교통
전기화된 대중 교통의 숨겨진 도전 과제를 밝힌 새로운 연구
Securities.io를 Google의 선호 소스에 추가
우리 인간은 추위를 별로 좋아하지 않는다. 결국 혈류가 감소하고 열 손실이 증가하며 손재주가 떨어지기 때문이다.
하지만 기계, 특히 우리 전기차(EV)는 어떨까? 사실 그들도 추운 날씨를 좋아하지 않는다.
새로운 연구1에 따르면 전기버스가 소비하고 재생하는 총 에너지는 최적 온도 구역(OTZ) 대비 온도가 -4°C에서 0°C 범위일 때 평균 48% 증가한다. 한편 -12°C에서 10°C 범위에서는 평균 28.6% 증가한다.
전 세계 교통 및 에너지 재편에 전기화가 미치는 영향
전기버스는 전기화 추세의 일환으로, 전 세계 에너지 지형을 빠르게 형성하고 있다. 이는 화석 연료 사용을 대체하는 전기차와 에너지 저장 솔루션으로의 전환을 의미한다. 이러한 대체는 효율성을 높이고 에너지 수요를 감소시키며 전력 및 교통 부문의 탈탄소화를 촉진한다.
이 전환은 온실가스(GHG) 배출량을 낮출 뿐만 아니라 에너지 안보를 강화하고 지속 가능한 경제 성장을 촉진하며 전 세계적으로 더 깨끗하고 회복력 있는 에너지 시스템 개발을 지원한다.
이 추세의 일환으로 전기차(EV)가 큰 관심을 끌고 있으며, 2025년 1분기에 4백만 대의 전기차가 판매되었으며, 이는 전년 동기 대비 100만 대 이상 더 많은 EV가 판매된 것이다.
승용차와 밴과 같은 경량 차량(LDV)이 이러한 EV 판매의 대부분을 차지한다. 국제 에너지 기구(IEA) 보고서에 따르면, 2024년 전기버스와 전기 LDV의 재고 비중은 비슷했지만, 전기버스의 판매 비중은 더 느리게 성장하고 있다.
이 비중은 STEPS(정책 시나리오)에서 2030년 말까지 전 세계적으로 20% 미만에 이를 것으로 예상되며, 그 결과 전기버스는 2030년까지 전 세계 버스 재고의 약 10%를 차지할 것으로 기대된다.
그럼에도 불구하고 전 세계 전기버스 시장은 2024년 170억 달러에서 2030년 375억 달러로 성장할 것으로 예상되며, 연평균 성장률(CAGR)은 14.2%에 달한다.
이 추세에 맞춰 뉴욕주 이타카의 대중교통 운영사인 Tompkins Consolidated Area Transit(TCAT)는 7대 전기버스를 시험 운행하기 위한 자금을 확보했지만, 기대만큼 좋은 결과를 얻지 못했다. 버스는 지역의 험준한 지형에서 어려움을 겪었고, 추운 날씨에서는 주행 거리가 감소하며 신뢰성이 떨어졌다. 그래서 TCAT는 Cornell 연구진과 협력해 파일럿 프로그램에 대한 통찰을 얻었다.
Cornell 연구진은 이 과제를 수행하며 추운 날씨에서 버스의 성능 저하와 제조업체, 운영자, 정책 입안자, 학교, 도시 및 전동화 차량을 고려하는 기타 그룹에 대한 영향을 신중히 평가했다.
전기버스가 추운 날씨에 어려움을 겪는 이유: 주요 과제
배터리 전기버스(BEB)는 온실가스 배출 감소에 큰 잠재력을 보여주며, 청정 에너지 대안으로 공공 교통을 변혁시킬 핵심 역할을 할 것으로 기대되지만, 광범위한 도입을 제한하는 과제에 직면하고 있다.
이러한 기술적 과제 중, 특히 추운 날씨 조건에서 BEB의 제한된 운행 거리가 주요 문제이다.
사실, 고전압 배터리 팩을 장착한 다른 전기차와 마찬가지로 배터리 전기버스도 최적 온도 이하에서 운행할 경우 에너지 효율이 크게 감소한다. 특히 영하 조건에서는 총 운행 비용이 증가하고 주행 거리 불안이 발생한다.
도시 교통 버스는 연간 평균 42,940마일을 주행하는데, 이는 일반 자동차의 네 배에 해당한다. 고정된 노선과 일정으로 운행되므로, 전기버스의 성능 변동은 교통 수요 충족에 심각한 도전을 만든다.
