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블록체인에너지 비즈니스모델 탐색: 전기자동차 충전관리

입력 : 2018.11.08 16:12

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[첨단 헬로티]

 

소비영역의 비즈니스모델 사례 지속적으로 개발해야


본 고에서는 먼저, 전기자동차 충전 방식이 어떻게 진화하고 있는지에 대해 살펴본 후, 기존 에너지기업들과 제휴하여 새로운 비즈니스모델들을 개척한 선두적 글로벌 스타트업 사례로 슬록잇(Slock.it)과 썬체인(Sunchain)을 소개하고, 국내 비즈니스 사례와 가능성들을 탐색하고자 한다. 


1. 들어가면서


필자는 블록체인에너지 비즈니스모델을 탐색하기 위해 그림 1의 블록체인에너지 비즈니스모델 유형 다섯 가지를 순차적으로 소개하고 있다. 이번호는 세 번째인 전기차 충전 관리(Electronic Vehicle charging management) 비즈니스모델이다. 


▲ 그림1. 블록체인 기반 에너지 비즈니스모델 유형 및 기업 유형화


이는 2016년 정부가 마련한 개정안 내용인 전기자동차충전사업·소규모전기공급사업 및 소규모전력중개사업 등 세 가지 사업 중 하나로서, 올 5월 29일 개정안의 국회 본회의 통과 이후 관심이 쏠리는 비즈니스모델이다. 개정안이 시행되면 전기자동차 충전 사업이 활성화될 것으로 기대된다. 


2. 전기자동차 충전 방식의 진화


전기자동차(이후 전기차) 충전은 댁내 전기 인프라나 빌딩 주변 인프라에서 시작해 배터리를 아예 교체하는 방식에서 시작해, IT의 발전으로 급속 충전 및 IoT 기반의 무선 충전 등으로 발전 중이다. 전기차 보급 초기에 먼저 시작된 방식은 가정용이다. 


초기엔 충전 시간이 길기 때문에 주로 수면 시간을 활용하였다. 비교적 초기인 2009년 현재 가정용 전원 220V 사용시 전기차 완전 충전 시간은 약 6~8시간이었다. 가장 큰 문제는 요금이다. 누진세가 적용되는 요금 체계에서는 가정용 전기로 전기차를 충전하기 부담스럽다. 


따라서 심야 전력 혹은 별도의 전기차용 요금제를 위한 미터기가 필요해진다. 충전 시간이 길다는 점때문에, 다른 방식으로 배터리 교체 방식도 등장한다. 배터리 교체소에서 다 쓴 배터리를 교체하면 5분이면 충분하다. 이의 관건은 자동차회사와의 협력 및 배터리 표준화이다. 자동차 배터리의 크기와 무게에 따라 교체기기가 달라질 뿐만 아니라, 교체소가 다양한 종류의 배터리 여분을 가지고 있어야 할 경우 재고 부담이 크기 때문이다. 


기술 발전으로 급속 충전이 주목을 받는다. 높은 전압과 전류를 공급할 수 있는 충전설비를 갖춤으로써 전기차 충전 시간을 30분 이내로 단축시키는 급속충전은 전력량이 많고 배터리에서 전력을 받아들이는 속도가 빠를수록 빨라진다. 


이의 관건은 높은 전압과 전류에 잘 견디고 전력 전달 효율을 높인 급속 충전 기술이다. RWE와 다임러는 2009년 독일의 한 로드쇼에서 400V, 32A로 20kWh 배터리를 1시간 이내 충전할 수 있는 급속 충전기를 선보였다. 물론 충전기에서 공급하는 전압과 전력을 감당하기 위해 자동차 장비도 필요하므로 자동차기업과의 협력은 필수이다. 


국내에서는 2017년 4월, 정부가 전기차 급속충전 방식을 기존 세 종류에서 한 종류인 ‘DC 콤보’로 통일한다고 확정 고시했다. 


