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글로벌오토뉴스 채영석 국장은 30년 동안 자동차 전문기자로 활동해 왔으며 인터내셔널 엔진 오브 더 이어, 월드 카 오브 더 이어의 심사위원이다. 골드만 삭스 등 투자은행들과 다른 시각으로 산업 분석을 해 오고 있다. 지금까지 3,000종 이상의 차를 타고 시승기를 쓰고 있으며 세계적인 모터쇼와 기술세미나 등에 참석해 글로벌 차원의 트렌드 분석에 힘을 쏟고 있다. 2013년 골드만 삭스가 유가 200달러 시대를 이야기했을 때 역으로 유가 폭락 가능성이 있다는 칼럼을 쓰기도 했다.

파워트레인의 미래 – 2. 메이저업체들이 전동화에 뛰어 든 과정과 이유

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2017-04-09 22:31:42

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지금은 전동화라고 표현하지만 수년 전까지만 해도 순수 전기차(Pure Electriccar : 배터리 전기차)라고 했다. 그것은 2009년 버락 오바마가 그린 뉴 딜(Green New Deal) 정책을 표방했고 그에 부응해 미국 디트로이트 메이커들이 동시에 배터리 전기차를 전면에 올렸기 때문이다. 디트로이트 메이커들은 그보다 1년 전인 2008년 디트로이트오토쇼를 통해서는 에탄올로 미국 자동차산업을 살리겠다고 선언한 바 있다.

 

2008년 당시 GM의 CEO 겸 회장 릭 왜고너(Richard Wagoner)회장은 2008 디트로이트오토쇼를 통해 일리노이주 워렌빌(Warrenville, Ill)에 에탄올을 생산하는 회사 Coskata Inc. 을 설립하게 됐다고 설명했다. 그는 이를 통해 앞으로 에탄올 생산을 급속히 끌어 올릴 수 있을 것이라고 했다.

 

그 회사를 통해 연간 1억 갤런의 에탄올을 박테리아를 통해 생산한다는 목표도 발표했다. 릭 왜고너는 이미 미국시장에는 600만대의 플렉스 퓨얼 차량이 운행되고 있으며 이로 인해 29억 갤런의 석유소비 절약의 효과를 보고 있다고 설명했다. GM은 2010년까지 플렉스 퓨얼 차량의 생산을 80만대까지 늘릴 계획이며 2012년까지는 전체 차량의 절반을 플렉스 퓨얼 시스템으로 채우겠다고 했다. 2007년에는 14종의 에탄올 혼합연료를 사용하는 E85 모델을 76만대 생산했으며 앞으로도 지속적으로 에탄올 사용 모델을 늘려갈 방침이라고 했다.

 

그런데 1년 만인 2009 디트로이트 오토쇼에서는 에탄올에 대한 언급은 사라졌고 배터리 전기차를 들고 나왔다. 당시 GM은 LG화학으로부터 배터리 셀을 납품 받아 배터리 팩을 자체 개발 생산할 것이라고 했다. 그렇게 해서 등장한 것이 2010년 출시된 플러그인 하이브리드 전기차로 분류되는 항속거리 연장형 전기차(EREV) 쉐보레 볼트(Volt)다. 그러니까 이번에도 정치적인 이슈에 의해 새로운 흐름이 등장했고 그것이 자본과 시장의 힘의 논리에 의해 지금까지 지속되고 있다. 버락 오바마에 의해 전동화가 본격적으로 시작됐다는 것이다.

 

그때부터 전 세계 모든 자동차들은 배터리 전기차에 대한 뉴스를 발표하며 미국 메이커들의 움직임에 동조했다. 그러자 예의 전문가들도 궁극적으로 전기차로 갈 것이라고 입을 모으기 시작했다. 유해 배출가스를 전혀 배출하지 않는다는 점과 기존 인프라를 그대로 활용할 수 있다는 점을 이유로 꼽았다.

 

 

파워트레인의 다양화를 예고한 사건들

 

배터리 전기차는 가솔린 내연기관보다 더 오랜 역사를 갖고 있다. 1800년대 후반에 영국에서 실용적인 전기자동차가 개발되어 1920년대에는 전성기를 맞기도 했었다. 하지만 가솔린 엔진이 급속도로 진화하면서 성능면에서 뒤쳐졌던 전기자동차는 점차 사라졌다. 세계 각국의 메이커들이 전기자동차 기술 개발을 위해 노력했으나 2차 전지, 즉 배터리 성능의 개량에 어려움이 많아 보급이 확대되지 않았다. 그런 이유로 배터리 전기차는 사실상 자취를 감추었다.

