V2G: 에너지 인프라의 새로운 변혁

나날이 똑똑해지는 전기차. 전기차가 단순히 목적지까지 데려다주는 것 이상의 기능(전기 요금 납부 등)을 할 수 있다면 어떨까요? V2G 기술을 도입하면 이러한 현실이 생각보다 훨씬 가까워질 수 있습니다.

Animation of Polestar 3 discharging energy to the grid.

전기차의 배터리를 충전하려면 고전압 전력이 필요합니다. 그러나 갑작스러운 수요 증가에 과부하가 걸릴 수 있다는 지적도 있습니다. V2G(vehicle-to-grid) 기술은 양방향으로 유연하게 에너지를 송전할 수 있다는 점에서 이런 문제를 크게 개선할 것으로 기대하고 있습니다. 

V2G는 무엇이며, 다른 V2X 기술과 어떻게 다른가요?  

V2G는 전기차에 탑재된 양방향 전력 송전 기능으로, 전달 받은 에너지를 저장했다가 필요 시 재공급할 수 있는 기술입니다. 간단히 말하면, 충전기에 연결된 차량이 이동식 전원 공급 장치가 되어, 주요 사용 시간대에 추가 전력을 제공하거나 판매하며 더 안정적인 공급을 지원합니다.

이는 기존의 V2H(vehicle-to-home)이나 V2L(vehicle-to-load) 기술과 다릅니다. 두 기술은 이름처럼 가정 또는 전기 자전거, 전자제품 등에 전력을 공급합니다. 즉 여유 전력을 전력망으로 돌려보내는 것이 아니라 지정된 장소에 직접 전력을 공급하는 데 초점을 두고 있습니다. V2L은 상대적으로 구현이 쉬운 편이며 이미 상용화된 상태입니다.

이 밖에도 차량에서 'x'로 연결하는 다양한 기술이 존재하지만, V2G는 전력망에서 친환경/무공해 에너지의 분배와 실사용 비율을 높인다는 점에서 눈길을 끕니다. 

V2G가 어떻게 혁신적인지 좀 더 자세히 알아볼까요? 

V2G demonstration in Santa Monica at Polestar Day.
미국 산타모니카 Polestar Day 쇼케이스에서 소개된 V2G 시각 자료
V2G demonstration in Santa Monica at Polestar Day.
우리가 V2G를 주목하는 이유   

전기차와 재생 에너지의 보급은 기후 목표를 달성하는 과정에서 반드시 선행되어야 합니다. 하지만 소비자에게 재생 에너지를 전달하는 일이 그리 간단하지 않고, 처리 규모가 크고 복잡해지면서 에너지 인프라와 전력망 운영에도 부담이 됩니다.

이런 문제를 해결하는 방법은 전기를 소비하는 전기차 주행 시간대와 전력망에 추가 전력이 필요한 시간대를 나누어, 수요와 공급을 관리하는 것입니다.

전체 사용량이 적을 때 주차 중인 전기차에 에너지를 모아 두고 추가 전력이 필요할 때 바로 확보하는 방식은 시간대에 따른 수요 편차를 해소하는 효과도 있습니다. 예를 들어 태양광이나 풍력 발전으로 공급되는 에너지 비율이 높은 낮 동안 직장에서 전기차를 충전하고, 사용량이 급증하는 저녁 시간에 맞추어 주행 후 차량에 저장된 전력을 전력망으로 다시 보내 ‘공급자’가 될 수 있습니다. 

최근 연구에 따르면 전기차 운전자의 30%만 V2G 프로그램에 참여해도 2030년까지 에너지 저장 문제를 해결할 수 있다고 합니다. 2035년 예상 전기차 규모가 1천 4백만 대에 이르는 캘리포니아의 경우, 미국 천연자원보호협회(Natural Resources Defense Council)에서는 이렇게 전기차를 활용해 3일 동안 주 내 모든 가정에 끊기지 않고 전기를 공급할 수 있을 것으로 내다봤습니다. 

Polestar는 캘리포니아 에너지 위원회(California Energy Commission) 및 비영리 에너지 R&D 기관인 EPRI와 공동으로 V2G 로드맵을 수립하기 위한 연구를 진행합니다. Vinnova에서 지원하는 사전 연구는 올해 12월부터 내년 10월까지 진행될 예정입니다.

V2G만의 장점   

전기 사용량이 치솟을 때 추가 전력을 공급하고 재생 에너지의 실제 사용 비율을 높인다는 것 외에도, V2G는 다양한 측면에서 매력적인 장점을 제공합니다.

