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News/전기차-연료전지

자동차 과도기에 죽어가는 내연기관시장, 모두를 살릴 e-fuel

by R.E.F 19기 정지영 2021. 10. 25.

자동차 과도기에 죽어가는 내연기관시장, 모두를 살릴 e-fuel

대학생신재생에너지기자단 19기 정지영

 

[전기차의 시대로, 내연기관의 종말?]

2021년 환경 분야에서 가장 큰 성장률과 상승세를 보이고 있는 방안으로 당연 “전기자동차”가 언급될 것이다.

LG전자, 삼성SDI 등의 대기업을 선두로 국내의 수많은 기업에서 이차전지의 배터리 시장에 뛰어들고 있고 그 효율적 성장을 위해 노력하고 있는 추세이다. 이러한 노력에 맞추어 전기차 보급현황과 그 시장의 성장세는 급격한 상승 곡선을 그리고 있다.

[자료1.산업 수요 대비 전기차 비중 증가량]

출처 : 현대모터그룹

환경보호라는 큰 틀 아래 전기자동차의 상승세는 긍정적인 효과를 보일 수 있으나 이가 진정으로 친환경적인지에 대한 생각은 좀 더 깊은 고찰을 필요로 한다. 전기차는 주행 과정에서 온실가스 배출은 없지만 연료 생산 과정에서는 내연기관차보다 월등하게 높은 유해 배기가스를 배출한다. 또한 기존에 사용하던 내연기관 시장에 대한 문제도 제시되고 있는데, 전기자동차는 기존의 내연기관 차량과 아예 다른 구조와 시설을 필요로 하기 때문에 내연기관 시장이 어려움을 겪고 있다.

 

[자료2.글로벌 수요 대비 승용 및 디젤 차량 비중]

출처 : 매일경제

자동차 시장에서 디젤 차량과 가솔린 차량의 보급률은 눈에 띄는 하강을 보이고 있으며, 이에 따라 자연스럽게 내연기관 차량의 시장 또한 급격하게 축소되고 있다. 실제로 제주도에서 추진하고 있는 ‘탄소제로섬 제주 이행계획’은 2030년까지 도내 전기차 보급률을 100%로 만들겠다는 포부를 밝히고 있다. 이 정책이 성공적으로 시행된다면 도내 주유소 93%, 즉 193개의 주유소 중 180곳이 문을 닫게 된다. 이처럼 전기차의 수요가 늘어날수록 긍정적 효과와 더불어 내연 기관 중심의 많은 산하업체들이 피해를 보게 될 것임을 내다볼 수 있다. 이에 기존 내연기관 차량의 폐기와 처리까지 생각한다면, 친환경 차의 빠른 보급이 친환경성을 띈 미래 유망적인 긍정적 가치로 가득 차 있는지는 조금씩 불투명해질 수 있다.

[과도기의 해결책, e-fuel]

그렇다면 화석연료를 사용하지 않는 수소연료전지차와 전기자동차의 보급이 부정적 가치를 띠고 있다는 말일까? 내연기관 경제가 죽는다는 이유로 자동차 시장의 확대를 통해 화석연료 사용량을 늘리자는 말이 아니다. 개발되고 연구된 지 얼마 되지 않아 사회적 인프라나 경제적 배경이 확실히 구축되어있지 않은 상황에서 급진적인 전환이 부정적인 상황을 일으킬 수 있다는 것이다. 즉, 과도기적인 상황에서 내연기관 시장과 환경이 공존할 수 있는 인프라를 구축하며 친환경 이동수단의 100% 보급으로 “서서히” 늘려 가자는 말이다.

환경에 어떤 영향을 주는지에 대해 정확히 판단하기 위해서는 차량 구동 과정에서 연료에 따라 발생하는 물질뿐만 아니라 에너지의 원료 채굴부터 생산, 소비 등의 모든 과정을 담은 전주기 평가(Life Cycle Assessment)가 필요하다.

e-fuel은 power-to X 과정을 통해 친환경적으로 내연기관 연료들을 생성하는 기술이다. 풍력, 태양광, 조력 등 친환경에너지를 활용하여 물을 전기분해하고 발생한 수소를 사용하여 CO2나 질소 등을 투입하여 여러 물질을 합성 및 제조한 연료이다. 대표적으로 CO2와 H2를 사용하여 메탄가스를 만드는 것이 대표적이다.

 

[그림3. e-fuel 생산 모식도]

출처:gs칼텍스

이 기술을 통해 메탄가스뿐만 아니라  e-가솔린, e-디젤 등 여러 가지 연료를 합성할 수 있다. 경유차, 휘발유 차, 더 나아가 등유를 사용하는 비행기에까지 적용할 수 있어 기술의 다양성이 인정받는다. 이를 통해 친환경 차로의 속도가 조금 더딛라도 탄소 중립을 이룩하면서도 내연기관 엔진을 유지할 수 있다. 실제로 유럽, 일본 등의 국가에서는 정부 차원에서 e-fuel 기술 개발과 대규모 생산을 위한 지원을 진행하고 있으며 TOYOTA나 HONDA와 같은 글로벌 기업들도 e-fuel 기술개발과 적용 가능한 엔진 실험을 진행 중이다.

