전기차, 연료전지차, 플러그 인 하이브리드 시대
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2008-08-26 07:12:32 |
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전기차, 연료전지차, 플러그 인 하이브리드 시대
플러그 인 하이브리드(Plug In Hybrid)에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 플러그 인 하이브리드는 하이브리드카가 그렇듯이 큰 범주로 보면 전기차다. 다만 현재 개발이 진행되고 있는 플러그 하이브리드는 가정용 전원을 사용해 충전할 수 있는 시스템을 갖추고 있다는 점에서 차이가 있다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
전기자동차의 시대가 도래할 것이라는 쪽으로 의견이 모아지고 있다. 우선은 전기자동차에 대한 용어부터 정리할 필요가 있다. 흔히 말하는 전기자동차는 순수 전기자동차, 즉 전기모터만을 탑재하고 그것을 구동력으로 삼는 것을 말한다. 그런데 범위를 좀 더 넓히면 하이브리드카를 비롯해, 수소연료전지전기자동차도 여기에 속한다. 또 순수 전기자동차를 위한 에너지가 원자력으로 바뀌거나 태양열을 활용할 수 있다고 해도 구동은 전기차 형태로 한다.
필자가 최근 만난 세계 각국의 자동차관련 종사자들, 경영진은 물론이고 엔지니어들, 부품업계 종사자들까지 대부분이 전기차를 사용할 수밖에 없을 것이라고 입을 모으고 있다. ‘사용할 수밖에 없을 것’이라는 표현에 묘한 뉘앙스가 있다. 지구온난화문제가 갈수록 심각해지면서 인류의 생존문제를 위해 더 이상 화석연료를 사용할 수 없는 상황이 된다면 전기차를 사용할 수밖에 없다는 얘기를 그렇게 표현하고 있는 것이다.
하지만 그런 의견에 동의한다 해도 실행에 옮기는 것은 만만치 않다. 세계 최대 이산화탄소 배출국인 미국부터 이를 위한 근본적은 국제협약에 흔쾌히 동참하지 않고 있다. 두 번째 배출국인 중국도 공해 유발국이라는 오명을 쓰고 있지만 단 시일 내에 배출가스 규제기준을 선진국 수준으로 끌어 올리는데는 한계가 있다. 우리나라도 세계 9위의 이산화탄소 배출국이다.
더 큰 문제는 선진국이든 개발도상국이든 현재 사용하고 있는 내연기관 엔진의 원천인 화석연료를 사용하는 자동차 대신 전기차를 전면적으로 보급하는데는 많은 시간이 걸린다는 것이다. 엔지니어들은 적어도 50년 동안은 현재의 내연기관이 주류를 이룰 것이라고 말하고 있다.
그러면서 세계 대부분의 자동차회사들은 전기차 개발을 서두르고 있다. 그것은 완전 무공해라는 개념의 대체 에너지가 불가능한 상황에서 차선의 방안을 찾는 것이다. 그것은 화석연료를 사용하지 않는다는 전제만이라도 충족시켜야 한다는 얘기이다.
다시 말해 전기자동차가 자동차를 구동하는 상황에서와는 달리 전기를 생산하는 과정에서 화력발전 등으로 인해 공해를 생산하기 때문에 완전 무공해라고는 할 수 없다. 이는 수소연료전지전기자동차와 수소엔진자동차도 마찬가지이다. 자동차에서 사용되는 과정 즉, Tank to Tire 에서는 무공해이지만 수소를 생산하는 과정(Well to Tank)에서 많은 이산화탄소를 발생하기 때문에 마찬가지로 완전 무공해로 분류할 수 없다.
그리고 그 전기차로 가는 과정에서 화석연료의 도움을 받고자 하는 과도기적인 존재로 플러그 인 하이브리드가 부상하고 있는 것이다.
전기자동차의 실용화 움직임은 물론 이번이 처음이 아니다. 전기차는 역사적으로는 내연기관차보다 오래됐다. 하지만 배터리 기술이 너무 약했고 가솔린과 디젤엔진의 성능이 급속도로 발전하면서 사라졌다.
그러다가 1990년대 미국 캘리포니아주의 ZEV법(Zero Emission Vehicle)이 시행되면서 미국 디트로이트 빅3가 전기차 개발을 위한 합작회사를 설립하기도 했고 일본 메이커들도 적극적으로 뛰어 들었다. 하지만 역시 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리가 100km 전후에 불과하고 최고속도도 130km/h 에 미치지 못해 한계를 보였다. 그러면서도 가격은 4,000~5,000 달러 정도 더 비싸 실용화에 이르지 못했다.
