전기차로의 전환 속도는 미디어에 등장하는 뉴스의 빈도만큼 빠르지 않다. 오히려 점차 속도가 줄어들고 있다. 전기차로의 전환은 에너지 대전환의 속도와도 맞물려 있다. 전기차보다 에너지 대전환이 우선이다. 화석연료를 사용하지 않아야 한다는 것이다. 세계적인 투자은행들이 화석연료 업체에 투자하지 않는다고 선언한 이유다. 그러나 실제로 그들은 석탄 등 화석연료회사에 투자를 늘리고 있다. 기후변화로 인한 전력 수급 문제로 당장에 쉬운 석탄을 사용할 수밖에 없는 환경 때문이다. 기술력과 자본이 부족한 나라들의 투자 지연도 한몫한다. 이 복잡한 실타래를 풀 수 있을지 많은 연구가 이루어지고 있다. 우선 할 수 있는 모든 것을 동원해 온실가스 배출을 줄여야 한다는데 공감대를 넓히고 있다. 관련해서 서울에서 ‘2050 탄소중립 실현을 위한 친환경 연료의 역할’이라는 주제의 포럼이 개최됐다. 미국대사관과 미국 곡물협회가 자동차기자협회와 공동으로 주최했다. 에탄올 외에 전기차와 항공연료, e퓨얼 등 다양한 논의가 이루어졌다. 전기차 시장의 현황과 친환경연료에 대해 정리한다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)

2021년에 2030년 배터리 전기차 점유율이 50%에 달할 것이라고 했던 KPMG 컨설팅은 2023년 초에 25%로 낮추었다.

미국 에너지관리청(EIA)은 2038년에 전 세계 재래식 경상용차 숫자가 정점에 이를 것으로 전망했다. 2019년 말 기준 전 세계 경상용차는 13억 1,000만 대였다. 자동차 전체로는 14억 9,000만 대였다. 2050년에는 경상용차의 숫자가 22억 1,000만 대에 달할 것으로 EIA는 전망했다. 2050년에도 내연기관은 차량의 70%를 차지할 것이라는 데이터도 제시하고 있다.

전기차로의 전환을 강제하는 것은 기후 재앙이다. 최선은 아니지만 현재로서 선택할 수 있는 대안이기 때문이다. 투자은행도 전기차로의 전환을 강요하고 있다. 투자가 이루어져야 그들의 수익이 증가하기 때문이다. 그들은 환경보다는 수익이 우선이다. 투자은행들은 그들의 수익성을 고려해 각종 전망을 쏟아 낸다. 올해 초 중국 시장의 성장률을 높게 잡은 것도 그들이 투자한 산업이 살아나기를 바라는 희망이 반영됐다. 하지만 부동산 자본주의 중국은 헝다사태 이후 소비가 살아나지 않고 있다. 투자은행들은 뒤늦게 전망치를 수정했다. 결과는 어땠을까? 2023년 상반기 중국의 GDP성장률은 6.3%였다. 그러자 이번에는 의미 없다고 비아냥댄다. 그냥 모른다고 하는 것이 더 좋을 듯 싶다. 그들의 말을 금과옥조로 여기는 것은 어리석은 짓이다.

보조금 축소와 중단으로 배터리 전기차 판매 증가세 감소

공급망 병목현상이 완화되면서 자동차회사의 재고가 쌓이고 있다. 특히 전기차 부문에서의 재고 증가가 쟁점이 되고 있다. 콕스 오토모티브에 따르면 미국 시장에서 GM과 포드, 현대, 토요타 등 레거시 자동차 업체의 딜러들은 현재 판매율로 90일 이상 판매되지 않은 전기 자동차를 재고로 보유하고 있는 것으로 나타났다. 미국 딜러들은 9만 2,000대 이상의 배터리 전기차 재고를 보유하고 있으며, 이는 1년 전보다 3배 이상 많은 수치이다. 전반적으로 신차 재고는 1년 전에 비해 74% 증가했다.

