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전기차 충전소 인프라 분석 및 불만족 원인에 따른 평가 기준 제시

– 제주특별자치도에 대하여-

북일고등학교

하지우,최인호,정현승,김지오,장래민

Abstract

전기차 충전소 만족도가 낮은 이유 중 가장 많은 비율을 차지하는 ‘설치가 부족한 것 같다’의 원인을 알아보고자 함. 충전기 1대당 전기차 대수를 의미하는 ‘차충비’의 값이 긍정적이기에 ‘충전소의 수’의 문제보다는 충전소가 부족하다고 느끼게 하는 ‘위치’가 문제 요소라고 생각하여 충전소들이 소비자들의 수요를 반영하지 못했다고 유추해낼 수 있었음. 그리하여 소비자들의 수요를 반영하지 못한 결과물이라는 가설을 세우고 제주도의 사례를 들어 관련 데이터를 분석하고 충전 횟수 & 충전 시간을 기준으로 한 사분면과 평가 요소를 바탕으로 제시하여 구체적인 평가 기준을 제시하여 소비자들의 수요를 반영할 수 있는 충전 시간 & 충전 횟수에 따른 4분면 분류, 점수화를 통한 평가기준안을 세움.

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Ⅰ

서론

작년인 2023년, 전기차 국내 누적 등록 대수는 지난해인 2022년 38만 9855대와 비교해 39.5% 증가한 54만 3900대이다. 국내 충전기 보급 대수도 전기차와 비슷한 증가세를 보였는데 지난해 충전기 보급 대수는 30만 5309대로 집계되어 처음 30만대를 돌파했다. 완속 충 전기가 27만 923대, 급속은 3만 4386대 설치되어있다. 전년도인 2022년도의 20만 5205대와 비교하면 48.8% 증가한 값이다. 하지만 ‘경상매일신문’에서 조사한 설문조사에 따르면 전기차 이용자 중 54%가 충전소 부족 불편을 호소하고 있다. 하지만 거듭된 충전시설 보강으로 충전기 1대당 전기차 대수를 의미하는 ‘차충비’는 점차 낮아져 2023년에는 1.78대로 굉장히 긍정적인 값이라고 할 수 있다. 그렇다면 낮은 차충비에도 불구하고 사람들이 충전소 부족을 호소하는 이유는 무엇일까?

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Ⅱ

본론

전기차 충전소에 대한 만족도는 충전소의 수가 늘어나고 있음에도 불구하고 중앙일보의 설 문조사에 따르면 72%가 전기차 충전 정책에 대해 불만족을 드러내고 있다. 그중 가장 많은 비율을 차지하는 불편 요소로는 전기차 충전시설 보급 확대가 뽑혔다. 하지만 충전기 1대당 전기차 대수를 의미하는 차충비는 1.78대로 굉장히 낮은편으로 충전소의 수는 그닥 부족하지 않다는 것을 알 수 있다. 그렇다면 ‘충전소의 수’의 문제보다는 충전소가 부족하다고 느끼게 하는 ‘위치’가 문제 요소라고 생각하여 충전소들이 그리고 그 위치는 ‘소비자들의 수요’를 반영하지 못했다고 유추해 낼 수 있었다. 제주특별자치도의 충전소 데이터를 사례로 분석하여 이를 해결하기 위한 평가기준안을 세워보고자 한다.

설정 배경

1-1) 제주도 선택 이유

그림1. 필요 전기차 충전 정책 설문

관련 데이터를 수집하기 위해 공공데이터 포털, KOSIS 국가 포털 등 다양한 사이트를 참고 하였는데 그 중 제주도에 대한 데이터가 수집이 잘 되어있었으며 독립되어 있는 지역이기에 외부 요소들의 개입이 적다는 장점이 있어 제주도를 선택하게 되었다.

