내연기관차는 언제까지 사용할 수 있을까? 2050년에도 내연기관은 차량의 70%를 차지할 것이라는 미국 에너지관리청의 전망에서 알 수 있듯이 아직은 많은 시간이 남아있다. 여기에 80억 인구가 130억까지 증가할 것이라는 유엔의 전망치도 탄소중립이 쉽지 않음을 말해주고 있다. 그러나 이미 화살은 시위를 떠났다. 중국이 주도권을 장악하고 유럽과 미국이 경쟁적으로 새로운 규제안으로 전기차로의 전환을 독려하고 있다. 그런 가운데에서도 에너지의 다양성과 산업적인 이해가 겹치면서 크고 작은 변화가 발생하고 있다. 전기차와 내연기관차를 둘러싼 과도기적인 상황 등을 짚어 본다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)

2023년 상반기 전 세계 배터리 전기차 판매 대수는 전년 동기 대비 49% 증가한 490만 대로 집계됐다. 시장조사업체 카날리스는 시장 점유율은 2022년의 10%보다 증가한 16%였다고 밝혔다. 한국 배터리 시장 분석회사 SNE리서치의 430만 대, 14% 점유율과는 차이가 제법 크다. SNE리서치의 자료에 따르면 전동화차(BEV+PHEV)의 판매는 41.7% 증가한 616만 1,000대였다.

노르웨이의 에너지 컨설팅회사 리스타드 에너지(Rystad Energy)는 2023년 전 세계 배터리 전기차의 판매가 1,200만 대로 시장 점유율은 15%에 달할 것이며, 2030년에는 44%의 점유율에 달할 것으로 전망했다. 이는 2021년에 2030년 배터리 전기차 점유율이 50%에 달할 것이라고 했다가 2023년에 25%로 낮춘 KPMG 컨설팅의 전망과 갭이 크다. 컨설팅회사나 시장조사회사의 전망치는 추세도 파악할 수 없다. 그것을 인용할 때나 그 수치를 인용한 글이나 영상을 볼 때는 정신을 차려야 한다.

미국 에너지관리청(EIA)은 2038년에 전 세계 자동차 등록 대수가 정점에 이를 것으로 전망했다. 2019년 말 기준 전 세계 자동차 등록 대수는 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.

탄소중립 달성 목표해인 2050년에도 전동화차를 포함해 내연기관 엔진을 탑재한 자동차의 등록 대수가 70%를 차지한다는 것이다. 그만큼 세상을 바꾸기가 어렵다는 것이다. 이는 지금의 인구 80억이 130억까지는 증가할 것이라는 전망과 함께 탄소중립 달성이 쉽지 않다는 것과 맥을 같이 한다.

독일의 메르카토르 기후변화연구소(MCC)가 제작한 기후시계에 따르면 지구온도 상승 폭을 1.5℃로 막을 수 있는 시간은 고작 6년 3개월 남짓에 불과하다. 지난 3월 19일 UN 기후변화에 관한 정부 협의체(아래 IPCC)는 제6차 보고서를 통해 기후 위기에 관한 경고를 내렸다. 향후 10년이 지구의 존폐가 달린 골든 타임이고, 10년간의 기후행동이 다가올 수천 년을 결정할 것이라고 주장했다.

유엔은 지구의 인구는 현재 80억에서 130억까지는 필연적으로 증가하고 그 이후로 감소할 수 있다고 예측한다. 자동차 수요는 계속 증가하리라는 것이다. 그런 상황에서 탄소중립을 실천할 방안을 마련해야 한다는 것은 쉽지 않다. 국제 에너지 기구(IEA)는 세계 석유 수요가 2020년대 말에 정점을 찍을 것으로 추정한 것이 인구 증가를 감안하면 설득력이 있다고는 할 수 없다.

2025년~2030년 전기차 시대로 본격 전환 가능

지금 내연기관차의 퇴출을 위한 다양한 제재가 등장하고 있다. 하지만 현실은 그렇게 녹녹하지 않다.

