2010년 미국 GM에서 개발한 쉐보레 볼트는 그 이전에 개발된 일본 도요타의 프리우스에 이어 선풍적 관심을 모으고 있다. 한국에서 개발 시험 출시한 Blue-one 전기자동차는 제주 실증 단지에서 그 성능이 시험되고 있다. 전력연구원에서 는 "그리드 연계형 전기차 충전인프라 개발" 과제를 통해, 충전 전력 요금을 현행 계시별 공급원가 수준에 기초하되, 전기차 고유의 충전부하 특성을 고려하여 경부하 시간대에 사용을 유도하는 방향으로 전기차 충전 전용 요금을 설계하였다. 이 전기차 충전인프라 전용요금을 사용하여, 전기차의 충전인프라 운영을 시뮬레이션 하였다. 본 논문에서는 전기차 충전인프라 개발 목적, 충전인프라 개발 방법, 충전인프라 개발 결과를 기술하였으며, 향후 연구방향 및 충전인프라 구축 방향에 대해 고찰해 보았다.
본 연구는 EV 충전 인프라 구축에 따라 이용자들이 인프라에 대하여 실질적으로 개선되었다는 효능감을 느끼고 있는지 검증을 통해 제주지역 EV 충전 인프라 구축정책에 대한 효과성을 분석하는 것이 목적이다. 연구 결과로는 충전기에 대한 '설치의 충분성', '이용의 신속성', '관련 정보 파악의 용이성', '고장 충전기의 신속 고객서비스 대응'과 같은 세부 만족 요인이 EV 충전 인프라 개선 효능감에 영향을 주는 것으로 나타났다. 아울러 이용자의 '주택유형'에 따른 'EV 충전 이용 만족'이 'EV 충전 인프라 개선 효능감'에 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 공동주택 거주 전기차 이용자들의 효능감 제고를 위한 충전 인프라 구축 필요성도 도출되었으며, 전반적인 정책 효과성은 높은 것으로 확인되었다. 본 연구는 제주지역 사례를 통해 전기차 충전 인프라 구축정책의 효과성을 검증하는데 기여할 수 있다.
전기차 충전 인프라에서는 충전 및 결제 데이터를 포함하여 다양한 데이터가 전송되기 때문에 안전한 전기차 충전 인프라를 구축하기 위해서는 이에 대한 보안 연구가 요구된다. 그렇지만 기존에 진행된 연구들은 전기차 충전을 위한 충전 인프라 보다는 전력 계통 인프라와 같은 스마트 그리드 관련 보안 연구가 주를 이루고 있다. 또한 충전 인프라 관련 연구는 아직 부족한 현실이며, 위협모델링과 같은 체계적인 방법론을 이용한 연구는 아직 진행되고 있지 않다. 따라서 안전한 전기차 충전 인프라의 구축을 위해 위협모델링을 적용하여 보안 위협을 식별하고 보안요구사항을 체계적으로 분석하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 Data Flow Diagram, STRIDE, Attack Tree를 활용한 위협모델링을 이용하여 충전 인프라에서 발생 가능한 위협을 정확히 식별하고 객관적인 보안요구사항을 도출하여 전기차 충전 인프라를 분석한다.
화석 연료의 고갈 및 환경오염의 증가로 인하여 전기 에너지를 사용하는 전기 자동차가 차세대 교통수단으로 주목받고 있으며 전 세계적으로 인기를 끌고 있다. 전기 자동차의 보급률 및 관심이 높아짐에 따라 V2G (Vehicle to Grid) 및 IT 기술을 이용한 충전 인프라에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 전기 자동차의 안정적인 충전 및 부하 관리를 위하여 그리드 네트워크와의 통신은 가장 중요한 요소이다. 그러나 기존의 중앙 집중형 인프라 구조의 경우 제어 메시지 요청이 증가할 경우 느린 응답속도로 인하여 충전 인프라가 효율적으로 작동하지 못하는 문제점들이 존재한다. 본 논문에서는 분산형 클라우드 컴퓨팅 기술을 무선 기지국에 적용하여 충전 인프라에 혼잡을 줄이고 지연시간을 줄이기 위해 MEC (Mobile Edge Computing)를 활용한 새로운 전기자동차 충전 인프라 구조를 제안한다. 성능 평가를 통해 본 논문에서 제안한 저 지연시간을 가지는 충전 인프라가 기존에 존재하는 충전 인프라보다 효율적으로 전력 피크 상황에 대처함을 확인하였다.
