에너지 연구 및 비즈니스 인텔리전스 회사 라이스타드 에너지(Rystad Energy)가 2023년 10월 3일, 배터리 전기차가 운송 부문에서 배출량 저감을 위한 확실한 대안이라는 연구 결과를 발표했다 전기차 생산 과정에서 더 높은 배출량이 발생하고 많은 국가에서 화석 연료 발전에 지속적으로 의존하고 있음에도 불구하고 차량 수명 전반에 걸쳐 배터리 전기차로 전환하면 환경에 긍정적인 영향을 미치게 된다고 밝혔다. 관련 내용을 전재한다(편집잦 주)

이 연구에 따르면 배터리 구동 차량은 운행 국가에 관계없이 수명 주기 전반에 걸쳐 디젤 또는 가솔린 차량에 비해 이산화탄소 환산량(CO2e)의 절반 정도를 기여하는 것으로 나타났다. 전력망이 화석 연료에 의해 지배되는 국가에서도 배터리 구동 자동차는 수명 주기 동안 내연 기관차보다 CO2e를 더 적게 배출한다. 

재생 에너지원이 석탄 및 가스 연소 발전을 대체게 되면 자동차 운영과 관련된 배출이 배터리 전기차가 86% 줄일 수 있다. 

배터리 전기차 및 내연기관 차량 배기가스에 대한 심층 연구에서는 생산 공정의 모든 단계와 차량 작동을 고려했다. 여기에는 BIW(바디 인 화이트)로 알려진 차체 제조, 파워트레인 조립, 유지 관리, 연료 및 전기 관련 배기가스 배출, BEV용 배터리 생산이 포함된다. 

전기차 및 배터리 생산 및 관련 채굴과 관련하여 종종 사회적, 인도주의적 영향이 있다. 그러나 이 연구는 순전히 배터리 전기차와 기존 내연기관차 간의 배출량 비교에만 초점을 맞추고 있다. 

향후 20년 동안 중국의 발전에 대한 기본 사례 시나리오에 따르면 배터리 전기차의 수명주기 배출량은 약 39톤의 CO2e이며 내연기관차 차량의 경우 약 85톤이다. 미국의 차이는 더욱 극명하다. 배터리 전기차는 미국에서 수명주기 동안 42톤의 CO2e를 배출하는데, 이는 100톤 이상을 배출하는 휘발유 또는 디젤 차량보다 58% 낮은 수치이다. 이 총계 중에서 화석 연료의 추출, 정제 및 연소와 관련된 배출은 전체 ICE 배출의 약 90%를 차지한다. 

배터리 구동 차량의 수명 전반에 걸친 배출량 분석은 전기 소비 및 전력 생성 방식과 직접적으로 연관되어 있다. 전반적으로 배터리 전기차는 운송 부문에서 배출량을 줄이는 데 적합한 기술임이 분명하다고 연구자료는 강조하고 있다. 

배터리 전기차로 전환하면 차량 수명 초기에 더 큰 환경 영향에도 불구하고 장기적인 배출량을 줄일 수 있다고 지적했다. 

라이스타드 에너지는 운전 패턴, 각 국가에서 지배적인 차량 유형, 과거 및 예측의 다양한 전력 혼합과 같은 다양한 운송 요소로 인해 중국, 미국, 인도, 독일, 프랑스 등 5개 국가를 분석 대상으로 선택했다. 독일과 프랑스는 일반적으로 유럽 시장을 반영하고 다양한 전력 혼합을 평가하기 위해 선택되었으며 다른 요소는 대부분 유사하게 유지됐다. 

발전의 진화하는 특성과 그것이 BEV 배출에 미치는 영향을 정확하게 반영하기 위해 수명 주기 배출량을 평가할 때 각 국가의 기본 사례 발전 예측을 사용했다. 각 차량의 수명은 18년으로 예상되며, 그 이후에는 대부분의 차량이 폐기된다. 

연간 운전 거리는 국가마다 크게 다르며, 미국 소비자는 이번에 조사한 다른 모든 국가보다 더 먼 거리를 운행한다. 미국 자동차는 매년 평균 약 2만 3,000km를 주행하는데 비해 중국은 1만 9,000km, 독일, 프랑스, 인도는 약 1만 3,500km를 주행하는 것으로 나타났다. 