충전 일정 및 차량 배차를 계획하는 데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 배터리 용량 선택 및 충전 인프라 계획에도 어려움이 있다. 이러한 모든 요인은 디젤 버스에 비해 BEB의 경제적 타당성을 악화시킬 수 있다.
추운 날씨에서 BEB의 운행 거리가 감소하는 원인은 여러 상호 연관된 요소 때문이다.
가장 중요한 것은 온도에 민감한 배터리 셀의 화학적 특성으로, 용량 감소와 방전율 저하를 초래한다. 배터리 셀을 최적 온도로 유지하기 위해 배터리 열 관리 시스템(BTMS)이 개발되었지만, 운행 조건에 따라 에너지 소모가 크게 증가할 수 있다.
또한 환기, 난방 및 공조(HVAC) 시스템의 에너지 부하가 증가하여 운행 거리가 크게 감소한다.
재생 제동 시스템의 효율성도 추운 조건에서는 다양한 기술 및 환경 요인으로 인해 저하된다. 게다가 악천후와 노선 특성에 영향을 받는 운전사와 운영자의 행동도 BEB의 에너지 효율에 크게 영향을 미친다.
따라서 이러한 인간적 및 기계적 요인을 상세히 이해하는 것이 추운 날씨가 BEB에 미치는 부정적 영향을 완화하기 위한 효과적인 전략을 개발하는 데 필수적이며, 이는 운행 비용을 줄이고 제조업체가 추운 날씨 성능을 개선하도록 돕는다.
여러 연구가 실제 환경에서 주변 온도가 에너지 소비에 미치는 영향을 시뮬레이션하여 추운 날씨가 BEB 성능에 미치는 영향을 정량화하려고 시도했다.
하지만 아이들링 및 주행 상황, 농촌 및 도시 노선 등 복잡한 시나리오에서 그 영향이 어떻게 달라지는지에 대한 이해에는 여전히 큰 격차가 있다. 이는 지역별 운영 전략을 목표로 하는 데 필수적이다.
배터리 난방, 재생 제동 및 기타 핵심 구성 요소가 에너지 성능에 기여하는 바가 복잡한 노선 스케줄링에서 충분히 논의되지 않았으며, 영하 온도에서 장거리 주행을 다루는 실제 연구도 부족하다. 또한 추운 날씨에서 BEB의 실현 가능성에 대한 정보가 제한적이며, 운영 전략에 대한 지침도 충분하지 않다.
따라서 Cornell 대학 연구진은 TCAT이 운영하는 7대 배터리 전기버스의 2년간 데이터를 활용해 추운 날씨가 에너지 소비와 재생에 미치는 영향을 분석했다. 이 버스들의 40% 이상 여행이 12°C 이하에서 이루어졌다.
영향을 정량화하기 위해 팀은 최적 온도 구역(OTZ) 모델을 개발하여 각 여행의 아이들링, 주행 및 재생 시 에너지 소비를 이상적인 온도 가정하에 예측했다.
운영 요인을 파악한 후, 연구진은 버스 성능 개선을 위한 권고안을 제시한다.
전기버스 효율성에 대한 추운 날씨 영향 정량화
앞서 언급한 바와 같이 Cornell 대학 연구에 따르면 전기버스 배터리는 추운 날씨에 온도가 25°F~32°F 범위일 때 최대 48% 더 많은 에너지를 소비한다. 또한 10°F~50°F의 넓은 온도 범위에서도 약 27% 더 많은 에너지를 소비한다.
이 급격한 에너지 소비 증가에 대해 Cornell Engineering의 Irving Porter Church 교수인 Max Zhang 선임 저자는 예상치 못했지만, “모든 교훈은 좋은 교훈이다. 이는 우리 사회가 배우고 개선하는 데 도움이 된다”고 말했다.
파일럿 플릿의 에너지 소비 증가 정량화는 TCAT에서 수집한 2년간의 데이터를 기반으로 하며, 이는 미국 북동부에서 전기버스 성능을 최초로 평가·분석한 연구이다.
이렇게 TCAT와 Cornell 연구진은 데이터를 통해 서로 통찰을 공유하고 협업을 통해 배운다. Zhang 팀은 연구 진행 중 TCAT 관계자와 여러 차례 회의를 가졌다.
특히 TCAT 데이터셋은 뉴욕주 톰킨스 카운티에서 총 225,837km에 달하는 방대한 주행 거리를 포함하고 있으며, 다양한 조건에서 운행되어 이전 BEB 연구보다 더 포괄적인 데이터를 제공한다.