하지만 GM은 캐딜락 리릭의 재고량이 50일 분량으로 업계 평균인 52일보다 낮다고 밝혔다. 재고가 아주 적었지만, 수요가 증가하고 있다고 강조했다. 더불어 캐딜락 리릭과 GMC 허머 EV는 생산 대수 중 80% 이상이 사용자에게 배송되고 있다고 덧붙였다.

GM은 외견상으로는 얼티움 아키텍처를 기반으로 하는 전기차의 생산과 출시 지연을 극복해야 할 것으로 보인다. GM은 2020년 얼티움 아키텍처를 발표했지만, 캐딜락 리릭 외에는 올해 하반기부터 출시가 시작된다. 한국 시장 출시는 그보다 늦어질 수도 있다. GM이 올 상반기 미국 시장에서 판매한 배터리 전기차 3만 6,024대 중 얼티움 전기차는 2,365대에 불과했다. GM은 올 하반기 북미에서 총 10만 대의 EV를 생산한다는 목표를 설정하고 있지만 달성이 쉽지는 않아 보인다.

포드도 재고량이 F-150 라이트닝은 86일, 머스탱 마하-E 는 113일에 달한다. 이에 대해 포드는 과장된 수치라고 반박했다. 그러나 포드는 5월 마하-E의 가격을 인하해 판매 증진에 나서고 있다. 폭스바겐 딜러의 ID.4 재고 분량은 131일치라고 콕스는 지적했다. 폭스바겐 또한 판매가 주춤한 것은 인정하고 있지만 아직은 공급이 수요를 따라가지 못하는 상황이라고 주장한다.

독일은 2023년 1월부터 배터리 전기차 보조금을 6,000유로에서 4,500유로로 낮추고 플러그인 하이브리드 전기차 보조금을 폐지했다. 프랑스 정부도 생태 보너스라는 이름으로 시행되고 있는 전기차 보조금을 2023년 1월 1 일부터 6,000유로에서 최대 5,000유로로 낮췄다.

중국도 2022년 말 보조금을 폐지하고 구매세 공제만 유지하고 있다. 중국은 2009년부터 시작한 보조금 제도는 2022년 말 폐지됐다. 구매세는 당초 올해 말 폐지할 예정이었으나 2027년까지 연장했다.  2014년부터 신에너지차 구매세 면제를 시작했고, 면세 정책이 연장된 것은 이번이 네 번째다.

중국 시장의 올 상반기 신에너지 승용차 소매 판매는 36% 증가한 306만 대를 기록했다. 이는 전년 동기의 122.9% 증가에 비하면 상승세가 크게 줄어든 것이다. 보조금 중단으로 인한 것이다. 홍콩의 경우는 수년 전 보조금을 중단하면서 배터리 전기차 판매가 제로로 떨어진 적이 있다.

전기차의 판매 부진 원인은 복합적이다. 공급망 병목 완화에 따른 생산 증가를 시장이 따라가지 못한 것도 있다. 그것을 주도한 것은 각 국가와 지역에서의 보조금 정책의 변화다. 미국은 IRA로 보조금 수혜 모델이 줄었다. 유럽도 보조금을 축소했고 중국도 보조금을 폐지했다. 보조금 정책으로 수요를 늘리고 일정 수준에 도달하면 보조금을 폐지에 본격적인 수요 확대를 노린다는 로드맵이 제대로 작동할지에 대한 시험대에 오른 것이다.

자동차회사들은 판매 가격 인하로 대응하고 있지만 그 역시 잘 먹혀들지 않고 있다. 예를 들어 미국 시장에서는 기본적으로 전기차의 평균 판매가격이 5만 9,000달러에 달한다는 것이 부담으로 작용하고 있다. 2022년에는 중고 전기차의 평균 가격이 6만 2,000달러까지 치솟기도 했었다.

미국 자동차시장은 전통적으로 가솔린 가격이 상승하면 소형차 수요가 증가하고 내려가면 다시 대형차로 수요가 몰린다. 마찬가지로 가솔린 가격의 상황에 따라 전기차의 수요도 영향을 받는다. 최근 들어 유가 하락이 판매에 반영되어 있다는 분석이 가능하다.

재생에너지 관련 발전의 편중 문제

그 이야기는 에너지 대 전환이 전제되지 않으면 전기차로의 전환은 본격적으로 진행되지 않을 수도 있다는 것을 의미한다.