[e-fuel의 기대효과]

수소 자체를 연료로 사용할 수 있는 수소연료전지와는 다르게 e-fuel을 제조하기 위해서는 수소를 합성 연료로 전환하는 과정이 추가적으로 필요하다. 이 과정에서 생산 설비 구축 및 제조 단가가 너무 높아 섣불리 진행하지 못하고 있는 실정이다.

수소 발생 이후 물질 투입을 통한 e-fuel 생산 과정의 단순화와 촉매 개발 , 그리고 수소 저장 및 활용 기술의 개발로 이러한 기술적 한계점을 보완한다면 e-fuel 상용화를 통해 내연기관 자동차와 친환경 자동차의 안정적인 과도기를 진행할 수 있을 것이다. 또한 현재 당장 인프라 구축 문제로 충전 설비 및 부품 수리의 어려움을 겪고 있는 친환경차 시장의 부담을 덜어줌으로써 더욱 안정적 인프라 구축과 더불어 일자리 상실의 해결책까지 제안해 줄 수 있을 것이라고 생각한다. e-fuel 적용을 통한 내연기관 시장과 환경보호의 중립을 통해 더욱 긍정적인 이동수단의 미래를 기대해 본다.


전기자동차에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "전기자동차 이야기①  - 차세대 전력반도체 유망주 분석노트" , 15기 최명근,  https://renewableenergyfollowers.org/3214?category=634149 

2. "전기자동차 이야기② - 배터리? 나한테 맡겨!", 15기 최명근, https://renewableenergyfollowers.org/3216?category=634149 


참고문헌

1) 지앤이타임즈, gs칼텍스, "탄소중립연료(e-fuel)로 내연기관차도 탄소중립 될 수 있다", 2021.05, https://gscaltexmediahub.com/energy/column-internal-combustion-locomotive-with-e-fuels/ 

2) 송철호, 그린포스트코리아, "[집중분석] 미래차, 내연기관 부품의 친환경·고효율·고도화 절실", 2019 , www.greenpostkorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=110262  

3)윤수은,애플경제,2020, "현대차, "EV 전용 플랫폼 기반, 전기차 시장 점유율 확대 전망", https://www.apple-economy.com/news/articleView.html?idxno=63418

4)정상필, ,지앤이타임즈, "2030 탄소제로섬 제주’, 주유소 93% 사라질 수 있어" , 2020.09, http://www.gnetimes.co.kr/news/articleView.html?idxno=59590

 