전체 거리의 4.7%는 평균 주변 온도가 영하인 상황에서 기록되었으며, 약 50,000마일(80,000km) 이상이 0°C~12°C 범위의 추운 온도에서 기록되었다.
“우리는 TCAT가 이 지역의 선두주자라는 점에서 혜택을 받고 있으며, 이 데이터를 실시간으로 확인할 수 있는 것은 큰 특권이다. 우리가 배운 교훈 중 하나는 이러한 버스가 추운 기후를 포함한 전국을 위해 설계되어야 한다는 것이다. 또한 기존 디젤 버스와는 다른 행동 양식을 보이며, 이를 활용하기 위해서는 다른 전략이 필요하다는 것을 발견했다.”
연구진은 온도와 무관한 요인(예: 교통 상황 변동)을 고려하기 위해 차량이 이상적인 온도에서 어떻게 성능을 발휘할지 모델링했다.
이를 위해 실제 추운 날씨 운행 시점의 비온도 민감 조건을 유지하면서 최적 온도에서 BEB 성능을 시뮬레이션하는 혁신적인 OTZ 기준 모델을 개발했다.
그 후 40개 이상의 복잡한 노선 및 일정에 걸친 실제 성능과 비교했다.
연구진은 배터리 자체 가열이 추운 날씨에 증가된 에너지 사용의 절반을 차지한다는 것을 발견했다. 전기차 배터리는 약 75°F에서 최적 성능을 보이며, 시동 시 온도가 낮을수록 배터리를 데우는 데 더 많은 에너지가 필요한다.
버스 객실 난방도 주요 원인이다. 특히 도시 노선에서 자주 정차하면서 문을 열고 닫는 경우가 많아 배터리가 객실을 데우기 위해 더 많은 작업을 해야 한다.
“전기 차량에서는 배터리가 유일한 온보드 에너지 원천이다. 모든 것이 배터리에서 나와야 한다.”
– Cornell Atkinson Center for Sustainability의 선임 교수 겸 연구원인 Zhang
재생 제동은 저온에서 효율이 떨어지는 것으로 연구진이 확인했다. 이 에너지 회수 메커니즘은 움직이는 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환해 즉시 사용하거나 미래에 저장할 수 있게 한다.
이 메커니즘은 대부분의 하이브리드 및 순수 전기 차량에 적용된다. 기존 제동 시스템과 달리, 브레이크 패드와 로터 사이의 마찰로 인해 차량이 감속하면서 거의 모든 운동 에너지가 손실되는 반면, 재생 제동은 70% 이상의 에너지를 회수한다.
하지만 이 시스템은 저온에서 배터리 셀 간 온도 균일성을 유지하기 어려워 효율이 떨어진다. 전기버스의 배터리는 일반 EV 배터리보다 약 8배 큰 용량을 가지고 있어 장거리와 대용량 승객을 수용한다.
그렇다면 추운 날씨에 배터리 전기버스의 성능을 개선하려면 무엇을 할 수 있을까? 연구진은 사용하지 않을 때 버스를 실내에 보관해 배터리 성능을 향상시킬 것을 권고한다. 실내 보관은 장시간 아이들링 시 주변 온도를 높이고, 운영자를 위한 단기 전략으로는 배터리가 아직 따뜻할 때 충전하고, 객실로의 공기 대류를 줄이기 위해 측면 커버를 설치하며, 정차 시 문 열림 시간을 제한하는 것이 있다.
제조업체를 위해 연구진은 배터리 난방 및 HVAC 시스템의 최적화된 설계를 권고한다. 이 연구는 정책 입안자가 인센티브 가이드라인을 만들고, 전동화 대중 교통의 타당성을 평가하며, 노선 우선순위를 정하는 데 도움이 될 수 있다.
대규모 관점에서 박사 과정 학생이자 최초 연구 저자인 Jintao Gu는 이 연구가 전기버스를 지원하기 위한 인프라 평가와 조정의 필요성을 강조한다고 밝혔다.
“모든 버스의 스케줄을 최적화하고 인프라 용량—충전소 수와 자체 차고 보유 여부—를 고려해야 한다. 운전사, 파견 담당자, 서비스 직원 교육도 필요하다. 운영 및 인프라 관점에서 미래 교통 시스템 계획을 위한 많은 메시지가 있다.”
– Gu
이타카의 농촌 및 도시 노선과 험준한 지형은 연구진이 버스 성능에 대한 더 많은 통찰을 얻을 수 있게 했다.
이를 통해 전기버스가 추운 날씨에 농촌 노선에서는 도시 노선보다 에너지 사용 증가가 적다는 것을 발견했다. 그는 이러한 정보가 전기버스에 노선을 할당할 때 플릿 플래너가 전략적 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다고 말했다.
