자가 행동 변화를 보이도록 조금만 변화를 유도한다면, 반응이 나타날 것”이라고 말했다. 행동 변화를 유도한 전략은 실제로 이미 효율적인 비용 부담이 이루어지는 기반 시설을 사용하면서도 업그레이드를 하지 않도록 도우면서 모든 그리드 사용자의 전기차 충전비 부담 완화를 도울 수 있다.
케이티 슬로언(Katie Sloan) 서던캘리포니아 에디슨(Southern California Edison)의 고객 프로그램 및 서비스 부사장은 전력 공급을 위한 약간의 변화가 표준화될 것이라고 예측했다. 배터리 전력을 그리드로 돌려보내는 데 비용을 부담하는 운전자가 증가하는 가운데, 다양한 전기차와 충전 시스템을 기술적으로 통합하면 도움이 될 것이다. 슬로언 부사장은 “태양열 에너지 업계의 전략과 매우 비슷하다. 전력 공급 시설에서 가정이라는 한 방향으로만 전력 공급이 이루어지던 방식에서 양방향 전력 흐름으로 바뀌었다”라고 설명했다. 이와 비슷하게 자동차 제조사와 충전 기업, 공공시설 관리 기관 모두 주차 중인 전기차 배터리 전력을 최대한 활용하고자 협력한다.
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그렇다면, 운전자는 어떤 방식으로 참여할 수 있을까? 폭염과 같은 이상 기후 현상이 발생할 때, 공공시설 기업이 전기차 운전자에게 전기차 배터리의 전력 공급을 요청할 수 있다. 참여 과학자 모임(Union of Concerned Scientists) 소속 청정 교통수단 프로그램 수석 교통수단 애널리스트 사만다 휴스턴(Samantha Houston)은 “그리드 전력 공급에 참여하는 운전자는 차량 전력 공유 요청이 있을 때를 알아야 한다. 운전자가 그리드 전력 공급을 위해 행동한다면, 단 하루만이라도 큰 도움이 될 것이다”라고 말했다.
이메일이나 앱 알림으로 그리드로 전력 공급을 요청할 수 있다. 혹은 차량 대시보드를 이용해 그리드에 전력이 필요하다고 안내할 수도 있다. 운전자는 마을을 벗어나 다른 곳으로 이동해야 하는 상황과 같이 전기차 배터리를 완벽하게 충전한 상태를 유지해야 하는 상황과 같이 필요에 따라 그리드 전력 공유에 참여하지 않을 수도 있다. 테슬라는 하루 중 전력 수요가 가장 많은 시간에 그리드에 전력을 분배하는 파워월 가정용 배터리에 전력 공급 여부 참여 여부 선택 기능을 적용했다.
2022년, 기록적인 폭염 당시 캘리포니아주 관료는 지역 주민의 일일 문자 경고 시스템으로 대규모 정전 사태 예방을 위해 전기차 플러그 연결을 해제하는 등 불필요한 전력 사용을 중단할 것을 안내했다. 그러나 전기차를 가정 전력 공급원으로 사용하면서 그리드의 전체 전력 수요를 줄일 수도 있다. 애론 어거스트(Aaron August) 캘리포니아 주요 공공시설 기업 중 한 곳인 퍼시픽 가스&일렉트릭(Pacific Gas and Electric) 사업 개발 및 고객 참여 부사장은 “전기차가 눈에 보이지 않는 정전을 돕는 개념이 되는 듯하다”라고 말했다. 전력이 부족할 때, 가정에서 정전 위험성을 인지하기 전 배터리 전력으로 전력 공급원을 변경한다는 의미이다. 어거스트 부사장은 “모바일 발전기와 같은 역할을 한다. 올바른 구성을 갖춘다면, 한번에 몇 시간 동안 전력을 공급할 수 있다”라고 말했다.
미구엘 로메로(Miguel Romero) 샌디에이고 가스&일렉트릭 에너지 혁신 부사장은 “모두 배터리를 장착한 전기차가 있어야 가능한 일이다”라고 말했다. 다른 대규모 상용화 차량 운영사도 V2G 프로그램에 주목하는 듯하다. 로메로 부사장은 “V2G 프로그램은 더 넓고 나은 공간에서 시작해, 특정 주차장에서 다량의 에너지를 다시 공급하는 데 활용할 수도 있을 것”이라고 말했다.
캘리포니아 전 지역에 V2G 프로그램을 시행한다면, 그리드의 전력 공급 유연성을 더 확보할 수 있을 것이다. 특히, 폭염을 기록하는 여름과 귀가 후 가정에서 에어컨을 가동하려 하는 오후 늦은 시각의 전력 공급 급증과 같은 상황에 큰 도움이 될 것이다. 공공시설은 귀가 후 전력 수요가 매우 높은 비율로 증가할 것을 예측했다. 그러나 전력 공급과의 균형 유지가 어렵다. 특히, 오후 늦은 시각에는 태양열 생성이 줄어들면서 그리드의 전력 공급량이 감소하기 시작하기 때문이다.
캘리포니아주의 일일 에너지 보관 경고는 효과가 있다. 기후변화로 날씨가 더 극단적으로 변하는 가운데, 폭염과 같은 이상 기후에 맞설 광범위한 방법이라고 볼 수 있다. 캘리포니아대학교 샌디에이고캠퍼스 에너지연구센터 소장 얀 클라이슬(Jan Kleissl)은 “개별적인 데이터가 아닌 매우 민감한 주제에 큰 반격을 가하는 것이다. 그리드 전력 공급을 위해 많은 운전자의 참여를 독려할 수 있으나 10분이나 30분과 같이 짧은 시간의 그리드 전력 수요 변경에 맞설 훌륭한 해결책은 없다. 실제로 작은 변동 사항이 전력 그리드에 큰 영향을 미친다”라고 말했다.
반면, 대규모 V2G를 사용한다면, 공공시설은 그리드 수요의 급격한 증가를 관리할 훨씬 더 첨단화된 수단이 될 수도 있을 것이다. 전기 트럭 운전자가 늦은 밤, 차량을 공공 주차장에 주차한다면, 그리드 운영사가 그리드 수요 증가 상황에 따라 주차된 차량의 배터리에 접근할 수 있을 것이다. 반면, 가정에서는 전기차 배터리를 사용해 가정 전력 공급 상태를 유지하거나 잉여 에너지를 그리드에 판매할 수 있다. 클라이슬 소장은 “잉여 에너지 전력 판매 비용을 지급한다면, 전기차 소유주의 그리드 전력 공유 참여도가 증가할 것이다. 그리고 지금보다는 그리드 전력 공급 상황을 훨씬 더 훌륭하게 관리할 수 있을 것이다”라고 내다보았다.
** 위 기사는 와이어드US(WIRED.com)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)
![[사진=Unsplash]](/news/photo/202209/4224_5608_1314.jpg)
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