일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2024.9.5

전체 도로의 수 퍼센트만 공사해도 무한 주행 가능
도쿄대학, 주행 중 충전 조건을 추산 (Part 2.)

기사 앞 내용: https://hjtic.snu.ac.kr/board/news_summary/view/10189

-- 고속도로는 10% 부설로 모든 자동차의 95%를 커버 --
한편, 고속도로에서 필요한 급전 설비 부설률에 대해서는 고속 주행에 큰 전력이 필요하기 때문에 지금까지 사업성의 유무를 포함한 현실적인 조건에서의 상세한 추산이 실시되지 못했다. 이번에 그것을 처음으로 실시한 것이 전술한 도쿄대학의 혼마 조교수 연구팀이다.

혼마 조교수 연구팀은 고속도로에서의 DWPT의 최적의 배치에 대해 계산 과학적 방법을 이용해 연구하고 있다. 혼마 조교수의 전문 분야는 목적에 대해 최적의 수단을 찾아내는 연구 분야인 ‘오퍼레이션즈 리서치(OR)’. 이번 연구에서는 OR 분야에 있어서의 수단 중 하나인 ‘수리 최적화’를 이용해 가능한 많은 자동차가 배터리 부족 없이 주행하기 위해 필요한 DWPT 시스템의 부설 길이를 조사했다.

신토메이(新東名)∙메이신(名神)고속도로(왕복 약 965km)와 도호쿠(東北)자동차도(왕복 약 1,360km)를 상정해 조사한 결과, 어느 고속도로에서도 편도 50km, 왕복으로 100 km, 즉, 비율로 하면 신토메이·메이신 고속도로에서는 약 10%, 도호쿠자동차도에서는 약 7%의 공간에 DWPT 시스템을 부설하면, 자동차의 95%가 도중에 충전하지 않고 목적지인 인터체인지에 도달할 수 있다는 것을 알게 되었다.

남은 5%의 자동차는 고속도로 끝에서 끝까지 초장거리를 주행하는 자동차이다. 이러한 자동차를 포함한 모든 이동 수요를 커버하려면, 필요한 DWPT의 부설 거리가 신토메이·메이신고속도로에서는 260km(약 27%), 도호쿠자동차도에서는 500km(약 37%)까지 단번에 늘어난다고 한다.

-- 전기세 50엔/kWh의 추가 징수로 흑자화 가능--
고속도로의 DWPT 사업의 채산성에 대해서는 “DWPT 이용자로부터 전기요금과 함께 1kWh당 50엔의 추가 요금을 징수하면 흑자화가 가능하다”(혼마 조교수)라고 한다. 즉, 전기요금이 20엔/kWh라면, 이용자로부터 1kWh당 총 70엔을 징수하는 구조이다. 추가 요금 50엔/kWh의 근거로는 ‘엔진차의 가솔린 비용과 같은 수준의 금액’(혼마 조교수)이라고 한다.

전술한 신토메이·메이신고속도로에 왕복 100㎞를 부설해, 자동차의 95%를 커버하는 케이스를 가정해보자. DWPT의 부설 코스트는 미쓰비시종합연구소의 추산에 근거해 1km당 2억5,000만 엔. 100km 부설 시 부설 비용은 250억 엔. 이것을 금리 3%, 20년간 감가상각을 실시한다고 하면, 연간의 코스트는 16.8억 엔이 된다. 앞의 50엔/kWh의 추가 요금에 의해 이용자로부터 연간 18.4억 엔의 수익을 전망할 수 있기 때문에 연간 1.6억 엔의 이익이 나온다는 계산이다. 한편, 고속도로를 사용하는 자동차를 모두 커버하는 경우에는 매년 13.1억엔의 손실이 발생하게 된다.

혼마 조교수는 “아무리 DWPT가 편리하다고 해도, 사업으로서 채산이 맞지 않으면 보급은 불가능하다. 경제적 합리성이 있는 DWPT의 부설율을 고려해 플러그인 방식의 급속 충전 스탠드와의 ‘베스트 믹스 전략’으로 인프라를 정비해 나가는 것이 이상적이다”라고 강조한다. 즉, 고속도로에 관련해서는 DWPT에만 의존하는 것이 아니라, 초장거리를 이동하는 수요는 플러그인 방식 충전에 맡긴다. 이를 통해, 최대한 적은 투자액으로 충전에 관한 여러 문제를 해소하면서 EV의 편리성을 최대한 높일 수 있다고 한다.

-- 도심에서는 더 적은 부설률로 무한 주행 --
혼마 조교수 연구팀은 현재, 시가지에서의 DWPT의 최적의 배치에 대해 지금까지보다 한층 더 현실적인 상정하에서의 평가를 진행하고 있다고 한다. 일본의 한 도시를 모델로 도로의 교통량이나 신호가 전환되는 타이밍, 자동차의 속도 변화 등을 세밀하게 재현한 결과, ‘선행 연구에서 얻은 견적보다도 상당히 적은 부설율이 될 가능성이 있다’고 판명되었다고 한다.

그 중 하나가 교차점에서의 급전 설비의 부설율이다. 교차점 부근에 부설하는 점에서는 과거의 연구와 공통되지만, “설치하는 교차점을 효율적으로 선택하는 것이 중요하다”(혼마 교수)라고 한다. 즉, 일본정공의 연구와 같이 ’교차로 전방으로 일률적으로 30m’로 하는 것이 아니라, 교통량 등에 따라 긴 거리를 부설하는 곳이나, 부설하지 않는 곳을 면밀히 계획함으로써 부설률을 낮추면서 무한 주행(실질적 전력 소비 제로)을 실현할 수 있다고 한다.

시가지에 관한 혼마 조교수의 연구 성과는 아직 발표되지 않았기 때문에 구체적인 부설 장소나 부설 길이는 공개되지 않았지만, “차도의 총 길이에 대해 수 퍼센트의 부설율이면 될 것으로 보인다”(혼마 조교수)라고 한다.

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