그래서 대신 등장한 것이 수소 에너지를 사용하는 연료전지전기차였다. 연료전지차는 연료 탱크에 수소를 탑재하고 차 안의 스택을 통해 산소와의 화학반응을 일으켜 전기를 발생한다. 그렇게 해서 충전된 전기로 구동하는 것이다. 수소를 이용하는 또 하나의 파워트레인은 BMW가 주도하고 있는 현재의 내연기관을 그대로 사용하는 수소엔진 자동차.
하지만 수소라고 하는 에너지 생산과정에서의 이산화탄소 발생, 수소 공급을 위한 인프라 구축, 수소에 대한 부정적인 인식, 고가의 연료전지 시스템 등등 복합적인 문제가 대두되면서 실용화에 대한 기대가 많이 줄어 든 상황이다.
그래서 현실적인 대안으로 등장한 것이 전기자동차이고 그것을 화석연료와 함께 사용하고자 하는 아이디어로 먼저 등장한 것이 하이브리드카다. 그리고 그 하이브리드카의 전기모터 기능을 좀 더 발전시킨 것이 플러그 인 하이브리드카. 즉 전기모터만으로 50km 정도 주행할 수 있어 시내 주행시에는 EV모드로 주행하고 장거리 주행시에는 내연기관 엔진으로 구동한다고 하는 아이디어다.
내연기관은 물론 구동기관으로서의 역할과 충전을 동시에 수행한다. 결과적으로 전기모터를 주 구동장치로 하고 내연기관은 보조장치로 사용한다는 점에서 토요타의 하이브리드 시스템과는 개념이 다르다.
가장 큰 차이는 플러그 인이라는 용어에서 알 수 있듯이 콘센트를 통해 충전할 수 있다는 점이다. 퇴근 후 집에서 요금이 낮은 야간 전력을 위해 충전을 하고 그것을 주간에 활용할 수도 있다. 이런 아이디어는 자동차 선진국의 경우 하루 주행거리가 평균 60km정도라는 통계를 배경으로 하고 있다. 그 때 사용되는 전기는 화력과 수력발전을 통한 것은 물론이고 원자력과 태양열, 수력, 풍력 등 다양한 에너지원을 사용할 수 있다.
뿐만 아니라 재생 가능한 에너지를 활용할 수도 있다. 독일에서는 현재 사용하고 있는 전력의 15%가 재생 가능한 에너지를 통해 얻은 것이라고 한다. 그리고 국가 차원에서 2020년까지 그 비율을 30%로 끌어 올릴 계획이라고 한다.
이런 전략에 맞춰 폭스바겐은 트윈 드라이브라는 플러그 인 하이브리드카를 개발하고 있다. 폭스바겐의 트윈 드라이브는 앞바퀴 굴림용으로 하나의 전기모터, 뒷바퀴 굴림용으로는 좌우 두 개의 인 휠 모터를 장착하고 고효율의 리튬 이온 배터리에 전기 에너지를 충전한다. 이렇게 해서 전기모터와 내연기관의 합계 출력은 최대 130kW, 최고속도는 150km/h에 달한다.
2006년 디트로이트쇼에서 GM도 시보레 디비전을 통해 볼트라는 플러그 인 하이브리드 컨셉트카를 소개했다.
플러그 인 하이브리드를 비롯한 전기자동차도 결국은 어떤 형태로 사용되든지 효율성을 높이기 위한 일환이다. 화석연료의 사용을 최대한 줄이고자 하는 기술이라는 얘기이다. 물론 진척 상황에 따라, 예를 들어 태양열을 효율적으로 사용할 수 있게 된다면 완전 무공해를 실현할 수 있는 파워트레인으로 발전할 가능성도 있다.
여기에 최근에는 순수전기자동차를 위한 리튬 이온 배터리 기술이 발전해 6시간 충전에 160km/h를 주행할 수 있는 경우도 발표되고 있다.
지구온난화의 주범인 화석연료를 사용하지 않는 것은 환경 문제의 해결과 동시에 에너지 문제의 해결을 위해 지구 차원에서 해결해야 할 과제인데 현 시점에서는 전기차라는 큰 카테고리로의 진전이 추진되고 있다.