국내 방식은 ‘DC 콤보’(BMW i3, 한국지엠(GM) 스파크) 외에, ‘AC 3상’(SM3), ‘DC차 데모’(기아차 레이·쏘울, 닛산 리프)가 있으며, 2017년 한국 매장을 개장한 테슬라의 모델S 90D는 아예 체계가 다른 ‘타입 2’를 사용한다. 모델S는 ‘AC 3상’ 방식으로 충전은 가능한데 기술적 차이로 완속충전만 가능하다. ‘DC 콤보’로 통일하는 이유에 대해 산업부는 충전 시간이 비교적 짧고 차량 정보 통신에 유리하고 미국 표준으로 채택돼 세계 표준이 될 가능성이 높은 점을 꼽았다.


IoT 기반 무선 프로토콜이 발전하면서, 비접촉식 충전이 무선 충전으로 진화할 것으로 보인다. 비접촉식의 예로 충전기에 해당하는 코일을 지정된 주차장 바닥에 깔아 두면, 바닥에 코일을 붙인 자동차가 그 위에 주차해 비접촉식 충전이 가능하다. 


거리가 관건이기 때문에 우선 무선전력전송 기술은 에너지를 주고받는 송신기와 수신기 거리에 따라 근거리와 원거리로 구분된다. 표 1에서 보면, 근거리는 다시 에너지 전달 방식과 전송거리에 따라 초단거리인 자기유도방식과 단거리 전송의 자기공진 방식으로 구분되며, 원거리는 전자기파를 안테나로 전송하는 전자기파 방식을 이용하는데, 낮은 전송효율과 인체 안정성 확보가 주요 관건이다. 이상에서 전기자동차 충전방식을 살펴보았는데, 여전히 남아있는 과제는 과금 시스템과 충전 시간, 그리고 무선 전송 효율 등이다. 


▲ 표 1. 무선전력 전송 기술에 따른 주요 특징


3. 글로벌 비즈니스모델 사례


1) 슬록잇(Slock.it)

독일의 제2 에너지 기업인 RWE (Rheinisch-Westfaelisches Elektrizitaetswerk)와 슬록잇의 협력으로 만들어진 전기자동차 충전 결제 시스템(무 계약)은 과금 시스템과 관련한다. 이를 다루는 “블록 충전(Block Charge)”프로젝트의 목적은 중개인을 통한 어떤 계약도 필요 없는 충전 결제 시스템의 구축이다. 그림 2는 이 시스템의 플랫폼 구조를 도식화한 것인데, 공유 및 충전 플랫폼으로서 디지털지갑 기능을 하는 것으로 표현되어 있다. 물리적 교환은 실선으로, 정보 및 금융 거래는 점선으로 표시되어 있다. 


▲ 그림 2. 전기자동차 충전 결제플랫폼 구조


그림 2의 시스템을 가져가는 슬록잇과 독일 제2 에너지기업 간 제휴를 기반으로 하는 비즈니스모델을 설명하기 전에 먼저 독일의 에너지 환경에 대한 이해가 필요하다. 앙겔라 메르켈 주도 독일 신정부는 2020년까지 원전 가동을 중단하겠다고 발표했고, 2011년 RWE는 독일 정부를 상대로 원자력발전 중단에 대한 취소 소송을 독일 연방 법원에 제기했으며, 이 조치에 따라 파산 신청을 낼 만큼 곤경에 처했다. 


법원은 RWE의 손을 들어줬고, 독일 정부의 갑작스러운 에너지 정책에 많은 에너지 기업들이 어려움을 겪기 시작한다. 전기 요금이 치솟으면서 에너지 기업만이 아니라 모든 업종에서 불만이 고조되기 시작한다. 이처럼 독일 연방상원에서 원전 폐쇄 법안이 최종 확정된 이후 대체전력의 공급 및 신규발전소 건설 관련 독일 내에서 논란은 지속된다. 