영국 정부는 2030년부터 판매 금지하기로 했던 기존 결정을 2035년까지 연기하기로 번복했다. 리시 수낙 총리는 영국의 배출 감소에 대한 과잉 공급은 모든 국제 약속을 유지하면서 넷 제로에 도달하기 위해 보다 실용적이고 비례적이며 현실적인 접근 방식을 취할 수 있다고 강조했다. 그러면서도 그는 2030년에는 판매되는 자동차의 대부분이 전기차가 될 것으로 예상한다며 전기차로의 전환을 믿는다고 말했다.

그런 반면 볼보는 2024년부터 모든 디젤차의 생산을 중단한다고 발표했다. 이는 레거시 자동차회사로써는 처음이다. 2030년까지 배터리 전기차만을 판매하기 위한 볼보의 전략에 기초한 것이다. 볼보는 2022년 11월, 남아 있는 내연기관 엔진 자산을 모두 보유한 합작 투자 회사인 오로베이(Aurobay)의 지분을 매각했다. 더 이상 새로운 내연기관 개발에 R&D 예산 중 단 한 크로나도 지출하지 않고 있다.

이는 다른 브랜드들과는 분명히 다른 차원의 접근이다. 예를 들어 2025년 이후 내연기관 신차 출시를 하지 않겠다고 선언한 제네시스는 최근 높은 상품성의 GV80 부분 변경 모델과 GV80 쿠페를 새로 내놓았다. 아직도 상당 부분 수익을 낼 수 있는 원천은 내연기관차라는 것을 의미한다.

2022년 3월 내연기관차 생산을 중단한 BYD 외에 전기차로의 전환을 선언한 브랜드는 많다. 재규어랜드로버는 2025년, 아우디는 2026년, BMW그룹 미니 브랜드 2030년, GM의 캐딜락 2020년, GM그룹 전체는 2035년, 포드의 링컨 브랜드 2020년대 말부터 전기차만 생산한다고 선언했었다. 메르세데스 벤츠는 2030년부터 시장이 허락하는 한 전기차만 판매하기로 했다. 그 전에 전기차로의 전환 준비를 완료한다는 방침이다.

전기차 시장을 주도하는 것은 테슬라와 중국 BYD 다. BYD 는 늦어도 2024년에는 배터리 전기차만으로 테슬라를 추월할 것으로 예상된다.

이런 흐름은 과거에도 그랬듯이 규제에 대응하기 위한 것이다. 미국은 IRA 를 이미 시행하며 탄소중립을 하고 있고 유럽연합은 탄소국경조정제도(CBAM)를 이달부터 시범 실시하기 시작했으며 2026년 전면 도입한다. 여기에 탄소중립산업법(NIA)과 핵심원자재법 도입도 추진하고 있다. 다른 말로 표현하면 생산국에서 RE100 등에 의한 전력으로 생산된 제품이 아니면 수출을 할 수 없다는 것이다.

유럽, 2035년 내연기관차 판매 금지와 e 퓨얼의 미래

정책적으로 이산화탄소 감축에 대해 오래 전부터 힘을 쏟아 온 유럽연합에서는 우여곡절 끝에 2035년부터 내연기관 자동차 판매를 금지하는 규정이 2023년 3월 28일 회원국 이사회 최종 투표를 통과했다. 내연기관차 판매 금지는 유럽의 Fit for 55 기후 패키지의 중요한 부분이다. 구체적인 내용은 2022년 10월 위원회와 EU 의회가 2030년부터 2034년까지 2021년에 비해 신차의 CO2 배출량을 55%, 신형 밴의 경우 50%, 2035년부터 신차와 승합차 모두 100% 감축하기로 합의한 목표를 설정한 것이다. 그동안 이 규제 반대에 주도적인 역할을 했던 독일도 동의하면서 사실상 대부분의 나라들의 찬성으로 힘을 얻게 됐다.