전기화 추세에 투자하기
REV Group은 전통 연료 차량을 전기차로 전환하는 성장 추세에서 가장 큰 혜택을 받을 것으로 보인다. 이 회사는 특수 및 레크리에이션 차량을 설계·제조하며 주로 북미 시장에 다음 제품을 제공한다:
- KME, E-ONE, Ferrara, Spartan ER 브랜드의 소방 장비
- Leader, Horton, Road Rescue, AEV, Wheeled Coach 브랜드의 구급차
- Laymor와 Capacity 브랜드의 터미널 트럭
- American Coach, Lance Camper, Holiday Rambler, Renegade RV, Fleetwood RV, Midwest Automotive Designs를 통한 레크리에이션 차량
REV Group
2021년에 REV Fire Group은 316kWh 자동차용 배터리를 탑재한 완전 전기 소방 트럭인 Vector를 출시했다. 또한 REV Ambulance Group은 최대 105kWh 배터리 용량을 제공하는 미국 최초의 전기 구급차를 발표했다. REB Group의 자회사인 Capacity Trucks는 리튬 이온(NMC) 배터리를 사용한 수소 연료전지 및 배터리 전기 터미널 트럭을 생산했다.
이 회사는 버스 제조 사업에도 참여했지만, 2024년 1분기에 Collins 스쿨버스 브랜드를 Forest River에 3억 300만 달러에, 2025년 4분기에 El Dorado National(ENC) 트랜짓 버스 부문을 Rivaz에 5천 200만 달러에 매각하며 시장에서 철수하고 운영 효율성 및 수익성을 강화하기 위한 전략을 펼쳤다.
시장 성과 측면에서, 시가총액 19억 달러 규모의 REV Group은 강한 상승 추세를 보이고 있다. 현재 REVG 주가는 $37.49이며, 올해 현재까지 17.63% 상승했다. 주가는 최근 몇 주 전 최고치($38.50) 근처에서 거래되고 있다.
EPS(TTM)는 1.76, P/E(TTM)는 21.26, ROE(TTM)는 20.13%이며, 배당 수익률은 0.64%이다.
재무 측면에서 REV Group은 2025년 1분기에 순매출 5억 2,510만 달러, 순이익 1,820만 달러(주당 희석 EPS $0.35)를 기록했으며, 사상 최고 조정 EBITDA 3,680만 달러를 달성했다. 자본 지출은 2024년 1분기 1,050만 달러에서 2025년 1분기 490만 달러로 크게 감소했다.
CEO Mark Skonieczny는 이 기록이 2025년에 시작된 것으로, “우리의 운영 실행력과 규율 있는 접근 방식의 강점을 보여준다”고 말했다. 이 실적은 우리가 구축하고 있는 모멘트에 대한 자신감을 강화하고 향후 연도에 대한 준비를 잘 갖추었다는 것을 의미한다.
강력한 재무 위치를 활용해 회사는 주식 재매입을 재개했으며, Skonieczny는 “현재 밸류에이션에서 매력적인 자본 활용 방안”이라고 언급했다.
2025년 1분기에 REV Group은 평균 주당 $33.09에 60만 주의 보통주를 1,920만 달러에 재매입했다. 2025년 1월 31일 기준으로 무역 운전자본 2억 9,020만 달러, 순부채 1억 840만 달러, 현금 보유액 3,160만 달러를 보고했다.
최신 REV Group (REVG) 주식 뉴스 및 개발
결론: 전기 대중 교통의 추운 기후 장벽 극복
전 세계가 전기차로 전환함에 따라 배터리 전기버스는 지속 가능한 대량 교통을 달성하기 위한 유망한 경로를 제공한다. 그러나 추운 기후에서의 성능은 보다 넓은 채택을 저해하는 중요한 도전을 제시한다.
이러한 과제를 해결하는 것은 교통 부문의 탈탄소화에 필수적이며, 에너지 사용, 운행 조건 및 기후 영향의 복잡성을 이해해야 한다. Cornell의 최신 종합 연구는 이러한 요소에 대한 필요한 통찰을 제공하여 운영자, 제조업체 및 정책 입안자가 전기화의 약속과 함정을 보다 잘 이해하고, 더 원활하고 회복력 있는 청정 대중 교통 시스템 전환을 위한 길을 닦는다.
참고 연구:
1. Gu, J., Liao, Q., & Zhang, K. M. (2025). 배터리 전기 트랜짓 버스에 대한 추운 날씨 영향 평가. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809
