친환경자동차로 각광받는 전기차의 장점과 미래

이산화탄소 대량발생에 따른 지구온난화 현상으로 우리 삶의 터전인 지구가 멍들어 가고 있는데요. 전세계적으로 다양한 이상기후가 나타나는 요즘, 화석연료를 대체할 수 있는 친환경 자동차에 대한 연구가 끊임없이 이어지고 있습니다. 그 중 가장 빠른 대중화가 예상되고 있는 전기자동차는 미래의 교통수단으로써 그 기대감이 증폭되고 있는데요. 오늘은 전기자동차의 장점은 어떤 것들이 있는지 또 앞으로의 전망에 대해 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다. 

1. 전기자동차의 장점 

1) 높은 에너지효율

세계적으로 주요 에너지 사용 부문 중 차량 운송에서 에너지 낭비가 가장 심각하다고 알려져 있는데요. 그 이유는 운송에서 사용되는 석유 에너지의 일부분이 열역학법칙에 따라 자동차 출력 이외의 소모열(Engine Loss)로 사라지기 때문입니다. 평균적으로 자동차 내연기관에 들어가는 휘발유와 디젤이 내포한 열에너지의 약 25% 정도만이 유용한 에너지로 사용되고 있는데요. 

반면 전기자동차는 엔진을 움직이는데 필요한 라디에이터, 배기관, 클러치, 피스톤, 펌프 등 수많은 부품이 차량 내부에 존재하지 않기 때문에 에너지 전환율이 휘발유 차량 대비 매우 높아 효율성이 우월하다고 할 수 있습니다. 세계적인 전기자동차 유명모델들의 에너지 효율성이 80%대 인 것을 감안하면 전기자동차는 휘발유 자동차에 비해 뛰어난 에너지 효율성을 나타내는데요. 뿐만 아니라 간단한 구조와 적은 부품수로 인해 유지보수비용이 줄어든다는 장점도 있습니다. 

2) 화석연료 대비 높은 가성비 

앞서 언급했듯 전기자동차가 휘발유 자동차에 비해 에너지 효율이 높은 것은 전체 전기 발전 주기를 모두 고려해 보아도 분명하게 나타나는 것을 확인할 수 있는데요. 전기자동차를 충전하기 위한 전기는 화력이나 원자력 발전에서 생산된 전기를 송배전망을 통해 충전소로 송전해야만 얻을 수 있습니다. 

단순히 계산하기는 매우 어렵지만 (발전소 열효율 차이, 열병합 발전소 다수 등) 화력발전 열효율은 대략 40% 수준으로 계산이 됩니다. 이를 감안하더라도 32% (80 x 40 %) 수준의 열효율을 나타내기 때문에 화석연료 대비 분명한 가성비를 가지고 있다고 할 수 있는데요. 또한 심야에 유휴전기를 활용하면 실효율을 높일 수 있고, 재생에너지나 친환경 에너지 발전이 지속적으로 늘어난다면 환경적으로도 화석연료 대비 우위에 있는 운송수단으로 발전할 것으로 전망되고 있습니다.  

3) 무선 충전기술

1891년 세계최초로 정전유도를 통한 에너지 무선 전송을 시연했던 니콜라 테슬라는 수많은 핵심기술과 개념을 개발해 내면서 전세계의 이목을 집중시켰습니다. 120년이 지난 지금 버스가 정류장에 승객들이 승하차를 하는 동안 전기를 충전하는 미래가 도래했는데요. 

전기자동차 산업은 유도전력 전송기술(induction power transfer)을 채택해 전형적인 충전 인프라 없이도 무선으로 자동차를 충전할 수 있게 되었습니다. 한번에 대량으로 충전하는 대신 매일 조금씩 충전을 하며 더욱 자유로운 활보가 가능해지고, 하루에 여러 번 충전할 수 있다는 편의성으로 인해 더 작은 배터리 사용이 가능해지면서 전기자동차 업계에 새로운 바람을 불러일으켰는데요.

작은 배터리 사용이 가능해지면 비용을 약 10만달러 정도 절감할 수 있어 휴대폰을 충전하는데 사용되는 무선충전기술을 전기자동차에도 적용할 수 있게 됩니다. 이러한 무선충전기술은 새로운 비즈니스모델로서 그 가능성을 열어주는 지대한 역할과 함께 앞으로 교통상황을 개선시킬 수 있을 뿐 아니라 다양한 산업구조를 만들어내게 되는 새로운 활로를 모색할 수 있게 해줄 예정입니다. 

 

4) 모듈식 설계구조 

자동차의 표준구조는 하나의 엔진이 변속장치와 주행 축을 통해 두 개 또는 네 개의 바퀴에 동력을 전달하는 방식을 사용합니다. 1세대 전기자동차는 하나의 모터를 가진 구조였지만 기술이 발전함에 따라 내연기관 엔진과는 비교할 수 없는 전기자동차만의 장점인 모듈방식을 발전시키기 시작했는데요. 