에너지기업들은 전력 공급이 부족할 것을 전망했고 독일 에너지·기후펀드에서 원전대체 전력공급을 위한 화력발전소 건설을 지원하면서, RWE 와 러시아의 가즈프롬(Gazprom) 간 신규 화력발전소 건설과 운영을 위한 전략적 제휴도 추진된다. RWE는 2013년부터 탄소배출권 구매 의무를 부담하며 80억 유로 규모의 자산 매각을 통한 현금 확보까지 추진했지만, 신용 등급 하락을 경험하게 되고, 유럽 발전(發電) 시장 진출을 모색 중인 가스프롬과 투자자를 필요로 하는 RWE 간 이해관계가 합치되어 제휴가 실현되기에 이른다.


유럽연합(EU)이 2020년까지 자유로운 전기차 여행이 가능하도록 하며, 자동차 10대당 충전기 하나를 설치하는 것이 적당하다고 고려한 이후, 독일이 전기차 R&D, 시장 구축을 실행해 2020년까지 1백만 대 전기차 보급 계획을 내놓는다. 이를 위해 독일 정부는 2014년 9월 ‘e모빌러티(Electromobility: E-mobility) 법’을 통과시켜 도시들이 전기차 관련 제도 채택에 유연성을 갖게 되었고, 도시들은 전기차 무료 주차, 충전 공간 지정, 버스 전용차선 이용, 제한 구역 접근 가능 등 조치들을 선택한다.  


게다가, 정부는 2016년 4월 12억 유로 기금을 통해 전기차에 4천 유로, 플러그인하이브리드/하이브리드 차량에는 3천 유로의 구매 보조금을 시행해 2020년까지 약 40만 대 차량에 지급할 예정이다. 이러한 환경에서 충전 인프라는 시급한 과제로 떠오른다. 


RWE는 블록체인(Blockchain)을 핵심 에너지 비즈니스에 도입할 새로운 필수적 기술로 보고, IoT 기반 거래를 최적화하여 전기차 충전을 어떻게 변환할 수 있는지 연구하기 시작했고, 첫 번째 프로젝트가 자동 충전 스테이션으로 사용자가 역을 임대하고 예금을 입금하고 자동차를 충전한 다음 보증금을 돌려받을 수 있게 하는 스마트 계약이다. 슬록잇과의 제휴를 통해 두 기업 간 역할이 분명하다. 즉, 슬록잇은 블록체인 IoT 시스템을 운영하고, RWE는 전기차 충전 네트워크를 운영한다.


RWE과 슬록잇이 함께 내놓은 전기차 충전 결제 시스템은 그림 4와 같다. 디앱(DApp)으로 동작하는 스마트 플러그를 이용해 재충전이 가능하게 된다. 충전 및 거래는 이 시스템에서 관리된다. 충전소는 RWE를 대신해 사용자 인증, 지불 처리 및 충성도 포인트 할당을 처리한다. 또한, RWE는 공유 자원을 활용하고 사용하는 용도로만 비용을 지불함으로써 퍼블릭 블록체인을 사용한다. 


이더리움(Ethereum)에 대한 접속 권한을 임대하고 있다. 모든 거래가 블록체인에서 이루어지므로 완전한 투명성을 확보할 수 있으며, 오픈 API를 활용하여 파트너를 쉽게 만들 수 있다. 판매 시점에서 통계 분석에 이르기까지 객체와 서비스는 공통의 블록체인 상태에서 동기화 될 수 있다.


▲ 그림 3. 슬록잇과 RWE의 역할 구분


▲ 그림 4. RWE와 슬록잇(Slock.it) 간 구축한 전기차 충전 결제 시스템 구조


2) 썬체인(Sunchain)

프랑스에서 활동하는 벤처인 썬체인의 비즈니스모델을 소개하기 전에 여기서도 프랑스의 에너지 환경 및 전기차 정책에 대한 이해가 먼저 필요하다. 프랑스의 2015년 에너지 이행법은 2030년까지 7백만 대 전기차 충전기를 설치할 것을 포함한다. 개별 주차 공간을 갖는 거주지, 개별 주차 공간을 갖는 상업용 건물, 공공기관 건물, 쇼핑 극장 등에는 전기자동차 충전 인프라를 갖는 주차 공간을 마련해야 한다. 