최근 친환경 교통수단중 하나인 전기자동차 보급을 위한 정부정책이 강화되고, 관련연구개발 및 시범사업, 실증이 이루어지고 있다. 하지만 아직까지 국내에서는 본격적인 전기자동차 생산단계에 이르지 못하고 있고, 전기자동차 배터리에 전력을 공급하는 충전인프라 구축도 미흡한 실정이다. 전기자동차와 충전인프라는 마치 일반자동차와 주유소와의 관계와 비슷하여 전기자동차 운행을 위해 충전인프라 구축은 필수적이다. 그런데 보통 충전인프라는 전력계통, 충전기와 운영시스템 등으로 구분할 수 있다. 이 가운데 충전기는 전력을 계통으로부터 수전 받아 차량의 배터리에 공급하는 역할을 담당하며, 특히 급속 충전기의 경우 380V, 85의 교류전력을 수전하여 최대 110A, 450V 직류를 공급하는 관계로 충전 중 내부온도관리가 중요하다. 이를 관리하기 위해 적절한 냉방설비 확보, 충전전력 조정 혹은 발열원(부품) 개선 등의 방법이 있으며 이에 관해 상세히 논해보고자 한다.
이 논문은 LS전선, 서울 메트로, 철도기술연구원(KRRI)이 공동으로 연구한 '도시철도 연계 EV 충전 시스템' 프로젝트와 LS전선, 환경공단이 공동 개발한 '전기 자동차 충전 인프라 구축 사업'을 바탕으로 내용을 구성 하였다. 전기 자동차 충전 인프라 시스템 구축은 크게 3가지 이슈 -전력 연계, 충전 시설, 충전기 운영 통신 시스템-가 있다. 전기 자동차 충전 시스템을 철도 전력 인프라망을 연계했을 때 얻을 수 있는 이점들, 충전 인프라 운영 시스템에 대한 실증 내용을 논하였으며 추가적으로 향후 계획도 포함되어 있다.
본 논문에서는 전기자동차 충전인프라를 효율적으로 보급하는데 도움이 되도록 가상 충전인프라 시뮬레이터를 구현하여 다양한 전기자동차 충전인프라 정보들(충전현황, 충전패턴, 충전부하량, 충전요금 등)를 생성하고 그 결과를 분석하였다. 제안하는 시뮬레이터는 교통량정보제공시스템과 국토해양부 등의 통계자료를 바탕으로 전기자동차의 운행특성을 모의하였으며, 그에 따른 충전부하량 및 충전패턴을 분석할 수 있도록 구현되었다. 또한, 한국전력공사(KEPCO)에서 고시한 전기자동차 충전요금(안)을 적용하여 충전유형별, 차량용도별 및 시간대별 충전요금정산 결과를 분석해 볼 수 있었다. 본 논문에서는 제안하는 전기자동차 충전인프라 시뮬레이터를 통하여 전기자동차 충전인프라를 구성할 때 고려해야하는 요소들을 현실적인 상황과 유사하게 모의하여 분석할 수 있었다.
스마트 그리드(Smart Grid) 사업 분야에 속해있는 스마트 트랜스포테이션(Smart Transportation)사업은 전기자동차 운영에 주 초점을 맞추고 있는 실정이다. 전기자동차를 운영하기 위해서는 전기자동차 충전 인프라 구축이 필수적으로 필요하며 전기자동차 충전 인프라는 크게 전력망, 충전소, 급 완속 충전기, 과금 및 정산, 운영 시스템 등으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 이러한 스마트 트랜스포테이션 사업의 충전 인프라 구축을 수행함에 있어 주차장이나 아파트 등에서 사용할 완속 충전 스탠드와 그에 따른 충전 시스템 구성을 소개하고자 한다.
지구 온난화에 대한 대응 노력으로 스마트그리드가 주목받고 있으며, 국내의 경우 정부는 CO2 배출량의 20%를 차지하고 있는 수송 분야를 대체하기 위한 노력으로 전기자동차 및 충전 인프라 구축을 확대하고 있다. 하지만 전기자동차 충전 인프라는 지능화를 위해 IT기술을 접목하고 있어 기존 IT기술이 가지고 있던 보안위협들을 그대로 상속받을 수 있다. 이로 인해 발생할 수 있는 보안 사고를 미연에 방지할 수 있도록 보다 안전한 전기자동차 충전 인프라 구축이 요구된다. 이에 본 논문은 전기자동차 충전 인프라에 대한 논리적 아키텍처를 제시하고 이를 바탕으로 발생 가능한 보안위협들을 식별하였다. 또한, 이러한 보안위협들을 대응하기 위한 보안요구사항을 분석 및 제시하였다.
본 논문에서는 EV (Electric Vehicle)용 충전 인프라 구축을 위한 BESS (Battery Energy Storage System)의 용량을 산정한다. 이를 위해 실제 대형마트의 데이터를 이용하여 EV용 충전 인프라가 구축될 경우의 추가수요전력량을 산출하고 현재의 전력수급량을 바탕으로 EV 보급시의 최대수요전력량을 예측한다. 이들을 계약전력과 비교하여 필요전력량을 분석하고 이를 바탕으로 충전 인프라에 이용되는 BESS의 용량을 산정한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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