재생에너지로의 전환은 선진국 중심으로 속도를 내고 있다. 가장 앞선 것은 유럽이다. 2020년 유럽은 재생에너지로 생산한 전력 비율이 38%로 37%를 생산한 화석연료를 처음으로 앞질렀다. 태양광과 풍력 발전이 2015년 이후 거의 두 배로 늘어 2020년 기준 EU 내 전기 생산량의 1/5을 차지했다. 석탄 발전은 20% 감소해 전체의 13%로 떨어졌다. 다만 유럽에서는 풍력 발전의 비율이 북해의 바람이 잦아들면서 풍력 발전 단지가 가동을 멈춘 2021년 여름의 상황에서 알 수 있듯이 해결해야 할 과제도 많다. 유럽은 2020년 풍력 발전 비율이 전체 발전량의 16.4%였으며 2050년 50%를 목표로 하고 있다는 점을 감안하면 예상됐던 복병을 만난 것이다.

2020년 기준 독일, 영국, 이탈리아, 스페인 등의 발전 전력량에서 재생에너지 비중은 모두 40%를 넘는다. 한국은 7.2%에 불과하고 미국(20.6%), 일본(21.7%)보다 크게 앞선다. 영국은 2020년 전후 석탄 화력발전이 약 40%를 차지했지만, 현재는 석탄의 완전한 퇴출을 눈앞에 두고 있다. 영국은 이 과정에서 약 1만기 이상의 풍력 발전기를 설치했다. 모든 유럽 국가의 평균 수치는 아니지만 유럽연합의 경쟁력을 좌우하는 나라들의 이런 앞선 행보는 탄소국경거래제도(CBAM)의 시행을 가능하게 했다.

미국에너지정보관리청(EIA)과 연방에너지규제위원회(FERC)의 새로운 데이터에 따르면 풍력과 태양광은 2023년 첫 두 달 동안 미국 전력 발전의 16.1%를 차지했다. 이에 비해 석탄에 의한 발전량은 32.7% 감소했으며 미국 총발전량의 16.0%를 차지했다. 이는 태양광과 풍력 발전이 유럽에 이어 석탄 발전량을 앞지른 것이다. 모든 재생 에너지원(즉, 바이오매스, 지열 및 수력 발전 포함)에 의한 발전을 고려할 때 재생 에너지가 전체 발전의 거의 4분의 1(24.1%)을 차지했으며 석탄보다 50.8% 더 많이 생산됐다. 재생 에너지 혼합에 의한 전기 생산도 원자력 발전을 21.9% 능가했다.

한편 IEA(국제에너지기구)는 글로벌 에너지 위기는 재생 에너지에 대한 전례 없는 모멘텀을 촉발했으며, 세계는 지난 20년 동안 그랬던 것처럼 향후 5년 동안 더 많은 재생 에너지를 추가할 것이라고 강조했다. 그 과정에서 가장 큰 전력 생산원인 석탄을 추월하고 제한 가능성을 유지하는 데 도움이 되리라 전망했다.

러시아의 우크라이나 전쟁은 에너지 안보 우려를 자극했다. 각 국가는 가격이 급등한 수입 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해 점점 더 태양광 및 풍력과 같은 재생 에너지로 전환하고 있다.

IEA 연례 보고서의 최신판인 Renewables2022 에 따르면 전 세계 재생 가능 전력 용량은2022-2027년 기간 동안 2,400GW 증가할 것으로 예상했다. 이는 오늘날 중국의 전체 전력 용량과 동일한 양이다. 이는 불과 1년 전에 예측된 성장량보다 30% 더 높으며, 각국 정부가 얼마나 빨리 재생 에너지에 추가 정책 가중치를 부여했는지를 보여준다. 이 보고서는 재생 에너지가 향후 5년 동안 전 세계 전력 확장의 90% 이상을 차지할 예정이며 2025년 초까지 석탄을 제치고 세계 최대 전력원이 되리라 전망했다.

태양광 발전산업을 주도하고 있는 중국의 재생에너지 발전 비율은 2021년 기준 29.7%에 달한다. 발전 설비 비율은 44.7%나 된다.