플러그 인 하이브리드(Plug In Hybrid)에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 플러그 인 하이브리드는 하이브리드카가 그렇듯이 큰 범주로 보면 전기차다. 다만 현재 개발이 진행되고 있는 플러그 하이브리드는 가정용 전원을 사용해 충전할 수 있는 시스템을 갖추고 있다는 점에서 차이가 있다.
글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)
전기자동차의 시대가 도래할 것이라는 쪽으로 의견이 모아지고 있다. 우선은 전기자동차에 대한 용어부터 정리할 필요가 있다. 흔히 말하는 전기자동차는 순수 전기자동차, 즉 전기모터만을 탑재하고 그것을 구동력으로 삼는 것을 말한다. 그런데 범위를 좀 더 넓히면 하이브리드카를 비롯해, 수소연료전지전기자동차도 여기에 속한다. 또 순수 전기자동차를 위한 에너지가 원자력으로 바뀌거나 태양열을 활용할 수 있다고 해도 구동은 전기차 형태로 한다.
필자가 최근 만난 세계 각국의 자동차관련 종사자들, 경영진은 물론이고 엔지니어들, 부품업계 종사자들까지 대부분이 전기차를 사용할 수밖에 없을 것이라고 입을 모으고 있다. ‘사용할 수밖에 없을 것’이라는 표현에 묘한 뉘앙스가 있다. 지구온난화문제가 갈수록 심각해지면서 인류의 생존문제를 위해 더 이상 화석연료를 사용할 수 없는 상황이 된다면 전기차를 사용할 수밖에 없다는 얘기를 그렇게 표현하고 있는 것이다.
하지만 그런 의견에 동의한다 해도 실행에 옮기는 것은 만만치 않다. 세계 최대 이산화탄소 배출국인 미국부터 이를 위한 근본적은 국제협약에 흔쾌히 동참하지 않고 있다. 두 번째 배출국인 중국도 공해 유발국이라는 오명을 쓰고 있지만 단 시일 내에 배출가스 규제기준을 선진국 수준으로 끌어 올리는데는 한계가 있다. 우리나라도 세계 9위의 이산화탄소 배출국이다.
더 큰 문제는 선진국이든 개발도상국이든 현재 사용하고 있는 내연기관 엔진의 원천인 화석연료를 사용하는 자동차 대신 전기차를 전면적으로 보급하는데는 많은 시간이 걸린다는 것이다. 엔지니어들은 적어도 50년 동안은 현재의 내연기관이 주류를 이룰 것이라고 말하고 있다.
그러면서 세계 대부분의 자동차회사들은 전기차 개발을 서두르고 있다. 그것은 완전 무공해라는 개념의 대체 에너지가 불가능한 상황에서 차선의 방안을 찾는 것이다. 그것은 화석연료를 사용하지 않는다는 전제만이라도 충족시켜야 한다는 얘기이다.
다시 말해 전기자동차가 자동차를 구동하는 상황에서와는 달리 전기를 생산하는 과정에서 화력발전 등으로 인해 공해를 생산하기 때문에 완전 무공해라고는 할 수 없다. 이는 수소연료전지전기자동차와 수소엔진자동차도 마찬가지이다. 자동차에서 사용되는 과정 즉, Tank to Tire 에서는 무공해이지만 수소를 생산하는 과정(Well to Tank)에서 많은 이산화탄소를 발생하기 때문에 마찬가지로 완전 무공해로 분류할 수 없다.
그리고 그 전기차로 가는 과정에서 화석연료의 도움을 받고자 하는 과도기적인 존재로 플러그 인 하이브리드가 부상하고 있는 것이다.
전기자동차의 실용화 움직임은 물론 이번이 처음이 아니다. 전기차는 역사적으로는 내연기관차보다 오래됐다. 하지만 배터리 기술이 너무 약했고 가솔린과 디젤엔진의 성능이 급속도로 발전하면서 사라졌다.
그러다가 1990년대 미국 캘리포니아주의 ZEV법(Zero Emission Vehicle)이 시행되면서 미국 디트로이트 빅3가 전기차 개발을 위한 합작회사를 설립하기도 했고 일본 메이커들도 적극적으로 뛰어 들었다. 하지만 역시 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리가 100km 전후에 불과하고 최고속도도 130km/h 에 미치지 못해 한계를 보였다. 그러면서도 가격은 4,000~5,000 달러 정도 더 비싸 실용화에 이르지 못했다.