또한, 개별적으로 전기자동차 충전기를 설치하면 30%의 세금 공제(tax credit)가 제공된다. 전기차 보조금 정책인 ‘Bonus-Malus’제도는 이산화탄소 저 배출 차량 구매에 보조금을 지급하고 오염 배출 차량에 구매에 벌금을 부과하는 것이고, 보조금 지급 기준은 이산화탄소 배출량에 따른다. 정부는 이산화탄소 배출량이 0~20g/km인 전기자동차에 대해서는 6천3백 유로, 배출량이 21~60g/km인 플러그인하이브리드 차량에 대해서는 1천 유로, 배출량 110g/km 미만의 하이브리드 차량에 대해서는 750유로를 지급하지만, 131~135g/km인 차량에 대해서는 등록 벌금 150유로, 201g/km인 차량에 대해서는 8천 유로의 벌금을 부과하게 된다. 


그림 5에서 보듯이, 썬체인은 2016년 시작된 태양에너지 프로슈머를 위한 블록체인 기반 시장의 개발자 벤처로서 프랑스 프레미앙(Prémian) 지역의 태양광 시설인 텍솔(TECSOL)에서 분사(spin-off) 한 기업이다. 창업한 썬체인은 블록체인과 태양 에너지를 결합한 기술을 개발했고, 500명이 거주하는 프레미앙의 마을회관은 여러 건물에 재분배될 에너지를 생산하기 위해 시립 건물에 광전지 모듈을 설치했다. 썬체인이 제공하는 기술은 생산된 에너지와 소비된 에너지 사이의 분배를 보장하기 위해 블록체인을 기반으로 하며, 전기차 충전 에너지 공유도 여기에 포함된다. 프랑스 전역의 여러 지역 사회에서 이와 유사한 프로젝트를 진행하고 있다. 


▲ 그림 5. 프랑스 텍솔 태양광에서 분사된 벤처, 썬체인의 전기차 충전 비즈니스


4. 나가면서


이번 호에서는 다섯 가지 블록체인에너지 비즈니스모델 유형 중에서 전기자동차 충전 관리 중심으로 두 개의 벤처기업 대표 사례들을 소개하였다. 슬록잇은 전기차 충전 결제 시스템이고, 썬체인은 지역 내 태양광 공유 시스템이면서 동시에 전기차 충전 공유 비즈니스도 함께 한다. 언스트앤영(Ernst & Young, 2016)은 그림 6과 같이 2016년에 전기차 충전 관리 생태계에서 가능한 주요 비즈니스모델들을 유형화한 바 있는데, 소비자 영역 비즈니스모델에 속하는 블록체인 기반은 설명되지 않았다. 


▲ 그림 6. 전기차 충전 관리 생태계에서 가능한 주요 비즈니스모델 유형화


그림 6을 살펴보면, 충전장비 제조업은 충전장비를 제작, 판매 공급하는 하드웨어 사업이며, 충전장비 설치 및 유지관리 서비스는 충전장비 설치 및 유지관리 기업이 담당하며, 이 두 가지 사업유형은 주로 충전 인프라 영역에 국한된다. 한편, 제조, 설치 및 운영 관리되고 있는 복수의 충전장비를 갖춘 충전소를 운영하면서 전기차 이용자에게 충전 전력 공급을 관리하고 충전요금을 과금 하는 충전서비스 기업은 충전장비의 제조, 설치, 운영 관리하는 업무조직을 직접 소유할 수도 있고 외부 위탁, 또는 해당 업무를 수행하는 업체와의 파트너십을 가질 수 있다. 이 영역 내에서의 비즈니스 활동은 충전소 유지관리 및 네트워크 서비스, 차량 내 충전 인프라 정보시스템, 모바일, 웹 기반 소비자 포털 서비스, 충전, 충전소 네트워크의 과금 관리, 충전소 네트워크 계량시스템 관리, 충전소 네트워크 관리 소프트웨어 제작, 판매, 스마트그리드 인터페이스 관리 등이다. 


