글로벌 자동차 마켓의 트랜드는 화석 연료를 사용하는 내연기관에서 친환경 에너지로의 전환입니다.
이번 포스팅에서는 친환경자동차를 대표하는 전기자동차에 대해 알아보겠습니다.
전기자동차란?
전기자동차는 기존의 휘발유나 경유와 같은 화석 연료가 아닌, 전기 에너지로움직이는 자동차입니다. 배터리를 충전 후 동력원으로 사용하며 수소차와 함께 친환경자동차로 분류됩니다. 내연기관 자동차의 핵심 부품인 엔진과 변속기가 필요 없고 구조가 상대적으로 단순하며 모터, 배터리, 온보드 충전기 및 전력 제어 장치와 같은 전기전자와 관련된 부품으로 이루어져 있습니다.
사실 전기자동차는 1828년에 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으며 심지어 100km/h를 처음 돌파한 것도 내연기관보다 빨랐습니다. 내연 기관에 비해 조용하고 사용도 편리하다는 장점도 있었죠. 하지만 배터리의 무게나 충전 등의 현실적인 문제로 기술 개발이 지지부진했고 상용화까지는 사실상 불가능했습니다. 실내에서 사용하는 지게차나 골프장, 유원지 등의 제한적인 장소에서 사용할 수 밖에 없었죠.
전기 자동차는 1990년 이후 환경 문제로 인해 다시 주목받게 되었고 2000년대 본격적으로 개발이 진행되기 시작합니다. 기술이 발전함에 따라 배터리의 크기와 무게는 차량에 장착하고 주행 할 수 있을 만큼 충분히 작아졌고 충전 사양 또한 상용화하여 사용할 수 있을 수준까지 도달하게 되었죠. 지구 온난화 이슈, 글로벌 친환경 정책과 환경 규제 강화 또한 전기차를 포함한 친환경차의 수요를 더욱 증가 시키면서 자동차 업계의 개발에 박차를 가하게 됩니다. 현재는 도로에서 심심치 않게 볼 수 있는 정도 이지만 2040년 이후에는 내연기관을 완전히 대체 할 것으로 예상하고 있습니다.
전기자동차의 특징: 장점
전기차는 기존의 자동차와 상당히 다른 차이점이 많은데요, 이에 따른 특징은 어떤 것이 있는지 살펴보겠습니다. 먼저 장점입니다.
1) 동력원: 앞서 언급 한 것처럼 전기차는 전기를 충전하여 움직입니다. 화석연료를 동력원으로 하는 내연기관과는 다르게 전기는 동력원으로 변환 시 배기 가스 등의 오염 물질을 생성하지 않아서 공해가 없습니다. 대체에너지나 신재생에너지를 통해 친환경적으로 동력원을 생성 할 수도 있죠. 또한 모터는 공회전이 없고, 동력으로의 변환 효율이 우수하며 회생 제동이나 전기 댐퍼 등으로 버려지는 에너지를 회수하여 보다 효율적으로 활용 할 수 있습니다.
2) 단순한 구조: 전기차는 내연 기관 차량보다 구조가 훨씬 단순합니다. 모터의 동력 배분이 엔진에 비해 용이하여 파워 트레인 관련 구성품 숫자가 적고, 동력원인 전기가 환경 규제에서 완전히 자유롭기 때문에 배기 관련 장치가 필요가 없죠. 변속기, 라디에이터, 머플러, 점화플러그, 엔진오일, 미션오일 등의 구성품이 없는 것입니다. 덕분에 차량 무게 및 원가 절감 효과는 물론 고장 요소 및 소모성 부품이 줄어들어 유지 보수도 편해질 뿐만 아니라 구조가 단순해지면서 소음이 크게 줄어든다는 장점이 있습니다. 설계적인 측면에서도 구조 설계가 용이해지고 공간 활용도가 높아 집니다.
3) 제어 및 에너지 응용: 전기 자동차의 모터는 내연 기관에 비해 제어 하기가 쉽고 출력 성능 또한 일관적입니다. 차량 속도, 토크 제어, 회생 제동 컨트롤이 쉽고 빠르고 정밀해지는 것이죠. 또한 대용량 배터리를 사용하기 때문에 방전 걱정 없이 전기 에너지를 사용 할 수 있게 되면서 기능적인 측면에서도 활용도가 높아지는 것은 물론 자율 주행으로의 전환도 보다 용이해집니다. ECU와 소프트웨어의 의존도 또한 내연기관보다 더욱 높아질 것입니다. 자동차를 마치 하나의 큰 전자 제품처럼 볼 수 있을지도 모릅니다.
전기자동차의 특징: 단점
전기차는 내연기관에 비해 다양한 장점이 있지만 아래와 같은 단점도 있는데요, 이러한 이유로 지금은 전기차를 완전히 실용화 하기에 약간은 이른 시점입니다.
1) 충전: 전기차를 사용하기 위해서는 핸드폰처럼 배터리를 충전을 해야 합니다. 그러나 충전 인프라는 아직은 현실적으로 많이 부족하고, 충전 시간 또한 완충까지 최소 30분이라는 긴 시간이 필요합니다. 현재 양산중인 전기차를 볼 때 완충 시 400km 주행 가능 하다는 것을 보면 충전 주기 또한 짧습니다. 충전소는 그나마 인프라를 넓혀가는 것으로 점차 나아지겠지만 충전 시간은 기술이 발전 한다고 해도 내연 기관 주유에 걸리는 5분 정도의 수준을 달성 하는데 단기간에는 어려울 것입니다.
2) 비싼 차량 가격: 일반적으로 전기차는 같은 레벨의 차종, 등급의 내연차보다 비쌉니다. 최소 1.5배에서 많게는 4배 이상 차이가 나기도 하죠. 이는 전기차의 핵심 부품인 배터리가 비싸고, 양산 수량 또한 내연기관이 압도적으로 많기 때문입니다. 아무리 유지 보수 및 전기 충전 비용이 저렴하다고 해도 차량 가격이 비싸다면 부담이 될 수 밖에 없습니다.
3) 계절에 따른 성능 변화: 전기차 배터리는 온도 민감도가 높기 때문에 겨울과 같은 저온 환경에서 효율이 감소하는데, 주행거리로 보면 약 100km 정도 줄어든다고 합니다. 내연기관 역시 냉난방 기능 사용 시 주행 거리가 감소하기는 하지만 전기차만큼 크지 않죠. 히팅팩, 윈터팩 등의 옵션이 있기는 하지만 이 역시 가격이 비싸고 해결책이라고 보기에는 무리가 있습니다.
장점 만큼이나 단점이 많긴 하지만 대부분 기술과 인프라 발전으로 충분히 해결이 가능한 내용들입니다. 전기차 관련한 연구, 기술개발 역시 현재는 이러한 단점들을 보완하기 위한 방향으로 진행하고 있습니다. 대체 에너지, 자율주행 등의 세대 전환을 위해서라도 전기차의 대중화는 필수입니다.
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