그러나 이런 수치는 전 세계의 모든 나라와 지역에 적용되는 것이 아니다. 한국만 해도 재생에너지 비율이 2022년 기준 6.7%(이 수치도 중구난방으로 다르다)에 불과하다. 그에 더해 당초 2030년까지 30.5%로 끌어 올리려 했던 것을 21.5%로 낮추며 역행하고 있다.

자산가들은 화석연료 개발사업에 자금 지원을 중단하라는 제안에 강하게 반대하고 있다. 2022년 전 세계에서 화석연료 사업에 가장 많이 투자한 은행 5위 안에 든 미국의 웰스파고와 뱅크오브아메리카, 씨티뱅크의 주주총회에서 발생한 일이었다. 블랙록은 화석연료 투자를 두 배로 늘렸다.

경제발전이 우선인 중국과 인도 등 소위 남반부 국가들은 석탄 등 화석연료 의존도가 오히려 높아지고 있다. 그것은 석탄 생산국인 인도네시아나 호주 등의 장삿속에 더해 전체 수익의 25~50%를 석탄에서 벌어들이는 광산업체, 중국과 인도의 국영은행들은 탈탄소에 대해 적극적이지 않다.

그래도 친환경 에너지원 투자가 화석연료 투자보다 많다

희망적인 내용도 있다. 국제 에너지 기구는 2015년 이후로 청정에너지원에 대한 투자가 화석 연료 투자보다 더 많다고 밝히고 있다. 올해 청정에너지 투자액은 1조 7,000억 달러 이상이라고 한다. 이러한 에너지 투자에는 전기 자동차, 원자력 발전소, 열펌프 및 기타 관련 제품이 포함된다. 올해 처음으로 태양광 발전 투자가 석유 생산에 대한 투자를 초과할 것으로 예상했다.

국제에너지기구는 청정에너지는 많은 사람이 생각하는 것보다 훨씬 빠르게 움직이고 있다며 이것은 청정 기술이 화석 연료에서 멀어지고 있는 투자 추세에서 분명하다고 강조하고 있다. 화석 연료에 투자된 1달러당 현재 약 1.7달러가 청정에너지에 사용되고 있다고 분했다. 5년 전만 해도 이 비율은 1대1이었다.

그중 운송 부문에서 시선을 끌고 있는 것이 바이오 에탄올과 e퓨얼이다. 수소를 사용하는 내연기관에 관한 연구도 속도를 내고 있다. 모두가 당장에 할 수 있는 모든 수단을 동원해 온실가스 배출을 줄이자는 것이다. 2050 탄소중립 실현을 위한 친환경 연료의 역할’이라는 주제의 포럼에서는 이와 관련된 논의가 이루어졌다.

세계 각국의 탄소중립 정책과 바이오 에탄올 정책 추이, 수명 주기 분석(LCA), 바이오에탄올 혼합 연료 차량 및 인프라 호환성 등에 대한 각국 전문가들의 견해를 들어보는 자리가 마련됐다. 미국, EU, 일본, 중국 등을 비롯한 세계 60개국에서 대기 환경 개선, 온실가스 감축에 기여하고 화석연료를 대체하기 위해 바이오 에탄올을 도입하고 있다. 그중 47개국이 바이오 디젤과 바이오 에탄올을 같이 사용하고 있다. 우리나라는 바이오디젤 혼합정책은 도입했지만, 지난 수년간 충분한 검증이 이뤄졌음에도 불구하고 바이오 에탄올 정책 도입은 미뤄지고 있다.

이의성 미국 에너지부 산하 국립 아르곤연구소 박사는 “바이오 에탄올 원료의 생산부터 최종 자동차의 연소에 이르는 전주기 분석 결과, 바이오 에탄올이 휘발유보다 약 44~46%의 탄소 배출을 감소시키는 것으로 나타났다”며 “단위 면적당 바이오 에탄올의 원료가 되는 옥수수 생산량은 꾸준히 늘고 있지만 비료나 에너지 사용은 줄고 있어 바이오 에탄올 생산 과정에서 탄소 배출량은 줄고 있다”라고 밝혔다. 앞으로 지속적인 정밀농업의 발전, 에탄올 생산 수율의 증가, 부산물을 통한 배출 크레딧 확대(사료 원료인 주정박 생산, 바이오디젤 원료인 옥수수 오일, 발효과정에서의 CO2 포집 증대)로 순 탄소제로 연료로 발전할 가능성도 보여주고 있다.

