모바일하버와 온라인 전기자동차(이하 온라인 전기차) 기술개발산업은 우리 학교가 중점적으로 추진하는 대규모 사업이다. 올해 지식경제부와 교육과학기술부가 주관하는 ‘신성장동력 스마트 프로젝트’국책사업에 선정되어 거액의 예산을 따내기도 했다. 미래지향적인 새로운 두 사업에 대해 알아보았다.

원격으로 관리되는 신개념 전기자동차
 온라인 전기차는 레일이나 지상의 전선으로부터 전력을 공급받는 기존 전기차와 달리, 일반 도로에 매설된 전력전환장치(인버터)를 통해 주행 중 전력을 공급받아 달리는 시스템을 이용한다. ‘온라인 전기차’ 라는 이름은 도로 밑의 전력선 위에서 모바일 통신을 해‘항상 연결되어 있다’는 뜻으로 붙여졌다. 모바일 통신을 통해 도로의 각종 상황정보를 차량에 제공하고, 차량의 상태나 전력 사용량 등을 중앙관제센터에 전달한다. 중앙관제센터에서는 받은 정보를 이용해 원격으로 차량과 이에 필요한 설비를 관리한다. 현재 온라인 전기차에 맞는 독특한 자율주행 기술과 통신방식에 대해 연구가 진행 중이다.

 레일에서 자유로운 온라인 전기자동차
 온라인 전기차의 기술은 비접촉식 전력전달의 일종이다. 항상 온라인으로 있을 필요도 없고, 오프라인으로 30km 정도 운행할 수 있게 배터리를 충전한다. 이와 같은 비접촉방식의 전기자동차는 외국에서도 활발하게 연구 중이다. 버클리 대학에서 주도하는 미국의 PATH 팀이나 뉴질랜드의 오클랜드 대학이 대표적이다. 캐나다에 본사를 둔 봄바디어사 또한 경전철에 비접촉방식의 전력전달기술을 이용하고 있다. 우리학교에서 개발하는 전기차는 최근 10년 전후로 세계적으로 널리 연구되고 있는 전력전자회로기술인 공진형 전력전자회로를 채택해, 2월에 데모로 출시한 자동차의 시스템 효율이 80%로 높다.

전기충전소가 아닌 도로에서 충전
 기존 전기차는 배터리의 용량이 제한되어 있어 약 100km마다 충전이 필요하며, 승용차를 기준으로 30분 이상 충전해야 하는 불편함이 따른다. 또한, 배터리가 승용차(i-Miev)를 기준으로 1600만 원을 웃도는 등 매우 고가인데다 200kg 이상의 무게가 나간다. 이에 반해 온라인 전기차는 기존 전기자동차 대비 1/5 용량의 배터리만으로도 장거리 주행이 가능해, 전기자동차의 가격에 큰 영향을 미치는 배터리 용량 및 가격 문제를 해결할 수 있다. 전기충전소등 시설 건설을 최소화할 수 있으며, 도로인프라 비용을 줄여 이산화탄소 배출이 적다는 것도 장점이다.

시범사업의 출발은 제주도에서
 온라인 전기차 기술개발산업의 목표는, 주행 중 충전을 할 수 있는 온라인 버스, 승용차 시스템의 개발 및 상용화다. 시범사업으로의 조기 이행이 가능한 온라인 전기버스 사업을 우선 추진해 상용화 기술을 축적한 뒤, 온라인 전기승용차 사업을 추진할 계획이다. 시범사업의 거점으로는 제주도가 선택되었다. 이를 위해 지난 2월 KAIST-제주도 양해각서를 체결했으며, 제주시 구좌읍 동복리에 온라인 전기자동차 연구시설과 연수원을 건설할 예정이다. 한편, 상용화 사업을 추진하기 위해 ㈜온라인 전기자동차가 설립되었으며, CEO로 이충구 전 현대자동차 사장이 발탁되었다.

스스로 운행하는 온라인 전기 버스
 상용화 된 전기 버스를 가장 먼저 만날 수 있는 곳은 제주도다. 내년 중으로 제주도 중문관광단지 1km 구간에 전기 버스 시연을 선보일 계획이기 때문이다‘. 온라인 전기자동차 운행지원 시스템’은 이러한 노선버스 등에 활용하기 위해 개발되고 있는 기술 중 하나다. 이것은 차가 운전자의 조작 없이도 정해진 차선을 따라 이동하고, 정류장에서는 지하철처럼 정확하게 정차를 하도록 하는 자율 주행 시스템이다. 운전자가 없이 일반 도로를 달리도록 하는 것은 기술적으로도 쉽지 않고 만약의 사고에 대한 우려와 책임 때문에 정서적, 법적인 측면에서도 실행하기 쉽지 않다. 하지만, 온라인 전기차는 자기장을 이용해서 위치를 인식하기 때문에 비나 눈, 안개와 관계없이 주야전천후로 정확한 작동에 있어 높은 신뢰도를 가질 수 있다. 임춘택 교수(항공우주공학전공)는“이에 영상기반이나 도로 위치인식 정보가 추가된다면 신뢰도가 실용화에 근접한 수준이 될 것이다. 항공기나 위성처럼 100년 전에는 위험해 보였던 시스템이 결국 실용화되었듯이, 운전자의 관여가 최소화되고 자동화가 최대화된 자율주행 시스템이 많이 채택되리라는 것은 분명하다” 라며 시행되고 있는 온라인 전기차 사업에 대한 자신감을 내비쳤다.

기름값이 아닌‘전기세’부과
 기술적인 면 이외에 상용화를 위해 결정해야 할 문제 중 하나는 전력 사용 요금 징수 방법이다. 현재 일반 자동차는 주유소에서 휘발유를 주유하고 그것에 비례하는 요금을 지불하는 방식이지만, 온라인 전기차는 도로를 통해 전기를 충전하는 방식이기 때문이다. 온라인 전기차는 IT를 기반으로 하기 때문에, 디지털로 전력량을 산정하고 송출해 집계할 수 있다. 전기 사용량을 미터링해 실시간으로 부과할 수 있다는 뜻이다. 하지만, 석유 사용을 억제하고 청정 에너지인 전기 사용을 장려하는 차원에서 다른 징수 방법 또한 고려하고 있다. 한 가지 방법으로는, ‘도시가스 요금부과방식’이 있다. 이것은 분기 또는 1년 단위로 주행거리를 계산해서 이에 비례하는 요금을 부과하는 방식이다. 1년에 2만km를 주행하더라도 전기요금이 40만 원에 불과하기 때문에 연간 320만 원 정도가 드는 가솔린차와 비교해 여유 있는 요금 부과가 가능한 것이다. 또 다른 방식으로는‘TV 요금부과방식’이 있다. 이것은 차량을 보유하기만 하면 등급에 따라 고정요금을 부과하는 방법이다. 전기차 사용을 장려하는 정책적 수단으로서의 성격이 강조된 방식이다.

인프라 설치가 급선무
 온라인 전기차를 상용화하는 데 있어 가장 먼저 해결해야 할 과제는 도로에 전기공급 인프라를 설치하는 것이다. 우선 버스 전용차선에 전기공급 인프라를 가설해 운행을 시작할 수 있다. 승용차는 특정 지역이나 도시에만 가설되면 근거리 주행용 차로밖에 쓰일 수 없다. 이는 처음에 고속국도나 주요 간선도로에 설치하되 배터리의 용량을 늘리고, 차츰 지방도로에 시설을 늘려가며 배터리의 용량을 줄여나감으로써 해결할 수 있다.