그림2. 제주도 일일 전기자동차충전 자료

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1-2) 충전 시간과 충전 횟수의 사분면으로 나눈 이유

처음 토의를 진행할 때 나온 고려 사항들로는 가장 가까운 충전소까지의 거리, 전기에너지의 접근성, 인구수, 입지 잠재력 등이 있었는데 얻은 자료들을 가장 잘 활용할 수 있고 가장 중 요하다고 생각하는 두 가지 요소는 충전소 충전 시간과 충전 횟수라고 생각했다. 사람들이 각 충전소를 이용하는 시간과 횟수를 고려해 보면 어느 지역이나 충전소에서 사람이 많이 몰리고, 이용하는지를 알아볼 수 있기 때문이다. 또한, 기준이 명확하고 각 충전소가 있는 위치에 무슨 충전기가 더 필요한지도 생각해 낼 수 있다. 가장 간단해 보이지만 수많은 고려 요소 중 으뜸이라고 생각한다. 또한, 사분면으로 케이스 분류를 하여 문제 상황을 일반화할 수 있다면 제주도뿐만이 아니라 다른 지역의 경우를 고려할 때도 유용하게 사용될 것이기 때문이다.

1-3) 급속 충전기와 완속 충전기 분류

그림3. 충전기별 특징

급속 충전기와 완속 충전기로 기준을 나누어야 할 필요가 있다. 두 개는 달라도 너무 다르기 때문인데 두 충전기를 구분하면 어떤 문제가 발생하는 원인을 더 잘 파악할 수 있고 해결 방안을 제시할 수 있게 된다.

급속 충전기는 시간 대비 충전량이 뛰어나다는 장점이 있다. 하지만 충전기의 수명이나 효율을 빨리 닳게 하여 자주 사용하면 배터리를 교체해야 한다는 단점이 있다. 그래서 급속충전기는 보통 고속도로의 휴게소와 같이 빠른 시간에 충전하고 멀리 가야 하는 경우에 이용된다.

그에 비해 완속 충전기는 충전이 보통 8-9시간 정도 걸리게 된다. 하지만 배터리의 효율을 오래 유지할 수 있다는 장점이 있기에 완속 충전기는 보통 공동 주택이나 오피스텔처럼 사람들의 주거 공간과 같이 오랜 시간 충전을 하여도 괜찮은 공간에 주로 이용된다.

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데이터 분석하기

단계	활동	내용
1	주제 선택	전기차 충전소 인프라 분석 – 제주특별자치도에 대하여
2	문제 정의	이미 설치되어있는 전기차 충전소들은 국가 소유의 것들도 있지 만 기업들이 설치한 것이 더 많다. 이미 설치된 충전소들의 수가 많음에도 불구하고 인프라에 불만족도가 높은 이유는 설치된 위 치의 문제가 가장 클 것이다. 그렇기에 만족도를 높이기에 가장 중요한 것은 소비자들의 수요가 가장 중요할 것이다. 소비자들의 수요를 각 충전소들의 충전횟수와 충전시간을 분석함으로써 파악 할 수 있다.
3	가설 설정	충전소들의 충전 횟수와 충전 시간이 균일하지 않고 차이가 많이 나타날 것이다.
4	데이터 수집 및 전처리	공공데이터 포털 (제주특별자치도_ 일별 전기자동차 충전대기 시간 데이터)
5	데이터 분석	제주특별자치도의 전기차 충전소들의 충전 횟수와 충전 시간 비교
6	결과 해석	사용횟수와 사용 시간의 분포가 균일하지 않은 것을 보아 소비자들의 수요가 많은 곳과 그렇지 않은 곳이 있다는 것을 알 수 있음.
7	결과 검증 및 향상	잘 사용되지 않는 곳의 위치, 가격 등의 요소를 조사하고 많이 사용되는 곳의 요소와 비교하여 충전소 인프라의 방향성을 잡아야 함.