한편, 지능형 전력망 관리 업체는 주로 전력 공급 영역 중심으로 충전 인프라 영역의 업무 담당 조직을 소유하거나 외부업체에 위탁 또는 파트너십을 형성하면서 전기차에 대한 충전전력을 공급하는 전력망을 운영 관리하는 동시에 전기차의 배터리를 일종의 에너지저장장치(Energy Storage System; ESS)로 활용한 피크시간대 부하 관리나 주파수 관리 등을 통해 안정적이면서도 효율적인 전력계통 운영을 도모하는 비즈니스를 할 수 있다. 


마지막으로 전기차 차량관리에서 충전 인프라 관리까지 통합적인 서비스를 제공하는 통합서비스 업체는 주로 개별 전기차 이용자보다는 전기차를 대량으로 보유하고 있는 법인(전기 택시업체나 전기버스 업체 등)을 대상으로 충전장비의 설치, 유지관리, 운영, 전력공급 등과 함께 엔지니어링 서비스, 차량 성능 진단, 차량군(fleet) 관리 툴 제작, 판매, 전기차 사용자 관련 주변서비스, 배터리 관련 주변서비스 등의 업무를 수행한다. 


이상의 언스트앤영 보고서를 기반으로 국내 비즈니스모델들을 검색해보니, 가장 먼저 보이는 기사는 2017년 중반 한국전력공사가 발표한 블록체인 전기차 충전소 계획이다. 한전 ICT인프라처와 전력연구원 공동으로 ‘블록체인 서비스 플랫폼 기반 구축’ 사업을 시작했고, 충전소 데이터 관리와 충전 서비스 대외 업무 처리, 충전 이용 고객 지원 서비스 등 전 분야에 블록체인을 적용한다는 계획이다. 


또한, 공동주택이 많아 주차 상면을 거주자들이 공유하고 있는 국내 상황에서 전기차 소유자가 충전을 위해 전기를 전유하는 데 한계가 생기면서 이동형 충전기도 등장한다. 공동주택 주차장에 RFID(Radio Frequency Identification) 판독기가 장착된 220V 콘센트를 설치하고 이동형 충전기를 이용해 전기차와 연결해 충전하는 방식이다. RFID를 통해 사용자 신원이 확인되면, 이동형 충전기를 통해 사용자의 전기 소비량이 추적되고, 전기차 충전서비스 기업이 해당 정보를 전력공급업체인 한국전력공사에 통보하여 사용자 개인에게 과금하는 방식으로 비즈니스가 운영된다. 2015년 이와 관련하여 서울시가 RFID 판독기가 장착된 콘센트 10만 개를 신규 충전 지점을 지원한다는 계획도 발표하였는데, 이의 대표적 기업은 파워큐브(Powercube)이다. 


현재까지 국내만 보면, 한국전력공사가 계획한 충전장비 제조업, 충전시설 설치 및 유지관리업에서부터 시작해, 파워큐브가 시작한 충전서비스업 외에 통신기업이 접근 중인 지능형 전력망 관리업, 통합 충전서비스업 등의 비즈니스모델 확장 움직임이 있지만, 소비영역의 비즈니스모델 사례는 아직 검색되지 않는다. 


본 연구는 과학기술정보통신부 및 정보통신기술진흥센터의 대학ICT연구센터지원사업의 연구결과로 수행되었다(IITP-2018-0-01396).


/김유활 기자(yhkim@hellot.net)

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