여기에서 주목할 것은 독일 교통부 장관 폴커 비싱이 제안한 e퓨얼에 관한 예외 조항을 EU 위원회가 제안한 절충안을 받아들였다는 점이다.  차량 표준은 그대로 유지되며 e퓨얼은 차량 한도에 속하기 때문에 새로운 승용차 및 경상용 차량에는 적용되지 않는 예외로 남게 됐다. 예외는 2024년 가을까지 구체적인 안을 마련하기로 했다. 그러니까 기존 가솔린과 디젤 등 화석연료가 아닌 e퓨얼을 연료로 하는 내연기관차는 계속 판매할 수 있게 된 것이다.

e퓨얼은 주로 폭스바겐 그룹의 아우디와 포르쉐가 주도하고 있다. 아우디는 2017년부터 e퓨얼 개발을 진행하고 있으며 기존 가솔린이나 경유와 성상이 동등하기 때문에 혼합이 가능하고, CO2의 삭감도 기대할 수 있다고 주장하고 있다. 토요타와 혼다, 닛산은 물론이고 에네오스(ENEOS) 같은 에너지 관련 기업도 개발을 추진하고 있다. 이는 하이브리드 전기차의 지속성에도 영향을 미칠 가능성이 있다.

E퓨얼은 단기적으로는 내연 기관의 수명 연장으로 보일 수 있겠지만 중장기적으로는 수소 생태계의 확장으로 이어질 것이라는 의견도 있다. 자동차 컨설턴트이자 프리랜서인 나윤석은 그 이유가 수소와 e-퓨얼은 중요한 공통점을 갖고 있으며 동시에 상호 보완적이기 때문이라고 주장한다.

수소와 e퓨얼의 공통점은 첫 번째는 수소와 e-퓨얼 모두 전기 에너지를 화학적으로 저장하는 화학적 ESS(에너지 저장 장치)인 수소를 기반으로 한다는 점을 들었다. 두 번째는 배터리에 비하여 훨씬 가볍다는 운용상의 장점이라고 말한다.  e퓨얼은 내연기관에 사용될 때 윤활유 등을 사용해야 한다는 단점이 있다. 그런데도 수소와 e-퓨얼은 서로 경쟁하고 또한 공존하면서 배터리와 전기 모터가 해결하지 못하는 전동화의 탄소 중립 영역을 보완할 수 있다. e-퓨얼을 단순히 가진 자들의 엔진 유지를 위한 특권으로만 볼 수는 없다고 주장한다.

유럽연합에서는 합성연료의 사용이 허용되면서 온난화 가스 배출을 제로로 간주하는 합성 연료의 이용 확대를 위한 노력이 본격화되고 있다. 지난 9월 말 독일에서 20개국 관계자들이 모여 관련 국제회의를 개최하고 있다. 그 자리에서 스텔란티스는 현재 판매된 24개 차종을 하드웨어 교체 없이 합성연료를 이용할 수 있다고 밝혀 시선을 끌었다.

다만 재생가능에너지로 만드는 합성연료의 판매가격이 가솔린의 6~10배로 높고 생산과 이익 활용 확대에 따른 비용 억제가 과제다. 일본 정부는 30년대 초반의 합성연료 상용화를 목표로 500억엔 규모의 연구개발 지원 등을 추진하고 있다.

그 외에도 EV모드에서의 주행거리를 늘리고 내연기관의 연소효율을 높임으로써 합성연료의 소비량을 억제할 수 있는 플러그인 하이브리드 전기차와 하이브리드 전기차의 개발도 추진하고 있다.

미국, 2030년 신차의 60%를 신차로

미국 EPA(Environmental Protection Agency)는 2030년 미국에서 판매되는 신차의 60%를 전기차가 차지하도록 하는 엄격한 수준의 규제안을 발표했다. 6년간 단계적으로 시행하는 것으로 2032년까지 매년 평균 오염물질을 13%씩 줄여, 2032년형 차량의 오염물질 배출량을 2026년형에 비해 56% 줄여야 한다. 이산화탄소 배출량은 2027년형 승용차의 경우 2026년형에 비해 12% 줄여야 하고, 2032년식은 2026년식보다 52% 줄여야 한다.

