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type: paper
slug: wonjong-lee-2024-environmental-tou
title: >-
  Environmental time-of-use scheme: Strategic leveraging of financial and
  environmental incentives for greener electric vehicle charging
authors:
  - '[[wonjong-lee]]'
  - '[[yunmokoo]]'
  - '[[yong-gun-kim]]'
year: 2024
venue: '[[energy]]'
doi: 10.1016/j.energy.2024.133174
categories:
  - '[[consumer-choice-research]]'
  - '[[energy-economics]]'
methods:
  - '[[mixed-logit]]'
  - '[[discrete-choice-experiment]]'
  - '[[unit-commitment]]'
themes:
  - '[[ev-charging]]'
  - '[[time-of-use-pricing]]'
  - '[[environmental-incentive]]'
  - '[[smart-grid]]'
aliases: []
last_updated: '2026-05-20T02:07:35+09:00'
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# Environmental time-of-use scheme: Strategic leveraging of financial and environmental incentives for greener electric vehicle charging

*[[wonjong-lee]], [[yunmokoo]], [[yong-gun-kim]] (2024)* · [[energy]] · [DOI ↗](https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.133174)

> 한국 EV 충전 *시간대별 요금제 (Time-of-Use)* 를 *재생 전력 가용성 + 탄소 강도* 와 연동한 *Environmental ToU (E-ToU)* 설계. [[mixed-logit]] 으로 EV 운전자의 *시간대 선호 (저녁 > 밤 > 새벽 > 아침 > 오후)* 추정. **운전자가 *낮은 GHG-강도 전력* 을 선호** (E-ToU 의 실현 가능성 입증). 3 요금 (flat, ToU, E-ToU) 비교 시뮬레이션 — *daytime PV 풍부 → 0 KRW/kWh*, 야간 peak → 120 KRW/kWh.

- **RQ**: EV 충전의 *환경 시간대 요금제 (E-ToU)* 가 financial + environmental 인센티브를 통합해 *재생 전력 시간대 충전* 을 유도할 수 있는가?
- **방법론**: [[mixed-logit]] (EV 운전자 충전 시간 + 가격 + GHG-강도 + 접근성 선호) + [[unit-commitment]] (전력 시장 시뮬레이션) + 3 요금제 비교 (flat, ToU, E-ToU)
- **데이터**: 한국 EV 운전자 SP 설문 + 한국 2023 SMP (system marginal price) + 한국 전력 mix (PV, 풍력, fossil) seasonal capacity factor
- **주요 발견**: (1) **시간대 선호 순서: 저녁 > 밤 > 새벽 > 아침 > 오후** — *퇴근 후 충전 (charging upon arrival)* 가 가장 선호. (2) **운전자 *낮은 GHG-강도 전력* 선호** (β7) — E-ToU 의 정책 동기 입증. (3) ToU peak (18:00-09:00) 120 KRW/kWh, off-peak (09:00-18:00) ~0 KRW/kWh — PV 풍부 시간 활용. (4) 여름 제외 09:00-13:00 *0 KRW/kWh* (RE curtailment 으로 SMP=0).
- **시사점**: *Flat → ToU → E-ToU* 의 *3 단계 정책 진화*. ToU 만으로는 *야간 충전 잠재 패턴* 이 강해 *재생 전력 시간대 활용 한계*. E-ToU 의 *GHG 시그널* 이 *환경 의식 운전자 그룹* 의 *daytime 전환* 유도.

![EV 충전의 environmental ToU 요금제를 재생 전력 가용성·탄소 강도와 연동한 정책 시나리오 도식.](/papers/202411_LeeW_Environmental_time_of_use_scheme_Strategic_leveraging_of_financial_and_environmental_incentives_for_greener_electric_vehicle_charging/fig1.jpeg)

## 요약

이 paper 는 [[yunmokoo]] · [[wonjong-lee]] 의 *3 기 (2022-2026) V2G 시리즈* 의 한 갈래. [[wonjong-lee-2024-v2g-ess-alternative]] (V2G ESS 대체) 의 자매로 *같은 해 동시 작업*. *EV 충전 + 전력시스템* 의 *결합 분석* 의 한 측면.

방법론적 핵심은 *EV 운전자 선호 추정 + 전력시장 시뮬레이션 결합*. (i) [[mixed-logit]] (Eq. 4) — 5 시간대 dummy (early morning, morning, afternoon, evening, night = baseline) + 거리 + 혼잡도 + GHG-강도 + 가격. (ii) [[unit-commitment]] 으로 *2023 한국 전력 시장 SMP* 모사. (iii) 3 요금제 (flat, ToU, E-ToU) 별 *시간대 충전 분포* 시뮬레이션.