향후 18년간의 배출량을 예측할 때 과거 데이터를 기반으로 주행 거리의 변화를 예측했다. 미국, 중국, 유럽의 경우 공식 운전통계 및 조사에 따르면 연평균 주행거리가 약 1% 감소할 것으로 예상되는 반면, 인도는 아직 자동차화 시대로 인해 연평균 주행거리가 0.5%씩 증가할 것으로 예상했다. 

전력 구성이 배출량 저감의 키 

국가의 전력 구성은 배터리 전기차로 전환할 때 배출량 감소를 얼마나 빨리 달성할 수 있는지 결정하는 데 중요한 역할을 한다. 내연기관 차량은 노후화됨에 따라 배출량이 더 많아지는 반면, 배터리 전기차는 전력 생산이 친환경화됨에 따라 수년에 걸쳐 배출량이 줄어들 것으로 예측했다. 예를 들어, 미국 전력망의 발전을 예측하는 기본 사례 시나리오에서 배터리 구동 자동차는 2041년에 휘발유 또는 디젤 자동차에 해당하는 배출량의 14%에 불과할 것으로 추산됐다.

대부분의 다른 요인이 유사한 지역에서도 뚜렷한 대조를 찾을 수 있다. 독일과 프랑스를 비교할 때 유일한 편차는 그리드의 배출 강도다. 주로 원자력 발전이 지배적인 프랑스는 가스 발전에 크게 의존하는 독일보다 탄소 집약도가 약 84% 낮다. 따라서 프랑스의 전기차 충전으로 인한 배출량은 약 70% 낮아져 수명주기 배출량이 약 37% 낮아진다. 

인도의 경우 석탄을 많이 사용하는 전력 혼합에 대해 동일한 비교를 수행하면 수명 주기 배출량이 43% 감소한다. 전반적으로, 현 상태의 전력 혼합 미래에도 배터리 전기차를 채택하는 것은 특히 미국과 같이 연간 마일리지가 높은 국가에서 환경에 도움이 될 것이라고 분석했다.

전기차 판매로 대체할 수 있는 CO2의 양은?

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전기차 판매로 대체할 수 있는 CO2의 양에 관한 조사도 내놓았다. 이 전력 혼합 분석을 사용하면 두 차량 유형 모두에서 주행 거리가 동일하다는 가정 하에 배터리 전기차 판매를 통해 방지되는 배출량을 추정할 수 있다. 

평균 변위 계수는 운전 패턴 및 모델 가용성에 따라 국가별로 크게 다르다. 예를 들어, 중국은 연평균 주행거리가 낮고 배터리 전기차 모델 가용성이 널리 퍼져 있어 배기가스 배출 계수가 거의 1:1에 이른다. 그러나 미국의 배터리 전기차 채택은 주마다 크게 다를 수 있다. 캘리포니아의 변위 계수는 거의 1:1이지만 전국 평균은 0.6으로 추산된다. 

유럽 국가의 변위 계수는 0.8에서 1.1 사이이다. 이는 2022년 중국에서는 승용 배터리 전기차가 500만 대, 내연기관 자동차는 1,700만 대가 판매됐다는 것을 전제로 한다. 각 배터리 전기차가 수명 동안 39톤의 CO2e를 배출하고 내연기관차가 85톤의 CO2e를 배출한다고 가정하면, 내연기관차 판매는 총 1.4기가톤의 CO2e를 배출하는 반면, 판매된 배터리 전기차는 약 2억 톤의 CO2e를 환경에 추가하게 된다. 그러나 동일한 500만 대의 배터리 전기차가 내연기관차였다면 추가 배출량은 약 4억 3천만 톤 CO2e가 되었을 것이다. 따라서 배터리 전기차는 전체 승용차 배출량의 거의 14%에 해당하는 2억 3천만 톤의 CO2e의 수명 주기 배출량을 감소시킨다. 미국의 유사한 분석에 따르면 이 수치는 2,500만 톤 CO2e다.