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ICCT, “LCA 규제기준으로도 배터리 전기차가 최대 81% 온실가스 배출 적어”

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글 : 원선웅(mono@global-autonews.com)
승인 2021-07-22 09:43:14

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지금까지 자동차 배기가스 규제는 CAFÉ(Corporate Average Fuel Economy, 기업평균연비)로 이루어져 왔다. 다시 말해 자동차의 주행 과정에서의 연비와 배기가스를 규제해 온 것이다. 그것도 실험실의 다이나모 위에서 정해진 패턴으로 산출해낸 것이라서 실제 주행 상황에서의 연비와 배출가스와는 거리가 있었다.

그런 문제점을 극적으로 보여 준 것이 2015년 폭스바겐 디젤 스캔들이었다. 그래서 RDE(Real Driving Emission) 개념이 등장했고 2017년부터는 WLTP(국제표준시험방식, Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure)가 도입됐다. 유럽은 NEDC 기준으로 2021년까지 이산화탄소 배출량을 95g/km로 낮추도록 하고 있고 2030년까지는 그보다 훨씬 엄격한 WLTP 기준으로 2021년 대비 37.5%로 낮추어야 한다. 수치상으로 따지면 59g/km으로 아주 엄격한 규제다.

이 CAFE 규제만 시행하면 배터리 전기차가 절대적으로 우위에 있다. 하지만 아무리 엄격해도 그것은 자동차를 운행하는 과정에서의 배출가스를 규제하는 데 지나지 않는다.

오늘날은 그 자동차가 운행하는데 필요한 연료인 1차 에너지의 생산과정부터 발전, 저장, 그리고 사용 후의 폐기과정까지 모든 경로에서의 탄소 발자국을 계산해야 한다는 쪽의 의견이 모이고 있다. 물론 거기에는 자동차와 부품을 생산하는 공장의 탄소 중립도 포함된다. 그것을 LCA(Life Cycle Assessment), 또는 WTW(Well to wheel), TCO(Total Cost of Ownership 한다.

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LCA개념이 본격적으로 부상한 것은 2019년 3월 유럽의회(EP)와 유럽위원회(EC)가 자동차의 생산과 에너지 생산, 주행, 폐기, 재이용 등의 CO2 배출량의 총합을 평가하는 LCA에 관해 검토할 것을 당국에 요청하면서부터다. 이와 관련 2023년까지 결론을 낼 예정이고 2025년 이후가 될 것으로 보이는 유로7 에서부터 LCA에서 CO2배출량을 평가할 가능성이 있다. 일본의 경우도 2030년 시행을 염두에 두고 대응을 마련해야 한다는 목소리가 강해지고 있다.

자동차 평가 단체 유로 NCAP이 운영하는 자동차 환경평가 단체인 그린 NCAP은 CO2 배출량 규제 로드맵을 통해 2030년 이후 LCA 규제를 시행할 것을 요구하고 있다.

그런데 LCA 기준으로 종합적인 온실가스 배출량 계산이 나와 시선을 끌고 있다. 비영리단체인 ICCT(The International Council on Clean Transportation :국제 클린운송 위원회)가 2021년 7월 20일, 내연기관 엔진과 배터리 전기차의 수명주기온실가스(LCA) 배출에 관한 글로벌 비교라는 연구 결과를 발표한 것이다. 이에 따르면 배터리 전기차는 이미 유럽뿐만 아니라 중국, 인도 또는 미국에서 기존 내연기관차보다 더 나은 온실가스 배출 기록을 가지고 있다고 한다. 또한 2030년까지 배출량 이점은 더욱 증가할 것이라고 밝혔다.

이 연구를 위해 ICCT의 전문가들은 차량 및 배터리 생산으로 인한 배기가스 배출은 물론 폐차까지 고려했다.

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그 결과, 유럽의 온실가스 배출량은 이미 비교 가능한 새로운 가솔린차보다 66~69% 낮았다고 밝혔다. 여기에는  2021년에서 2038년까지 예상되는 전기 믹스(즉, 차량이 사용되는 기간)의 사용도 포함됐다. 하나의 배터리를 사용한 총 주행거리는 23만 4,000킬로미터로 추정됐다. ICCT에 따르면 소형 배터리 전기차가 재생 가능 에너지원의 전기로만 완전히 구동된다면 배터리 차량은 이미 가솔린 차량보다 최대 81% 낮은 수명 주기 배출을 달성할 수 있다고 밝혔다.

재생 가능 에너지를 확대하기 위한 EU의 각종 규제로 인해 에너지 믹스가 꾸준히 개선될 것이라고 가정했다. 따라서, 연구에 따르면, 2030년까지 소형 배터리 전기차는 가솔린 자동차보다 오늘날의 전기 믹스로 66~69%보다 더 높은 약 74~77%의 배기가스 배출 이점을 갖게 될 것이라고 분석했다.