먼저 소비자들은 풍력 같은 재생 에너지를 최대한 활용하는 동시에 비용 혜택을 기대할 수 있습니다. 에너지 사용량이 특정 시간에 집중되지 않고, 고르게 분산되면서 시민에게 더 저렴하고 안정적인 전기 공급이 가능해집니다.

여기서 주목할 건 V2G를 통해 전기차 유지 비용을 줄일 수도 있다는 사실입니다. 전력망으로의 재공급은 판매의 형태로 이루어지기 때문에 친환경 에너지를 잘 활용하면 수익 창출도 가능해집니다.

물론 에너지 인프라를 교체하려면 시간이 걸립니다. V2G 기술 역시 개발 초기 단계이며 충전기는 실시간으로 전기 수요를 파악해야 하므로 전력망 시스템과 연결하는 소프트웨어가 필요합니다.

전기차 제조 기업도 양방향 송전 기능을 적극적으로 탑재해야 하지만 아직은 모델마다 지원 여부가 다릅니다. 당사는 Polestar 3부터 지원합니다.

Polestar V2G app UI.
Polestar V2G 앱
Polestar 3 rear.
Polestar를 선택한 고객들에게 새로운 가치와 부가 수입원을 제공할 수 있는 세상이 어서 왔으면 좋겠어요.
엠마누엘라 발린(Emanuella Wallin), Polestar 제품개발관리 충전 및 에너지 담당자
V2G의 미래를 먼저 경험하는 Polestar의 선행 연구 프로젝트  

스웨덴 에너지청 스벤스카 크라프트네트(Svenska Kraftnät), 샬메리스 대학(Chalmers University of Technology), 가정용 충전기 제조사인 Easee, 에너지 기업 예테보리 에너지(Göteborg Energi Nät AB)바텐팔(Vattenfall)과 함께 Polestar는 스웨덴 예테보리에서 새로운 V2G 테스트 프로그램을 이끌 예정입니다.

예테보리 에너지 CEO 라르스 에스트룀(Lars Edström)은 “현재 분석 결과에 따라 미래에 예테보리 시민이 찾는 유동적인 전기 공급 서비스(flexibility services)의 제공자 중 V2G 차량의 비율이 최대 20% 정도일 것으로 예상하고 있습니다. 전기차의 구체적인 역할은 전력망이 불안정할 때 배터리에 저장했던 에너지를 추가 공급하는 것이고요.”라고 말했습니다.

연구 기간 동안 프로그램에 참여한 Polestar 3 운전자는 소위 말하는 가상 발전소(VPP, virtual power plant)를 통해 에너지 시장에 여유 전력을 판매할 수 있습니다. 덕분에 플릿(fleet) 운영 시 과거 데이터를 기준으로 배터리 용량과 가용성을 계획할 수 있고, 이는 차량을 통한 수익 증대에 더 유리합니다. 

복잡해 보이지만 그렇지 않습니다. 판매를 위해 특별히 수고할 필요도 없습니다. 차량을 충전기에 연결하고, 언제 차를 모는지 주 단위로 주행 일정을 작성하면 나머지는 스마트 충전 기술이 알아서 해주니까요.

Polestar V2G 프로젝트 리더인 엠마누엘라 발린(Emanuella Wallin)은 다음과 같이 전했습니다. “스웨덴에서 대규모로 진행되는 프로젝트이고, 이런 조합의 공동 연구는 유럽에서 한 손가락 안에 들지요. Polestar를 선택한 고객들에게 새로운 가치와 부가 수입원을 제공할 수 있는 세상이 어서 왔으면 좋겠어요.”

"이전의 V2G 프로젝트에서는 보통 주택 소유자 한 명에 초점을 맞췄지만, 플릿을 구성하는 모든 전기차를 결합하면 한 단계 더 발전할 수 있습니다. VPP를 통해 전체 차량이 함께 에너지 시장에서 유연한 에너지 자원으로 작용할 수 있게 될 것입니다."라고 엠마누엘라 발린은 말합니다. “그런 점에서 더 의미 있는 프로젝트가 아닐까 생각합니다. 모든 분야에서 적용 가능한 모범 사례를 제시할 가능성도 있고요.” 

이번 연구는 정부의 담당 기관과 학계, 스웨덴 전국 그리고 지역의 에너지 인프라에서 이해관계자가 함께합니다. 그리고 전기세가 부담스러운 제품이 아니라 값진 자산으로 전기차의 인식을 바꾸겠다는 Polestar의 미션이 시작되는 출발점이기도 합니다. 엠마누엘라 발린은 다음 말로 마무리를 지었습니다. “V2G는 환경과 전력망, 사업자와 고객에게 대단한 영향을 미칠 수 있는 기술입니다. 이 연구를 시작으로 이제 전기차를 보는 시선이 많이 바뀔 거라고 생각합니다.”

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