그래서 대신 등장한 것이 수소 에너지를 사용하는 연료전지전기차였다. 연료전지차는 연료 탱크에 수소를 탑재하고 차 안의 스택을 통해 산소와의 화학반응을 일으켜 전기를 발생한다. 그렇게 해서 충전된 전기로 구동하는 것이다. 수소를 이용하는 또 하나의 파워트레인은 BMW가 주도하고 있는 현재의 내연기관을 그대로 사용하는 수소엔진 자동차.
하지만 수소라고 하는 에너지 생산과정에서의 이산화탄소 발생, 수소 공급을 위한 인프라 구축, 수소에 대한 부정적인 인식, 고가의 연료전지 시스템 등등 복합적인 문제가 대두되면서 실용화에 대한 기대가 많이 줄어 든 상황이다.
그래서 현실적인 대안으로 등장한 것이 전기자동차이고 그것을 화석연료와 함께 사용하고자 하는 아이디어로 먼저 등장한 것이 하이브리드카다. 그리고 그 하이브리드카의 전기모터 기능을 좀 더 발전시킨 것이 플러그 인 하이브리드카. 즉 전기모터만으로 50km 정도 주행할 수 있어 시내 주행시에는 EV모드로 주행하고 장거리 주행시에는 내연기관 엔진으로 구동한다고 하는 아이디어다.
내연기관은 물론 구동기관으로서의 역할과 충전을 동시에 수행한다. 결과적으로 전기모터를 주 구동장치로 하고 내연기관은 보조장치로 사용한다는 점에서 토요타의 하이브리드 시스템과는 개념이 다르다.
가장 큰 차이는 플러그 인이라는 용어에서 알 수 있듯이 콘센트를 통해 충전할 수 있다는 점이다. 퇴근 후 집에서 요금이 낮은 야간 전력을 위해 충전을 하고 그것을 주간에 활용할 수도 있다. 이런 아이디어는 자동차 선진국의 경우 하루 주행거리가 평균 60km정도라는 통계를 배경으로 하고 있다. 그 때 사용되는 전기는 화력과 수력발전을 통한 것은 물론이고 원자력과 태양열, 수력, 풍력 등 다양한 에너지원을 사용할 수 있다.
뿐만 아니라 재생 가능한 에너지를 활용할 수도 있다. 독일에서는 현재 사용하고 있는 전력의 15%가 재생 가능한 에너지를 통해 얻은 것이라고 한다. 그리고 국가 차원에서 2020년까지 그 비율을 30%로 끌어 올릴 계획이라고 한다.
이런 전략에 맞춰 폭스바겐은 트윈 드라이브라는 플러그 인 하이브리드카를 개발하고 있다. 폭스바겐의 트윈 드라이브는 앞바퀴 굴림용으로 하나의 전기모터, 뒷바퀴 굴림용으로는 좌우 두 개의 인 휠 모터를 장착하고 고효율의 리튬 이온 배터리에 전기 에너지를 충전한다. 이렇게 해서 전기모터와 내연기관의 합계 출력은 최대 130kW, 최고속도는 150km/h에 달한다.
2006년 디트로이트쇼에서 GM도 시보레 디비전을 통해 볼트라는 플러그 인 하이브리드 컨셉트카를 소개했다.
플러그 인 하이브리드를 비롯한 전기자동차도 결국은 어떤 형태로 사용되든지 효율성을 높이기 위한 일환이다. 화석연료의 사용을 최대한 줄이고자 하는 기술이라는 얘기이다. 물론 진척 상황에 따라, 예를 들어 태양열을 효율적으로 사용할 수 있게 된다면 완전 무공해를 실현할 수 있는 파워트레인으로 발전할 가능성도 있다.
여기에 최근에는 순수전기자동차를 위한 리튬 이온 배터리 기술이 발전해 6시간 충전에 160km/h를 주행할 수 있는 경우도 발표되고 있다.
지구온난화의 주범인 화석연료를 사용하지 않는 것은 환경 문제의 해결과 동시에 에너지 문제의 해결을 위해 지구 차원에서 해결해야 할 과제인데 현 시점에서는 전기차라는 큰 카테고리로의 진전이 추진되고 있다.