그렇게 되면 2030년까지는 전기차 판매 비율이 승용차의 60%, 2032년에는 67%까지 증가할 것으로 예상한다. 이에 따라 차 한 대당 비용이 2032년형 기준으로 1,200달러(약 157만원) 증가하겠지만, 차량 소유자들이 8년 동안 연료비 절감 등으로 평균 9,000달러의 이익을 볼 것이라고 밝혔다. 이 덕분에 2055년까지 얻게 될 경제적 이익이 8,500억~1조 6천억 달러에 달할 것으로 추산했다.

환경보호국은 이와 함께 전기차의 배터리 성능을 초기 5년 또는 6만 2천 마일 운행 때까지 초기 성능의 80% 이상으로 유지하고, 8년 또는 10만 마일 운행 뒤에도 70% 이상을 유지하도록 하는 배터리 최소 성능 기준도 도입하기로 했다.

이는 2022년 미국 신차 시장에서 배터리 전기차의 점유율이 5.8%였다는 것을 감안하면 도전적이다. 당연히 자동차 업계는 반발하고 있다.

다만 전기차에 적극적인 업체와 그렇지 않은 업체 간의 차이는 있다. 테슬라와 폭스바겐이 가장 증가 폭이 컸다. 기아는 코로나 팬데믹 이후 판매가 33.5% 증가했으며 2022년에도 전년 대비 3.5% 증가했다. 대형 SUV와 픽업트럭이 주력인 미국 시장의 특성을 고려해 기아는 EV9을 개발했고 내년부터는 조지아주 공장에서도 생산에 들어갈 예정이다.

한편 미국 자동차혁신협회(AAI)는, 미정부가 발표한 새로운 배출가스 규제안과 관련해 이를 완화하도록 정부에 요청했다. EPA의 제안을 실현하기 위해서는 모든 자동차의 가격을 인상하고 소비자의 선택을 좁혀 미국 내 많은 지역과 국민에게 불이익을 가져오는 것이 불가피하다고 경고했다.

이는 포드가 지난 5월 자본시장의 날을 통해 발표한 앞으로 2년 동안 내연기관 차 판매 및 영업이익이 성장할 것이라는 전망과도 맞닿아 있다. 포드는 크게 가솔린 부문 사업인 포드 블루와 전기차 사업인 모델 e, 그리고 상업용 차 부문인 포드 프로로 구분해 전망을 발표했는데 그 중 포드 블루의 내연기관 차 판매 이익이 현재 7.2%에서 최소 10%로 증가할 것이라고 밝혔다.

다만 전기차의 보급이 확대되면서 2025년 이후에는 포드 블루의 물량과 이익이 줄어들 가능성이 있다고 덧붙였다. 그런데도 앞으로 10년 동안 내연기관차 및 하이브리드 전기차의 판매는 강고할 것이라는 의견을 피력했다.

그러나 규제는 더 강화되고 있다. 미국 고속도로 교통 안전국은 지난 7월, 10년 이내에 신차 평균 연비가 갤런당 최소 58마일로 높여야 한다는 제안을 발표했다. 미국 고속도로 교통 안전국은 완성차회사가 2027년부터 CAFE(기업 평균 연비) 목표를 승용차의 경우 연간 2%, 경트럭의 경우 연간 4%의 개선해야 한다고 제시했다. 목표는 2032년까지 전체 평균 연비 58mpg를 달성하는 것이다.

새로운 효율성 목표는 완성차회사들로부터 비판을 받을 가능성이 높다. 그런데도 전기차의 성장과 업계 전반에 걸친 하이브리드 전기차의 확산은 규정을 준수하는 데 도움이 되는 새로운 옵션을 제공할 것으로 보인다. 이 제안은 또한 상용차에도 적용되며 지구 온도를 최고 기록으로 끌어올리는 이산화탄소 배출량을 9억 톤까지 제한할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

하지만 이에 대해서는 환경관련단체나 관련 전문가들은 더 강화해야 한다고 주장하고 있다.