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가설(Ideas)	이미 알고 있는 사실(Fact)	더 알아야 할 사항들 (Learning Issue)
충전소들의 충전 횟수와 충전 시간이 균일하지 않고 분포가 다양하게 나타날 것이다.	소비자들이 많이 사용하는 곳은 충전 시간과 충전 횟수 값이 높을 것이다.	각 충전소의 사용량을 통해 소비자들의 수요를 분석해야 한다.

주요 현상과 원인 정리

프로젝트 관련 주요 현상	주요 원인 (변수 간 관계 포함)	해결방안	분석방법
		현재 설치된 충전소
전기차 충전소 인프라가 효율적이지 않아 많은 사람에게 불편함을 주고 있다.	기업체들의 경제적 요건 등으로 인해 소비자들의 요건을 충족하지 못하고 있음	시설의 충전 횟수와 충전 시간을 분석하여 어느 지역의 충전소가 설치되어야 할지 방향을	제주도 일일 전기차 충전소 충전 시간과 충전 횟수 확인
		잡는다.

그림4. 그래프 작성 코딩 예시

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그래프1. 급속충전기 데이터	그래프2. 완속 충전기 데이터 위 그래프에서 x축은 충전 횟수를 의미하며, y축은 충전 시간을 의미한다.

0~1회 사용된 수가 압도적으로 많은 편이며 2~6회 사용된 충전소들도 적지 않게 찾아볼 수

있다. 일일 데이터라는 점을 고려하면 충전소 간 사용횟수가 굉장히 많이 차이 나는 편이라고 할 수 있다. 충전 시간 또한 충전 횟수가 적은 충전소는 주로 적은 충전 시간을 보이고 충전 횟수가 많은 충전소는 평균 이상의 준수한 충전 시간을 보이는 경향이 있다.

이를 통해 충전 횟수와 충전 시간은 각 충전소들마다 굉장히 차이가 다양하며 이는 소비자들의 수요를 잘 만족하는 충전소와 그렇지 않은 충전소가 극명하게 나누어진다는 것을 알 수 있고 충전 시간과 충전 횟수로 그 수요 만족도를 분류할 수 있다는 뜻이다.

위 그래프를 살펴보면 사용횟수가 0임에도 시간이 있는 것을 볼 수 있다. 이는 데이터 집계 과정에서 전날 충전을 하고 있던 충전소에서 자정을 넘어서 충전이 끝났을 때를 고려하여 나타난 이상한(?) 값이다. ex) 전날 저녁 6시부터 7시간 충전했다면 집계를 시작한 오늘은 자정으로부터 1시간 충전한 것이 되는 것임.

또한, 2, 3, 4, 5, 6의 값이 있는데도 불구하고 사용횟수의 평균이 1. xx에 그치는 이유는 아주 많고 미세한 점들이 0과 1에 찍혀있으며 이는 육안으로 구분할 수 없다. 그리고 하루 동안 아예 사용하지 않은 충전소의 데이터값 또한 포함하고 있기에 그렇다.

탐구 과정의 한계

일반적으로 급속 충전기 데이터가 사용 시간이 적고 사용횟수가 많으며 완속 충전기 데이터가 사용 시간이 많고 사용횟수가 적을 것이라고 생각된다. 하지만 위 그래프를 보면 꼭 그렇지만 은 않다는 것을 볼 수 있다. 그 이유는 무엇일까?

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3-1) 지형적 특성

제주도는 해안선이 복잡하고, 지형이 급변하는 특성을 가진다. 해안선 근처의 충전소는 설치와 유지보수가 어렵고 자연재해에 취약하다. 해안 지역의 충전소가 자연재해로 일시적으로 사용할 수 없어지면, 다른 지역의 충전소로 수요가 몰리게 되어 사용 시간이 길어진다. 또한, 제 주도는 한라산을 중심으로 한 산악 지형이 많은 지역이다. 그러면 설치된 충전기로 가는데 까지의 접근 시간이 길어질 수 있다. 따라서 산악 지형이나 해안 지역에 설치된 급속 충전기는 데이터에서 사용 시간이 길게 나타났다.