르웨나 토레스 오도네즈 에탄올 기술 자문 컨설턴트는 “미국은 지난 50여 년간 바이오 에탄올이 10% 혼합된 연료를 사용해 왔고 필리핀과 같은 아시아 국가에서도 같은 연료를 오랜 기간 사용했지만, 자동차나 공급 인프라에 전혀 문제가 없었다”라고 말했다. 이어 “지난 2021년 미국 국립재생에너지연구소의 연구에 따르면 한국을 비롯한 전 세계의 거의 모든 차량이 바이오 에탄올 혼합 연료를 사용하는 데 전혀 문제가 없음을 확인할 수 있었다”라고 밝히며 바이오 에탄올의 높은 연료 및 인프라 호환성을 강조했다.

이기형 한양대학교 기계공학과 교수는 “e퓨얼은 상용화까지 시간이 걸리는 만큼 바이오연료를 적극 사용하는 등 탄소중립에 더 유연하게 대처할 수 있도록 연료와 기술의 포트폴리오를 확장하는 게 중요하다”고 주장했다.

상병인 한양대학교 화학공학과 교수는 “재생 합성연료(E-Fuel)는 기존 내연기관 인프라를 그대로 사용하면서 탄소중립에 기여하는 연료로 부상하고 있어 국내를 비롯한 세계 각국에서 연구가 활발히 이루어지고 있다”라며 “전기차에 비해 내연기관을 대체하는데 소요되는 비용이 27% 저렴한 만큼 탄소중립의 수단으로 전기차에만 의존하기보다 E-Fuel 같은 대체 연료도 함께 활용하는 방안을 검토할 필요가 있다”라고 전했다.

탄소중립 달성은 전 지구적 차원에서 이뤄져야 가능하다

환경이나 에너지 문제가 우리가 생각하는 것처럼 단지 인류의 미래를 걱정하는 차원에서만 해결되는 것은 아니다. 자동차 메이커들은 물론이고 그 시대의 정권, 특히 시장이 큰 미국과 중국 등의 정권의 이해관계가 중요한 관건이 되어 있다. 저항 세력으로 분리되는 석유업계의 자세도 걸림돌이다. 특히 한국에서는 정치권의 모르쇠와 소비자들의 인식 부족, 사회적 무관심이 문제로 지적되고 있다.

환경 문제를 수면 위로 끌어 올린 것은 20세기 말의 미국이었다. 1972년 머스키법이 시작이었다. 1992년 미국 켈리포니아의 클린 에어액트 이후 에너지 안보와 환경문제에의 관심이 고조되면서 배터리 전기차가 부상했다. 미국 빅3는 공동으로 배터리 전기차 개발회사를 설립했다. 그래서 등장한 것이 GM이 1996년 출시한 양산 전기차 EV1이다.

미국은 1993년 빌 클린턴 대통령 시절의 PNGV를 통해 슈퍼 에코카 수소연료전지 전기차 개발 정책을 발표했다. 그것은 2001년 부시대통령 시대의 프리덤카 구상으로 이어졌다.

곡물 베이스의 에탄올 연료는 1970년 브라질에서 에탄올 연료를 사용하면서 시선을 끌었다. 2005년에는 일본에서 ETBE를 7% 혼합한다는 안이 등장했었다. 미국에서는 석유 가격 급등과 함께 캘리포니아주에서의 제조 시설의 건설계획에는 마이크로소프트의 빌 게이츠 회장이 이끄는 투자회사가 8,400만 달러를 투자하기도 했다.