댓글11

  • 확실히 급진적인 변화는 결코 긍정적인 면 만을 바라볼 수는 없는 것 같습니다! 말씀해주신 것처럼 지금은 이동수단 변화의 과도기 시점이라고 생각됩니다만, 뚜렷한 해결책을 찾아볼 수 없었어서 답답한 마음이 있었습니다 ㅠㅠ 그런데 e-fuel 이라는 생각지도 못한 기술로 인해서 내연기관 자동차의 연료를 친환경적으로 생산해낸다면 전기차로의 변화를 급진적으로 도입하지 않고, 안정적인 도입을 꾀할 수 있다는 점에서 굉장히 매력적인 기술인 것 같습니다! 좋은 정보를 알려주셔서 너무 감사합니닿ㅎㅎ 너무 좋은 기사였습니다! 감사합니다!
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  • 확실히 모든 산업에서 LCA의 중요성이 더욱 커지고 있고 그런 부분에 있어서 연료의 친환경 전환은 매우 중요하다고 생각합니다. 하지만 오랜 시간동안 현대 사회를 이끌어 온 화석연료로부터 한순간에 벗어나는 것은 모든 면에서 굉장히 리스크가 크겠죠. 이런 점에서 소개해주신 E-Fuel이 변화의 완충제 역할을 해낼 수 있을 거라고 봅니다. 아직은 PToX의 경제성이 떨어지기에 많은 발전이 필요할 것 같습니다. 그렇지만 E-Fuel은 단순히 연료의 대체가 아닌 화석연료와 연관된 수 많은 전후방 산업들이 이 과도기에 적응하는데 큰 역할을 한다는 점에서 아주 큰 의미가 있을 것 같습니다. 좋은 기사 잘 읽었습니다.
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  • 내연기관차에서 전기차로 옮겨가는 상황에 대해서 관심이 많았는데, 급진적인 상황이 좋지않을 수 있다는 내용에 아주 공감합니다! 충전 인프라의 구축은 물론 산업패러다임의 변화가 가져오는 필연적이면서도 다양한 문제들이 있겠죠... 해결책으로 e-fuel이 있다고 하니 다행인것 같습니다. 단가문제와 기술문제를 잘 해결해서 좋은 결과가 있었으면 좋겠네요~ 좋은기사 감사합니다!
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  • 내연기관에서 전기자동차로의 전환이 기사에서 처럼 고려해야될 상황이 너무많아 복잡한 상황임에는 틀림없는것 같습니다. 현재 여러 인프라등의 문제로 내연기관에서 전기차로의 전환이 아직 사람들에게 성급하다는 인식이있는 시점에 e-fuel로 원활하게 변화가 이루어졌으면 좋겠습니다. 그리고 기사를 읽다가 수소를 합성 연료로 전환하는 과정이 무엇인지 궁금하게 되었습니다ㅎㅎ 유익한 기사 감사합니다~
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  • 확실히 어떠한 변화가 일어나기 위해서는 감수해야할 손해와 위험부담이 존재하는 것 같습니다. 기사에서 말씀해주신 것처럼 e-fuel 을 제조하는 과정에서도 설비 구축 및 제조 단가가 높아 쉽게 접근하지 못하고 있는 현실이긴 하지만, 내연기관 시장과 공존할 수 있는 e-fuel로 중간 단계를 잘 거쳐 최종 목표지인 친화경차로의 100% 전환도 잘 이루어지길 바라봅니다. 좋은 기사 잘 읽었습니다!
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  • 현재 자동차의 과도기적 단계인 만큼 급진적인 변화보다는 말씀하신것처럼 e-fuel에 대한 연구가 좀 더 활발히 이루어지면 좋겠네요! 최종적으로 100퍼센트 친환경으로 바뀌어 가는 만큼 안정적으로 바뀌어갔으면 좋겠습니다.
    좋은기사 감사합니다:)
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  • 전기차 시장의 확대와 내연기관 시장의 좌초자산 분류에 따른 전환에 대한 막연한 위기감을 갖고 있었는데 그 과도기를 채우는 연구와 노력들이 있었군요! 기술에 더하여 해당 산업에 종사하는 사람들도 자연스럽게 전문성을 활용하여 전환에 참여할 수 있는 '공정 전환'이 확보되었으면 좋겠네요! 기후 변화라는 위기 때문에 100% 전환이라는 큰 목표를 급진적으로 진행하다가 탈이 나지 않도록 하는 이런 안전 장치들이 계속 활성솨 되었으면 좋겠습니다! 좋은 기사 잘 읽었습니다. 감사합니다!
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  • 기존의 전기차 인프라 구축율이 턱없이 낮아 정부 정책이 기업들에게 외면당하고 있는 것이 아니냐라는 기사를 접한적이 있었습니다. 이에 해결책으로 전기차 인프라 구축 측면에서만 생각해봤었는데 지금처럼 과도기적인 상황에서는 내연기관 시장과 환경이 공존할 수 있는 인프라를 구축하는 것이 더 바람직 하다는 것을 알 수 있었던 기사였습니다! 서서히 바뀌는 만큼 환경과 경제성, 안전성을 모두 고려하는 전환이 될 것 같습니다. 좋은 기사 감사합니다
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  • 저는 신속한 기후 위기 대응의 필요성과 점진적인 공정 전환의 필요성 사이에서 항상 딜레마를 느꼈던 것 같아요. 아직 보완할 점이 많지만, 그래도 해소할 방안이 있음을 알게 되어 좋았습니다! 관련한 기술에 대해서 조금 더 자세히 알아봐야겠어요ㅎㅎ 기사 감사합니다:)
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  • 결국 연료는 탄소 기반 물질이기 때문에, 석유가 아닌 대기 중의 이산화탄소로 연료를 만든다면 온실가스의 추가 발생을 억제할 수 있다는 아이디어는 많이 제시되어 왔던 것 같습니다. 하지만 그 현실화 과정에서 낮은 경제성과 효율 문제 등으로 적용되지 않았는데 그린 수소 생산 주기 안에서 기여할 수 있다는 점이 놀랍습니다. 앞으로도 온실 가스 발생 억제 뿐만 아니라 생성된 온실 가스를 소비하는 창의적인 기술이 많이 발전되길 희망해봅니다. 즐겁게 잘 읽었습니다.
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  • 좋은 아이디어네요! 기존의 탄소를 사용해서 연료를 만들기때문에 결과적으로 추가로 발생하는 탄소는 0이 되겠네요! 그렇지만 이를 위해서는 이산화탄소 환원 촉매에 대한 개발이 추가적으로 필요하겠어요ㅠ 거기다가 아직 수소발생에 관한 연구가 더 필요한 상황이니 e-fuel은 전기자동차가 가고 수소연료전지차가 가고 나서야 활발히 쓰일것 같습니다. 자동차의 연료에 대한 새로운 패러다임의 제시 좋네요! 좋은 기사 감사합니다.
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