제주도는 주거가 밀집 되어있는 특성이 있다. 이런 곳에는 차량 이동이 적고 주차 공간이 넉 넉하다 보니 완속 충전기를 설치하기 쉬우면서도 주거지 근처 완속 충전기는 주로 거주민들이 이용하다 보니 충전이 원활하게 이루어질 수 있다.

3-2) 관광지역

제주도는 관광지역으로 특정 지역에 관광객이 많이 몰리게 된다. 이로 인해 특정 지역에 설치된 급속 충전기 사용 빈도가 특정 시간에 높아진다. 그래서 대기 시간이 길어져 사용 시간이 길어질 수도 있다. 또한, 관광객들 대부분이 여행 일정이 빡빡하다 보니 급속 충전기를 더욱 선호하여 오히려 완속 충전기의 사용 시간이 짧은 현상이 나타날 수 있다.

3-3) 자연 보호 구역 제한

제주도에는 환경 보호를 위해 여러 자연 보호 구역이 존재하며 인프라 설치가 제한된다. 따라서 충전 인프라의 불균형이 생겨서 자연 보호 구역이 아닌 그 외곽지역에 있는 충전기에 사람들이 몰려 충전 시간이 길어질 수 있다.

즉, 제주도라는 특이한 지역적 특성 때문에 위와 같이 우리가 생각하는 일반적인 추이와는 다르게 나타날 수 있다. 하지만 이는 오히려 좋은 징조라고 볼 수 있다. 잘 정형화되지 않은 지역의 데이터를 분석한다는 것은 더욱 의미 있는 인프라 분석 결과라고 할 수 있기 때문이다. 그렇기에 일반적인 내륙지방과 데이터값을 비교하면 안 된다는 교훈도 하나 얻어갈 수 있었다.

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데이터 분류 - 사분면

그림4. 데이터를 위의 4가지 기준으로 분류

소비자들의 수요를 가장 잘 나타낼 수 있는 두 요소를 기준으로 데이터를 사분면으로 분류한다.

4-0) 사용시간과 사용횟수의 많음와 적음의 기준

4분면으로 데이터들을 분류하기 위해서는 많다, 적다의 기준이 되는 값을 구할 필요가 있다. 기준값은 완속/급속으로 데이터들을 분류하고 각 충전 횟수와 충전 시간 값으로 하였다.

충전 시간과 충전 횟수의 기준은 공공데이터 포털에서 ‘한국환경공단_제주도 내 전기차 충전소 시간별 이용률 현황’ 데이터를 이용하여 구했다.

먼저 급속 충전기와 완속 충전기로 데이터를 분류하고 excel을 이용해 사용 시간과 사용횟수의 평균을 구했다

	사용횟수	사용시간
급속 충전기	1.01회	28분 37초
완속 충전기	1.14회	1시간 36분

표1. 급속충전기와 완속충전기의 평균값

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4-1) 1사분면의 경우

1사분면을 만족하는 충전소의 경우 더 충전기를 설치할 필요가 있다고 생각된다. 주로 사용  횟수를 높이는 급속 충전기와 사용 시간을 높이는 완속 충전기의 값이 둘 다 높기에 두 종류의 충전기 모두 필요하다고 판단된다.

4-2) 2사분면의 경우

2사분면의 사용횟수는 많지만, 사용 시간이 적다는 것은 빠르게 충전하고 이동해야 하는 사람들이 많다는 것이기에 급속 충전기의 수요가 높다고 판단된다. 그렇기에 완속 충전기를 설치 하기보다는 급속 충전기의 설치가 더 필요할 것이다.

4-3) 3사분면의 경우

사용 시간이 적고 사용횟수 또한 적다는 것은 급속, 완속 모두 다 수요가 낮다는 뜻이므로 충 전소를 설치하기보다는 줄이는 편이 효율적이다.