미국 부시 대통령은 2007년 1월 연두교서에서 무진장이라고 할 수 있는 나무와 풀 등의 식물섬유를 원료로 에탄올을 제조하는 기술개발의 중요성을 강조했다. 6년 이내에 신기술을 실용화한다는 목표를 제시하기도 했다. 당연히 미국 자동차 업계는 에탄올의 유용성을 중시했다. GM의 헨더슨 사장은 에탄올은 석유를 대체할 수 있는 유일하면서 최선의 대안이 될 것으로 전망했다. 2008년 디트로이트 오토쇼를 통해서는 에탄올로 미국 자동차산업을 살리겠다고 선언한 바 있다. GM은 에탄올을 생산하는 회사 Coskata Inc. 을 설립했다가 2015년 폐업했다.

하지만 2008년 곡물 가격 상승으로 바이오 연료에 대한 부정적 인식 확산 우려가 대두됐다. 환경론자들은 에탄올 제조를 위해 곡물값이 치솟고 숲이 사라지는 상황을 강력하게 비판했다. 에탄올 연료가 기존의 화석 연료보다 CO2를 더욱 많이 배출한다는 의견도 제시했다. 가솔린과 디젤차, 전기차도 그렇지만 에탄올의 이산화탄소 배출에 관해서도 모두 인정할 수 있는 데이터가 필요하다.

글로벌 에탄올 생산은 미국과 브라질이 80%를 차지한다. 브라질은 유럽 시장을 장악했고 2019년에 수출 물량이 피크에 달했다. 이후 2020년 브라질을 제치고 에탄올 최대 수출국이 됐다.

올해 다시 엘리뇨가 시작된다고 한다. 엘리뇨 현상이 나타나면 석유 가격이 오르고 곡물 가격도 인상된다. 그러면 곡물을 사용하는 에탄올 가격이 과거처럼 인상될 것인지 지켜볼 일이다. 미국 곡물 협회는 지금은 그런 일은 없다고 강하게 주장한다. 세상일이 예상대로 됐던 적이 얼마나 있었는가?

이런 상황에서 중요한 공통점을 갖고 있으며 동시에 상호 보완적이라는 이유로 수소와 e-퓨얼도 부상하고 있다. e퓨얼은 수소를 사용하는 연료전지가 고가라는 점, 그리고 저장성이라는 단점을 커버할 수 있는 대안으로 부상하고 있다. 자동차에의 사용도 고려할 수 있지만 항공기 등에서 사용할 수 있다는 의견이 대두되고 있다.

여전히 재생에너지나 친환경 연료나 수익 차원에서 접근하고 있다는 것이 문제다. 지금 그렇게 한가한 때가 아니다. 당장에 할 수 있는 일을 모두 동원해도 탄소중립이라는 목표를 달성할 수 있을지 알 수 없다.

이 난을 통해 몇 차례 언급했지만 2022년 8월 유럽의 500년 만의 가뭄과 40도 이상의 폭염을 통해 나타난 일련의 현상이 탄소중립이 얼마나 어려운지 보여 준다.

폭염으로 2만 명 이상이 사망했다. 이탈리아는 가뭄으로 수력발전 생산량이 40%나 줄었고 노르웨이도 댐 수위가 25년 만에 최저치를 기록하면서 수력발전의 전력 생산에 비상이 걸렸다. 수력 발전은 전 세계 전력 생산의 1/6을 담당하고 있다. 독일에서는 강이 마르면서 석탄이나 석유를 실어 나를 수 없어 화력 발전량이 줄었다.

프랑스는 원자력 발전소의 냉각수 부족과 수온 상승으로 56곳의 발전소 중 절반가량이 가동을 멈췄다. 태양광 발전은 40도가 넘는 폭염으로 제 역할을 하지 못했다.

간헐성이라는 한계가 있지만 그래도 지금 유럽의 주요국들은 재생에너지 비율이 50%에 육박하고 있다. 독일은 2035년 100%를 목표로 설정하고 있다. 미국도 최근 빠른 속도로 태양광과 풍력 에너지원이 증가하고 있다.

기후재앙과 무관하게 전지구가 협력하기보다는 자신들의 처한 입장에서 에너지 전략을 수립하고 있다. 산업혁명과 생산성은 인류의 부를 증대시켰지만 지구 환경을 파괴했다. 그런데도 재생에너지사업까지 먹거리 차원에서 접근하는 것은 옳지 않다.