▲스웨덴 전기도로 건설 계획(출처: Euronews)

스웨덴 전기 도로, 배터리 크기 70% 줄일 수 있어
전기 도로 이용 요금, 마모 등 유지 비용 충당 가능

 

전기차를 충전하며 주행하는 전기 도로 구축비용이, 급속 충전기와 대형 배터리 채용에 들어가는 비용에 절반이 넘게 줄어든다는 연구결과가 나왔다. 향후 도로 구조의 혁신과 함께 저렴하고 가벼운 전기차 보급이 가능해질 것으로 기대가 모아진다.

Euronews에 따르면 스웨덴 교통부 관계자는 유럽 고속도로 20호선의 스웨덴 구간 가운데 할스베리와 외레브로를 잇는 고속도로 구간에 다이내믹 충전 방식의 전기차 전용 도로를 건설할 계획을 발표했다.

스웨덴 교통부의 Jan Pettersson 이사는 스웨덴 국도와 유럽 도로에서 개인이 운전하는 자동차 412대의 이동 패턴을 시뮬레이션한 결과 홈 차징과 다이내믹 차징을 결합하면 배터리 크기를 최대 70%까지 줄일 수 있다는 연구 결과를 발표한 바 있다.

또한, 이 연구를 함께한 연구원들은 도로의 25%만 전기화가 돼도 매우 효율적인 결과를 가져올 수 있다고 전했다.

전기 도로를 통해 전기차 가격의 40%를 차지하는 배터리의 크기를 70% 줄일 수 있다면 전기차 가격도 지금보다 훨씬 저렴해질 수 있고, 전기차 대중화에 큰 영향을 끼칠 것이라 Jan Pettersson 이사는 말했다.

▲Mats Alaküla, Lund 대학교 교수의 연구 결과(그림출처: Evolution Road)
 

2019년 Evolution Road에 실린 Mats Alaküla, Lund 대학교 교수의 연구에 따르면 전기 도로 및 충전소 유지 보수 비용을 제외했을 때 전기 도로 + 소형 배터리의 충전 인프라 비용과 슈퍼 충전소 + 대형 배터리의 네트워크 비용을 비교하면 전자가 후자의의 절반 미만으로 추정된다는 연구 결과를 발표하며 전기 도로의 경제성에 힘을 실었다.

스웨덴 국가교통도로연구소 소속 Maria Börjesson외 2인도 2021년 논문을 통해 전기도로의 사회적 편익이 사회적 비용보다 크며 디젤에 비해 전기 도로가 경제적이라는 결과를 발표했다.
 

▲Transportation Research Part C: Emerging Technologies 중 Maria Börjesson외 2인의 The economics of electric roads 부분 캡쳐. SAMGOD모델은 스웨덴 국가 화물 모델 시스템을 일컫는다.

이어 전기 도로 이용 요금으로 도로 마모 등의 유지 비용을 충당할 수 있을 것이라는 결론과 함께 연구 결과가 다른 국가에도 적용될 수 있을지는 미지수라 전했다.

한편 스웨덴은 2035년까지 약 3,000km에 달하는 전기차 전용 고속도로를 개통하겠다는 대규모 프로젝트 중의 일부로 할스베리와 외레브로를 연결하는 21km의 전기차 전용 도로를 2025년 완공하겠다고 지난 4월 전했다. 

이 프로젝트는 계약자 선정 과정에 있으며 전기 도로 시스템(Electric Road System, ERS)의 방식은 크게 세 가지로 좁혀졌다.

첫 번째는 트램과 유사한 방식으로 팬터그래프를 이용한 Catenary Charging System이다.

▲Catenary Charging System(사진출처: 스웨덴 교통국)

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 전기전자공학자협회)의 연구에 따르면 Catenary Charging 방식이 Wireless Power Transfer(무선 전력 전송, WPT)보다 효율이 좋다.

2019년 독일은 헤센주 A5 고속도로에서 세계 최초로 전기트럭 고속도로를 개통하며 이 방식을 사용했다.

10km 구간의 시범 구간을 건설하는 데 든 비용은 200억원이 투입됐으며, 전기트럭 한 대가 10만km 주행 시 2,000만원의 연료비 절감이 가능하다고 전해졌다.

또한 이는 차선을 변경할 때 팬터그래프를 다시 접어야 하는 문제점이 있으며 인프라의 유지관리 및 차량에 설치하는 팬터그래프 등 비용은 장점으로 적용되기는 무리가 있다. 

논의되고 있는 두 번째 방식은 Conductive Charging, 전도성 충전 방식이다.
 

▲Conductive Charging(사진출처: Euronews)

도로에 전도성 레일을 설치하고 차량에 레일과 맞닿을 수 있는 스틱을 설치해 레일과 접촉시켜 충전하는 방식이다.

표면 위에 있는 레일을 통해 차량으로 전송된다는 점을 제외하면 Catenary Charging System과 유사하다.

이는 대형 트럭, 자가용 등 다양한 차종에 적용할 수 있다는 장점이 있으나 접촉 시 발생하는 진동, 스틱 설치 비용 등은 문제점으로 지적된다.

마지막은 흔히 무선 충전이라 일컫는 Wireless Power Transfer, 무선전력전송 방식이다.
 

▲무선 충전 도로 건설 현장(사진출처: Euronews)

유도 충전 방식으로 이뤄지기 때문에 차량 바닥면에 수신 장치가 달려야 하나 직접 접촉해야 하는 앞의 두 방식과 비교했을 때 차량 외부로 신경 쓰이는 부품이 튀어나오지 않는다.

스웨덴은 2021년 고틀란드 섬에 세계 최초로 1.6㎞ 길이의 무선 충전 도로를 건설한 바 있을 정도로 적극적인 모습을 보이고 있으며 이는 시속 60km로 200m 주행 시 70kW의 배터리가 충전된다고 전해졌다.