4-4) 4사분면의 경우

사용 시간이 높은 데에 비해 사용횟수가 적다는 것은 주로 완속 충전기의 수요가 높다고 판단 된다. 앞서 말한 바와 같이 완속 충전기는 주로 가정에서 오랜 시간 배터리 부담을 줄이기 위해 사용되는 것이 일반적이기에 위 장소에는 급속 충전기보다는 완속 충전기가 더 필요할 것이다.

위 판단 기준으로는 ‘필요할 수 있다’는 알 수 있을지 몰라도 ‘필요하다’는 것은 알지 못한다. 그렇기에 위에 적용시킬 수 있는 평가 기준을 세울 필요가 있다.

평가 기준

‘제주지역 전기차 충전 인프라 구축정책에 관한 효과성 연구’ 논문을 참고하여 평가 기준을 설정하였다. EV 충전 인프라 이용 만족이 EV 충전 인프라 개선 효능감에 미친다는 것을 알 수 있었고 가장 큰 영향을 미친 요소들로는 1. 설치의 충분성, 2. 이용의 신속성 3. 각종 정보 파악 용이성, 4. 고장 충전기 신속 고객 서비스 대응이 있다.

그렇기에 아래 4가지 요소로 평가 기준을 세웠다.

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	설치의 충분성	이용 신속성	정보 파악 용이성	고객 서비스 대응
서귀포 시청	8	4	6	8
시민복지센터	5	5	8	7
제주시청	9	6	6	4
....

표2. 평가기준안 예시

Ⅲ

결론 및 제언

제주특별자치도의 일일 전기차 충전소 데이터를 분석하여 소비자들의 수요가 잘 반영되지 않 았을 것이라는 가설을 설정하여 관련 평가 기획안을 작성하였다.

1. 데이터를 사분면으로 1차 분류(급속/완속 충전기 기준을 참고삼아)

→ 2. 각 사분면의 특징을 고려하여 필요 완속/급속 충전기를 어림잡을 수 있다.

→ 3. 제주민들의 설문조사를 바탕으로 한 평가 기준을 세워 점수화함으로써 필요한 정도 구 체화 과정을 거친다.

낮은 값의 차충비를 근거로 현재 전국의 충전소 수는 적절하며 위치에 문제가 있어 이는 소 비자들의 수요를 반영하지 못한 것으로 판단되어 데이터 시각화 및 분석을 진행하였고 충전 횟수와 충전 시간 분포가 일일 데이터임에도 불구하고 편차가 큰 것을 보고 충전소들 간에 수요가 많은 충전소와 수요가 적은 충전소가 극명하게 나타나는 것을 통해 수요를 반영하지 못했을 것으로 가설을 뒷받침할 수 있다. 또한 충전 횟수와 충전 시간의 요소가 소비자들의 수요를 고려하는데 주요한 요소임을 위 과정을 통해 확인 할 수 있었다. 그리하여 횟수와 시간을 4분 면의 기준으로 삼고 수요 만족도를 높이기 위해 이용 만족이 개선 효능감에 영향을 미친다는 논문을 참고하여 관련 요소를 구체화 과정에서의 기준으로 삼았다. 그리하여 문제를 인식하고 가설을 세우고 이를 뒷받침하는 근거들을 내세워 이 문제들을 해결하기 위한 평가 요소들 또한 신뢰도 있는 자료들을 활용해 세워 위 보고서를 마무리한다.

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Ⅳ

출처

제주지역 전기차 급속 충전기 이용률 개선에 관한 연구 – 제주대학교(이동민) 제주지역 전기차 충전 인프라 구축정책에 관한 효과성 연구 – KAIST(고영규 외 4인) https://www.khan.co.kr/LocaL/Jeju/articLe/201904081605001 - 경향신문 https://www.jejunews.com/news/articLeView.htmL?idxno=2204905

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