어쨌든 승용차에 대한 더 엄격한 연비 요구 사항과 함께 NHTSA는 2030년 모델부터 시작하여 2035년까지 매년 증가하는 8,500파운드 이상 14,001파운드 미만의 상업용 픽업 및 작업용 밴에 대해 연간 10%의 개선을 제안했다.

미국에서는 캘리포니아주가 환경 정책을 주도하고 있다. 캘리포니아주는 연방 정부에 2035년까지 가솔린차의 판매를 전면 금지하는 계획을 승인하도록 요청했다. 미국 캘리포니아주 대기자원위원회(CARB)는 지난해 8월, 2035년까지 신차를 모두 전기자동차(EV)나 플러그인 하이브리드차로 하는 새로운 규칙을 승인했다. CARB는 미국 환경보호국(EPA)에 대기정화법의 면제조치를 승인하고 연방정부보다 엄격한 규칙을 실행할 수 있도록 하도록 요구하고 있다.

바이든 정권은 그동안 지속해서 가솔린차 폐지 기일을 마련하는 것에 대한 승인을 거부해 왔다.

중국, 2019년 NEV 규제 시행, 2023년 전기차 보조금 중단

세계 최대 시장인 중국에서는 2019년부터 ZEV 개념의 NEV 규제를 시행하고 있다. 2022년 말부로 보조금은 폐지됐고 구매세만 2027년까지 연장한 상태다. 그러니까 당근 정책에서 채찍 정책으로 바뀐 것이다. 내연기관 관련한 규제도 더 강화됐다.

중국은 2016년 12월 유럽 및 미국 규제 요구 사항의 모범 사례를 결합한 새로운 표준인 6단계 경량 차량 배출 제한 및 측정 방법(중국 6 표준)에 대한 최종 규칙을 발표했었다. 6a 표준은 이미 2020년 6월 1일에 발효됐으며 6b 표준이 2023년 7월 1일에 발효됐다.

중국 6b 표준은 중국 6a에 비해 배출 표준 및 테스트 기준, 특히 자동차의 실제 주행 배기가스를 감지하는 새로운 RDE 테스트 측면에서 더 엄격하다. 그 때문에 중국 6b 배출 규정을 충족하지 않는 일부 구형 모델이 시장에 여전히 있으며 이러한 모델의 재고 제거는 자동차 산업의 생산, 판매 및 가격에 영향을 미칠 수 있다.

그러나 CITIC 증권은 또한 전환의 영향 기간이 너무 길지 않을 것이며 영향의 정도는 중국 자동차 산업 배출 기준이 2019년 중국 5에서 중국 6a로 전환된 것보다 훨씬 작을 것이라고 지적했다.

참고로 중국 정부는 당초 계획보다 1년 앞당겨 지난 2019년 7월 1일부터 새로운 배기가스 규제를 시행했다. 중국 정부는 유럽의 기준을 참고로 2001년부터 배기가스 규제를 시행해 오고 있다. 상하이시와 쓰촨성 등 15개 성 및 직할시부터 국6(State6)로 강화했다. 이는 유해 배출가스를 2023년까지 40~50% 저감하는 것을 목표로 하는 것으로 유로6보다 엄격하다.

이 규제를 달성하려면 하이브리드 전기차나 플러그인 하이브리드 전기차만으로는 불가능하다. 이 규제가 유럽과 중국뿐 아니라 전 세계적으로 거의 비슷한 수준으로 실행되는 추세라는 점에서 자동차회사들은 파워트레인의 근본적인 전환이 필요하고 그래서 대부분의 글로벌 플레이어가 배터리 전기차에 대대적인 투자를 하고 있고 연료전지 전기차도 중국 시장을 중심으로 관심이 떠 올랐었다.

중국은 국가적인 차원에서 전기차로의 전환을 추진하고 있다. 내연기관차에서의 주도권을 잡을 수 없다는 판단으로 전기차에 올인한 전략이 빛을 발하고 있다. 그러나 시장 특성상 내연기관차의 판매 금지는 쉽지 않아 보인다.