미국의 공급망과 전기 믹스를 기반으로 전기 자동차의 배기가스 배출량 이점은 이미 현재 60~68%로 분석됐다고 한다. 석탄 화력이 높은 중국의 경우 ICCT는 37~45%의 절감 효과를 기록했으며 인도는 19~34%를 절감했다고 분석했다. 모든 지역에서 가장 큰 요인은 차량을 운영하는 데 필요한 에너지로 배터리 생산, 차량 생산 및 유지 보수를 위한 CO2 배출량은 차량의 수명 동안 훨씬 작은 품목이라고 평가했다.

ICCT가 배터리 생산에 새로운 데이터를 사용했다고 말하기 때문에 배터리 전기차가 더 좋은 점수를 얻었는 점도 작용했다. 오늘날의 더욱 효율적인 프로세스와 부분적으로 현지화된 공급망을 통해 몇 년 전(이전 연구에서)보다 훨씬 적은 수의 온실가스가 방출된다는 것이다. 여기서 ICCT는 미국 에너지부 연구소인 아르곤 국립 연구소의 데이터를 인용하고 있다.

ICCT는 유럽에서 45kWh 배터리 생산으로 2.7톤의 CO2 배출량을 산출한다고 계산한다. 이에 비해 SUV 모델의 70kWh 배터리는 약 4.2톤의 CO2를 생성한다. 계산은 kWh당 60kg에 상응하는 CO2를 기준으로 했다. 미국도 마찬가지다. 중국과 인도에서는 각 경우에 68kg /kWh의 CO2가 배출되는 것으로 계산됐다. 그러나 소형 배터리가 평균적으로 판매된 차량의 경우로 추정되었기 때문에 SUV 배터리의 CO2 배출량은 직접적으로 비교할 수 없다고 밝혔다.

ICCT의 레이첼 문크리프(Rachel Muncrief) 부국장은 "우리의 연구의 기본 결론은 궁극적으로 차량과 전기 믹스의 차이에도 불구하고 모든 지역에서 유사하다. 이미 오늘날 배터리 차량은 기존 가솔린 및 디젤 차량보다 온실가스 배출량이 적다. 이는 중국과 인도와 같은 석탄 화력이 높은 국가에도 마찬가지다."라고 강조했다.

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라이프 사이클 분석(LCA)의 경우 화석 연소 엔진과 배터리 전기차를 비교하고 플러그인 하이브리드 전기차와 바이오 연료, SynFuels 및 수소도 비교됐다. WLTP 소비 수치가 아닌 모든 유형의 드라이브에 대해 실제 측정 소비 수치가 기초로 사용됐다. 그러나, 배터리 전기차의 낮은 점유율로 인해 ICCT 전문가는 플러그인 하이브리드 전기차에 대한 수명 주기 동안 25 ~27%의 절감을 계산하고 외부 충전을 할 수 없는 하이브리드 전기차는 약 20%를 절감할 것이라고 계산했다.

연료 전지 차량은 오늘날 우세한 그레이 수소로 작동하는 한 약 26%의 온실가스 절약을 달성한다고 분석했다. 이것은 메탄과 천연가스를 개질해 생성된다. 메탄은 100년 온실가스의 전위가 반영된 것보다 배출량 후 처음 20년 동안 지구 온난화에 몇 배 더 많은 영향을 미쳤기 때문에 메탄 누출의 효과가 포함됐다.

그러나 연료전지 차량이 재생 가능 에너지원에서 전기 분해로 생산되는 그린 수소로 작동하는 경우 FCEV 배출량은 휘발유 차량보다 76% 낮았다. 그러나 ICCT는 전기 기반 수소에 연료 전지 자동차를 실행하는 것이 배터리 차량에 직접 전기를 사용하는 것보다 약 3배 더 에너지 집약적이라고 지적하고 있다.

또한 연료 전지 자동차에 대해 지적하는 한 가지 점은 생산이다. 배터리-전기 자동차의 배터리 생산은 특히 에너지 집약적인 것으로 간주하여 CO2 배출과 관련이 있다. 그러나 연료 전지, 특히 탄소 섬유로 만든 수소 탱크를 생산하기 위해서는 많은 에너지가 필요하다. 따라서 FCEV의 생산은 중간 크기의 배터리 생산과 거의 동일한 온실가스 배출을 가지고 있다.

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내연 기관의 대체 연료에 관해서, ICCT는 회의적으로 봤다. 바이오 연료와 합성 연료 e퓨얼)의 추가는 향후 몇 년 동안 여객 자동차 운송의 탈탄소화에 크게 기여하지 않을 수 있다고 주장했다.

ICCT 연구의 저자인 게오르그 비커(Georg Bieker)는 "친환경 수소로 구동되는 재생 가능한 소스와 연료 전지 차량의 전기로 구동되는 배터리 차량은 2050년까지 유럽 자동차 차량의 탈탄소화를 달성할 수 있는 유일한 두 가지 기술 경로"라고 강조한다. 이러한 배경에 대해 ICCT 연구원들은 늦어도 2035년까지 EU에서 내연기관 엔진을 장착한 신차 등록을 철회할 것을 권장하고 있다.

결국 이런 연구결과가 유럽위원회의 2035년 배출가스 제로 배출 차량 판매를 강제하기로 한 배경으로 이어진 것으로 보인다. 
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