▶ 전기자동차, 내연기관 자동차 완전히 대체할 수 있을까

전기자동차, 내연기관 자동차 완전히 대체할 수 있을까

 

▶ 전기자동차, 내연기관 자동차 완전히 대체할 수 있을까?

 전기자동차는 전 세계적인 이목을 집중시키고 있다. 전기자동차 보조금 지원 등 상용화를 위해서 많은 노력이 진행 중이며 뿐만 아니라 다양한 충전 방식, 충전기와 충전소 설립 등 관련 인프라(infrastructure) 구축이 진행 중에 있다. 이처럼 현재 내연기관 자동차의 문제점을 극복하는 최적의 운송수단으로 평가받는 시점에서 전기자동차, 우리는 제대로 알고 있을까?

▶ 전기자동차에 대한 일반적 인식

 전기자동차는 현대 사회의 큰 관심사로 대두되며 전기자동차에 대해서 여러 소셜 네트워크를 통해서 쉽게 접할 수 있다. 우리가 알고 있는 전기자동차에 대한 일반적인 상식은 어떤 것이 있을까?

① 전기자동차는 내연기관 자동차에 비해서 효율적이다?

 전기자동차와 내연기관 자동차를 비교하기 위해서 Tank to Wheel 효율, Well to Tank 효율, Well to Wheel 효율, 세 가지 효율 관점을 제시하고자 한다.

 Tank to Wheel 효율은 연료탱크에서 차량주행에 따르는 소비까지를 의미하며, 연소에너지(Chemical energy) 혹은 전기에너지(Electrical energy)를 기계 에너지(Mechanical energy)로 변환하는 효율이라 할 수 있다. 전기자동차의 경우, 가솔린 자동차의 효율인 18%에 비해 약 60% 이상의 효율을 보인다. 즉, 가솔린 차량은 연소에너지 중 75~85%, 전기자동차는 전기에너지 중 10~20%의 열손실이 발생하는 것을 의미한다. 열손실을 최대한 줄이면서 기계에너지로 변환하는 관점에서는 전기자동차가 가솔린 차량에 비해서 월등히 효율적이다. Well to Wheel 효율 관점에서도 전기자동차는 가솔린 차량에 비해서 효율적이다. Well to Wheel 효율은 1차 에너지 채굴에서 차량주행에 따르는 소비까지를 의미하며, 전기자동차는 31%의 효율을 가지고, 가솔린 차량은 16%의 효율을 가진다. 하지만 1차 에너지의 채굴에서 연료를 제조하여 연료탱크에 충전할 때까지를 의미하는 Well to Tank 효율을 살펴보면 그 결과는 반대다. Well to Tank 효율 측면에서 전기자동차는 42%, 가솔린 차량은 88%의 결과를 가지며 이는 전기자동차가 1차 에너지 채굴로부터 연료로 변환되는 효율이 가솔린 차량에 비해 비효율적이라 할 수 있다.

 결론적으로 Well to Tank 효율을 제외하고는 전기자동차는 내연기관 자동차에 비해서 에너지 변환 높은 효율을 가진다. 하지만 효율에 비해서 전기자동차가 내연기관에 비해서 가진 단점은 바로 주행거리이다. 전기자동차는 1회 완충으로 주행할 수 있는 거리가 차종마다 조금 차이가 있으나 보통 100km 내외이다. 이는 일반 가솔린이나 디젤 차량에 비하면 상당히 짧은 거리이다. 보통 일반 중형차의 연료탱크 크기를 60L로 잡고 L당 10km 주행으로 보아도 600km라는 주행거리가 나온다.^[각주:1] 이러한 단점을 보완하기 위해서 배터리 자체 기술 발전도 진행 중이지만 배터리 수를 늘려서 주행거리라는 단점을 보완한다. 배터리 수를 늘림으로 단점을 보완하지만 배터리 수가 늘어난 만큼 배터리가 차지하는 공간, 그리고 무게는 늘어나게 된다. 이는 Power denstiy(출력 밀도), Storage denstiy(저장 밀도) 면에서 내연기관보다 불리하다는 것을 의미한다. 즉, 밀도 측면에서 보았을 때는 같은 차체 크기라 가정하면 전기자동차는 내연기관 자동차에 비해서 훨씬 큰 Density(밀도)를 가지게 되며 비효율적이라 할 수 있다.

② 전기자동차는 내연기관 자동차에 비해서 친환경적이다?

 다시 Well To Tank 효율을 생각해보자. Well to Tank 효율은 1차 에너지 채굴로부터 에너지 변환 효율을 의미하지만 이외에도 오염 물질 배출과 연관 지어 생각할 수 있다. 1차 에너지 채굴, 전기자동차의 경우 전기를 생산하는 발전소이다. 아래 표를 보면 발전소에서 전력을 생산하는 방식 중 친환경적인 방식(수력 발전, 태양광 발전 등)이 존재하지만 현재 대부분은 화석에너지, 원자력에서 비롯되는 것을 알 수 있다. 즉, 전기자동차의 연료라 할 수 있는 전기에너지는 발전소에서 생산, 발전소는 대부분 화석에너지를 사용하며 발전 과정 중 오염 물질을 배출한다. 

 전기자동차라는 하나의 물체로 생각하면 전기자동차는 내연기관 자동차에 비해서 확실하게 친환경적이라 할 수 있다. 하지만 1차 에너지 채굴의 과정부터 생각하면 전기자동차에서 오염 물질이 완전히 없다고는 할 수 없다.

 'Union of Concerned Scientists' 가 발표한 자료 (Do Electric Cars Run Cleaner than Hybrids? It Depends on Where You Live.)에 의하면, 전기자동차와 가솔린 차량(하이브리드 포함) 중에 어느 쪽의 지구온난화물질 배출량이 더 많은 지는 결국 어떻게 생산된 전기를 사용하느냐(운전자의 거주지)에도 좌우된다는 것이라 주장한다. 결국 우리는 환경오염을 예방하고 친환경적인 사회적 패러다임을 조성하기 위해서는 근본적으로 전력을 생산하는 과정에서도 친환경적인 발전 방식이 주가 될 수 있도록 노력이 필요하다. 더불어 전기자동차가 가지는 미흡한 부분을 보완하고, 관련 인프라 확산 및 정책 보완에 노력해야 할 것이다.

 

1. 월간 조선 2014년 11월호, p364~366 [본문으로]