핵심 발견:

(i) **충전 시간대 선호**: *저녁 > 밤 > 새벽 > 아침 > 오후*. 야간 (night, 22:00-06:00) 이 *기본 선택* — 차량이 *사용 안 되는 시간*. 저녁이 가장 선호 — *퇴근 후 충전* (Daytime Direct 보다 *convenience*).

(ii) **GHG-강도 선호 (β7)**: 운전자가 *낮은 GHG-강도 전력* 을 *유의 선호*. 즉 *환경 의식이 충전 시간대 결정에 영향* — 이는 *E-ToU 의 정책 가능성* 의 실증 기반.

(iii) **3 요금제 시뮬레이션**: 
   - *Flat-rate*: 시간 무관 동일 가격, *야간 + 저녁 집중* 패턴
   - *ToU* (2-tier): peak 120 KRW/kWh, off-peak ~0 — *daytime 일부 이동*
   - *E-ToU*: ToU 가격 + GHG-강도 시그널, *환경 의식 그룹* *추가 daytime 전환*

(iv) **PV 풍부 시간 (09:00-13:00)**: 여름 제외 *SMP=0* — RE curtailment 발생. ToU 가 *0 KRW/kWh* 를 그대로 반영. 여름은 cooling load 때문에 *낮 시간 가격도 높음*.

[[yunmokoo]] 의 *연구 궤적* 안에서 이 paper 는 *3 기 V2G + 전력시장 결합* 의 한 작업. [[wonjong-lee-2024-v2g-ess-alternative]] 와 함께 *V2G 시대 EV 사용자 행동 + 전력시스템* 의 *결합 분석 시리즈*.

## 핵심 결과

| 시간대 (vs 야간 baseline) | 선호 (β) |
|---|---|
| 저녁 (β4) | **최고** 양 |
| 야간 (baseline) | (0) |
| 새벽 (β1) | 양 (5% 유의) |
| 아침 (β2) | 음 |
| 오후 (β3) | **최저** 음 |

| 변수 | 효과 |
|---|---|
| 거리 (km) | 음 (가까이 선호) |
| 혼잡도 (10%) | 음 |
| **GHG-강도 (10 g/km)** | **음** (낮은 강도 선호) |
| 가격 (10 KRW/km) | 음 |

| 요금제 | Peak 가격 (KRW/kWh) | Off-peak 가격 |
|---|---:|---:|
| Flat | 167.11 (연 평균 SMP) | 167.11 |
| ToU | 120 (18:00-09:00) | 0 (09:00-18:00, RE curtailment 시) |
| **E-ToU** | ToU + GHG signal | ToU + low-GHG bonus |

## 방법론 노트

[[mixed-logit]] 효용 (Eq. 4):

$$
U_{n,j} = \beta_1 D_{EaM} + \beta_2 D_{Mor} + \beta_3 D_{Aft} + \beta_4 D_{Eve} + \beta_5 X_{Acc} + \beta_6 X_{Cog} + \beta_7 X_{GHG} + \beta_8 X_{Pri} + \varepsilon_{n,j}
$$

[[unit-commitment]] 으로 *시간별 발전 mix + SMP* 시뮬레이션. ToU 가격 = 1.5 × SMP (peak), 0.5 × SMP (off-peak). 2023 한국 평균 SMP 167.11 KRW/kWh → ToU 84.3-259.2 KRW/kWh.

식별 가정: (i) SP 선호가 실제 충전 행동 근사, (ii) GHG-강도가 *exogenous* (운전자의 *선택* 과 무관), (iii) 2023 SMP + 발전 mix 외삽.

## 연구 계보

이 paper 는 (i) Daina et al. (2017) 의 *EV charging time preference* 정통, (ii) ToU pricing 의 *demand response* 라인, (iii) [[junhee-hong-2012-v2g-subsidy-ex-ante]] (V2G 시작) 직접 선행 — 의 결합. [[yunmokoo]] 의 *연구 궤적* *3 기 V2G + 전력시장 결합* 라인.

## See also

- [[yunmokoo]]
- [[wonjong-lee]]
- [[mixed-logit]]
- [[discrete-choice-experiment]]
- [[unit-commitment]]
- [[ev-charging]]
- [[time-of-use-pricing]]
- [[energy]]
- [[wonjong-lee-2024-v2g-ess-alternative]]