즉 두 개의 모터를 장착해 후륜 구동 유닛은 뒷바퀴에, 전륜 구동 유닛은 앞 바퀴에 각각 동력을 전달하게 되는 것입니다. 이 같은 방식은 전기자동차를 더욱 안전하게 만들 수 있는데요. 전기모터는 내연기관 엔진보다 내구성이 더 좋고 두 개의 모터 중 하나가 고장 나더라도 주행이 가능해 두 번째 모터가 자동차에 동력을 전달할 수 있다는 장점이 있습니다. 

여기서 그치지 않고 네 개의 모터를 장착하게 되면 놀라운 결과가 발휘되는데요. 네 개의 모터를네 개의 바퀴에 각각 설치하게 되면 바퀴는 제동력을 갖추면서 따로 움직일 수 있게 됩니다. 예를 들어 주차를 할 때 하나의 바퀴만 90도로 회전할 수 있게 되는 것인데요. 각각의 바퀴가 자유자재로 움직일 수 있게 되면 이전의 자동차가 갖지 못했던 놀라운 수준의 출력이 가능해지고 설계상의 유연성 확보 및 구동력 제어가 가능해집니다. 

자동차가 이러한 유연성을 가지게 되면 앞으로 차량 디자인도 함께 발전할 수 있는데요. 작아진 배터리와 모터가 꼭 차량 앞쪽 보닛에 위치할 필요도 없어지면서 영화에서만 봐왔던 다양한 디자인의 전기자동차 생산이 가능해지는 것이죠. 이는 기존 내연기관 자동차가 가질 수 없는 전기자동차만의 경쟁력이라고 할 수 있습니다.

5) 빅 데이터와 빠른 제품개발 

전기자동차는 모바일 컴퓨터와 비슷하다고 할 수 있습니다. 차량이 달리는 동안 엄청난 양의 데이터를 생산하게 되면서 전기자동차 제조기업은 사용자의 데이터를 취득해 이를 기반으로 학습하고 앞으로의 개발에 빠른 적용이 가능해지게 되는데요. 

운전자의 사용패턴을 파악하고 이해해 잘못된 점을 학습할 수 있고, 신속하게 실수를 바로잡아 새로운 소프트웨어를 배포, 개발할 수 있습니다. 현재 전기자동차의 개발과정이 점차 박차를 가하고 있는 가장 큰 이유는 바로 이러한 빅 데이터 수집이 가능하기 때문입니다. 

2. 전기자동차의 전망 

1) 무료서비스와 배터리의 진화  

전기자동차 제조회사들이 무료 충전과 유지보수 서비스를 제공한다면 어떻게 될까요? 이는 굉장히 파격적인 비즈니스 모델이라고 할 수 있는데요. 이미 내연기관 자동차에 비해 10분의 1 정도의 유지보수 비용이 드는 전기자동차를 5년동안 무상서비스를 받게 되면 소비자는 자동차 유지비용의 많은 부분을 절감할 수 있게 됩니다. 

이는 내연기관 자동차 회사들이 경쟁할 수 없는 부분으로서 또 하나의 파격적인 행보가 될 수 있는데요. 또한 전기자동차의 핵심부품인 배터리의 진화도 빼놓을 수 없습니다. 2012년 미국 에너지부 장관의 발표에 따르면 단 3년만에 리튬 이온 배터리 가격이 1200달러에서 600달러로 절반이나 가격이 인하되었는데요. 전기자동차의 핵심부품인 리튬 이온 배터리의 원가절감은 앞으로 전기자동차가 가져올 높은 가격 경쟁력을 점철시키고 있는 대목이기도 합니다. 

2) 내연기관 자동차시장의 붕괴 

빠른 속도로 발전하고 있는 신재생 에너지 자동차 산업의 행보는 내연기관 자동차 시장의 종말을 거론할 정도로 그 파급력이 증대되고 있는 상황인데요. 대체에너지를 활용하게 되면 기본적으로 내연기관 자동차에 들어가는 엔진 부품의 필요성이 자연스럽게 사라지기 때문에 정비, 차량 부품 산업 등 자연스럽게 연쇄적 사후시장이 함께 무너지게 됩니다. 

예를 들어 필름카메라가 디지털 카메라에 밀려 전체적인 사후시장이 함께 붕괴 된 것을 들을 수 있는데요. 이는 비단 내연기관 자동차를 판매하는 것에 국한되지 않고 자동차에 포함된 모든 사후시장이 수입을 잃게 됨으로써 재래식 자동차 산업의 점진적인 붕괴 시나리오도 조심스럽게 언급 되고 있습니다. 

십 년이면 강산이 변한다는 말이 무색할 정도로 요즘은 하루가 다르게 다양한 신기술이 쏟아져 나오고 있는데요. 내연기관 자동차에 밀려 사륜마차가 역사 속에서 사라진 것처럼 대체 에너지를 활용한 교통수단의 변화는 새로운 국면을 맞이하게 되었습니다. 전기자동차 역시 어떠한 방향으로 변화할지 앞으로의 발전을 꾸준히 지켜봐 주시길 바랍니다.