[논문 리뷰] Exploring the Role of Perceived Range Anxiety in Adoption Behavior of Plug-in Electric Vehicles

Fatemeh Nazari, Abolfazl Mohammadian|arXiv (Cornell University)|2023. 08. 20.

Electric Vehicles and InfrastructureEngineering인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 잠재적 주행 거리 우려가 플러그인 전기차(PEV) 보급에 어떻게 영향을 미치는지 분석하기 위해 심리적 요소를 반영한 잠재변수를 포함한 이중 수준 중첩 로짓 모형을 사용한다. 연구 결과, 주행 거리 우려는 배터리 전기차(BEV)의 보급에 중대한 영향을 미치며, 특히 기존 차량을 대체하는 것이 아니라 추가로 구입할 경우에 더 크게 작용함을 확인하였다. 반면 플러그인 하이브리드(PHEV)의 보급 결정에는 영향을 미치지 않아, BEV 선택에 있어 심리적 장벽의 역할이 두드러진다.

ABSTRACT

A sustainable solution to negative externalities imposed by road transportation is replacing internal combustion vehicles with electric vehicles (EVs), especially plug-in EV (PEV) encompassing plug-in hybrid EV (PHEV) and battery EV (BEV). However, EV market share is still low and is forecast to remain low and uncertain. This shows a research need for an in-depth understanding of EV adoption behavior with a focus on one of the main barriers to the mass EV adoption, which is the limited electric driving range. The present study extends the existing literature in two directions; First, the influence of the psychological aspect of driving range, which is referred to as range anxiety, is explored on EV adoption behavior by presenting a nested logit (NL) model with a latent construct. Second, the two-level NL model captures individuals' decision on EV adoption behavior distinguished by vehicle transaction type and EV type, where the upper level yields the vehicle transaction type selected from the set of alternatives including no-transaction, sell, trade, and add. The fuel type of the vehicles decided to be acquired, either as traded-for or added vehicles, is simultaneously determined at the lower level from a set including conventional vehicle, hybrid EV, PHEV, and BEV. The model is empirically estimated using a stated preferences dataset collected in the State of California. A notable finding is that anxiety about driving range influences the preference for BEV, especially as an added than traded-for vehicle, but not the decision on PHEV adoption.

연구 동기 및 목표

• 플러그인 전기차(PEV) 보급의 맥락에서 주행 거리 우려라는 심리적 장벽을 이해하기 위해.
• 주행 거리 우려가 다양한 차량 거래 방식(거래 없음, 판매, 교환, 추가 구입) 간의 결정에 어떻게 영향을 미치는지 분석하기 위해.
• 주행 거리 우려가 BEV, PHEV, 하이브리드, 기존 내연기관 차량 등 특정 PEV 유형에 대한 선호도에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 거래 수준과 연료 유형 선택 결정을 동시에 반영할 수 있는 이중 수준 중첩 로짓 모형을 개발하기 위해.
• 캘리포니아에서 수집한 의사 선택 데이터를 기반으로 모형을 실증적으로 추정하여 전기차 보급의 행동적 동기를 밝혀내기 위해.

제안 방법

• 상위 수준은 차량 거래 유형(거래 없음, 판매, 교환, 추가 구입)을, 하위 수준은 연료 유형 선택(기존 내연기관, 하이브리드, PHEV, BEV)을 모델링하는 이중 수준 중첩 로짓(NL) 모형을 개발하였다.
• 주행 거리 제한에 대한 심리적 인식을 반영하기 위해 주행 거리 우려의 잠재변수를 모형에 통합하였다.
• 캘리포니아에서 수집한 의사 선택 데이터셋을 사용하여 모형을 추정하였으며, 다양한 시나리오 하에서 개인의 가상 선택을 반영하였다.
• 중첩 구조는 각 결정 수준 내에서 관측되지 않은 효용 간 상관관계를 반영하여 모형의 적합도와 해석 가능성을 향상시켰다.
• 잠재변수 접근법을 통해 주행 거리 우려가 효용에 미치는 영향을 직접적인 우려 수준 측정 없이 추정할 수 있었다.
• 모형의 매개변수는 최대우도추정법을 사용하여 추정하였으며, 잠재적 이방성의 영향을 고려하기 위해 강력한 표준오차를 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주행 거리 우려는 다양한 거래 유형의 맥락에서 플러그인 전기차 보급 결정보다 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 주행 거리 우려는 배터리 전기차(BEV)의 선호도에 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)보다 더 큰 영향을 미치는가?
• RQ3 이미 소유한 차량을 교환하는 것과 새로운 차량을 추가로 구입하는 것의 맥락에서 주행 거리 우려가 BEV 보급에 미치는 영향은 어떻게 다를까?
• RQ4 주행 거리 우려는 BEV, PHEV, 하이브리드, 기존 내연기관 차량 간의 연료 유형 선택 결정 수준에서 얼마나 중요한 요인으로 작용하는가?
• RQ5 차량을 추가로 구입하는 경우와 교환하는 경우에 주행 거리 우려가 BEV 보급에 미치는 영향에 차이가 있는가?

주요 결과

• 주행 거리 우려는 특히 기존 차량을 대체하는 것이 아니라 추가로 구입할 경우에 더 크게 작용하여, 배터리 전기차(BEV)의 선호도에 중대한 영향을 미친다.
• 주행 거리 우려가 BEV 보급에 미치는 영향은 '추가 구입' 거래 유형에서 '교환' 또는 '판매'보다 더 강력한 것으로 확인되어, 심리적 요인이 신규 차량 취득 결정에 더 큰 영향을 미친다.
• 주행 거리 우려는 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)의 보급 결정에 유의미한 영향을 미치지 않아, PHEV가 주행 거리에 대한 우려를 더 효과적으로 완화할 수 있음을 시사한다.
• 잠재변수 모형은 실제 주행 거리와는 별개로 주행 거리에 대한 심리적 인식이 BEV 보급의 핵심 결정 요인임을 확인하였다.
• 기존 이산 선택 모형보다 이중 수준 중첩 로짓 모형이 더 뛰어난 적합도를 보이며, 계층적 결정 과정을 더 정교하게 반영할 수 있었다.
• 결과는 주행 거리 우려를 줄이기 위한 정책(예: 충전 인프라 개선, 주행 거리 정보 제공 등)이 단순히 기술적 개선에 집중하는 것보다 BEV 보급 촉진에 더 효과적일 수 있음을 시사한다.