 

그러다가 1970년대와 1990년대 두 차례에 걸쳐 개발 붐이 크게 일었다. 1970년대는 석유파동으로 에너지가 안보 차원의 이슈로 부상하면서 시작됐다. 먼저 일본에서는 정부 차원에서 엄청난 투자를 해 국가 프로젝트로 추진해 1970년대에는 납축 전지를 탑재한 전기차가 개발되었고 1990년대에는 니켈 수소 2차 전지를 채용한 전기차가 개발되기도 했었다. 물론 그것은 미국시장에서 자동차를 판매할 수 있도록 하기 위해서였다.

 

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미국에서는 1970년대에 소위 ‘가솔린 금지법’이라고 일컬어졌던 머스키 법(Muskie Act)과 1990년대의 완전무공해차 판매를 의무화한 캘리포니아주의 ZEV(Zero Emission Vehicle)규제 등 배출가스를 현저하게 저감할 것을 요구하는 규제를 시행했다.

 

머스키법에서는 탄화수소와 질소산화물을 1/7 수준으로 대폭 저감해야 한다는 것이 주요 골자로 3원 촉매와 엔진의 전자제어화에 의해 가솔린 엔진차에서 대응할 수 있었다. 혼다의 CVCC가 그 대표적인 엔진이다. 그러면서 등장한 것이 배터리 전기차였으나 오래 가지 못했다.

 

두 번째로 1990년대에는 완전 무공해법(Clean AirAct)에 의해 캘리포니아에서 자동차를 판매하려면 1998년부터 완전무공해차를 전체 판매대수의 2% 이상 판매해야 한다는 규제가 등장했다. 이때는 에너지 안보에 더해 환경문제에의 관심이 고조되면서 배터리 전기차가 부상했다.

 

당시 그런 규제를 클리어하기 위해 미국 빅3가 공동으로 배터리 전기차 개발회사를 설립했다. 그래서 등장한 것이 GM이 1996년 메이저 자동차 메이커로는 최초로 첫 대량 생산 배터리 전기차로 선 보인 EV1이다. 1996~1999년간 1,117대가 생산됐지만 2000년 EV1 전기차 프로그램이 중단되면서 단종된 비운의 모델이었다. 당시에도 132kg의 경량 알루미늄 섀시와 함께 고가의 경량 소재가 더해졌으며, 그럼에도 불구하고 3만 5천 달러 수준의 나름 합리적인 가격으로 주목을 받았다.

 

하지만 배터리 문제에 봉착해 배터리 전기차는 수면 아래로 내려갔다. 배터리의 성능도 문제거니와 납으로 만들어지는 배터리를 대량으로 생산했을 경우 또 다른 공해를 야기한다는 점 때문에 논외로 되었던 것이다.

 

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EV1의 실패로 배터리 전기차 보급의 실패의 원인을 찾는 영화까지 등장했다. “Who killed the Electric Car?” 라는 그 영화는 이익을 우선하는 자동차 메이커와 석유업계를 비롯해 석유업계와 관련이 깊은 정권의 책임을 묻는 내용이었다. 나아가 환경문제와 석유의존에 대하 무관심하고 대형차만을 구입하는 미국 시민을 비판했다.

 

다시 말하면 환경이나 에너지 문제가 우리가 생각하는 것처럼 단지 인류의 미래를 걱정하는 차원에서만 해결되는 것은 아니라는 사실이다. 자동차 메이커들은 물론이고 그 시대의 정권, 특히 시장이 큰 미국과 중국 등의 정권의 이해 관계도 중요한 관건이 되어 있다는 것이다. 물론 소위 저항세력으로 분리되는 석유업계의 자세도 전동화차의 보급에는 걸림돌이 될 수 있다.

 

소비자들의 의식의 차이는 어쩌면 그보다 더 큰 걸림돌인지 모른다. 소비자들은 의외로 단순하다 석유가격이 오르면 다른 연료의 차를 찾고 석유가격이 내리면 크고 호화로운 차를 산다. 최근 미국시장에서 전동화차의 판매가 감소하고 SUV와 픽업트럭 판매가 증가하는 것이 좋은 예다. 물론 그 배경에는 에너지를 무기로 이용하는 미국 자본이 있다는 것은 이미 공공연한 비밀이다.

 

그럼에도 미국은 새로운 방향을 모색하기 위한 노력을 끊임없이 해 왔다. 1993년 취임한 빌 클린턴 대통령 시절의 PNGV(Partnership for New Generation Vehicles)도 그 중 하나다. 수퍼 에코카 개발로 요약되는 이 정책은 연비를 복합모드로 80mpg(약 34km/리터)인 중형 패밀리 세단을 업계와 학계, 정부가 공동으로 개발한다는 것이었다.

 

그 핵으로 등장했던 것이 수소연료전지 전기차였다. 2001년 취임한 부시대통령 시대의 프리덤카(Freedom Car) 구상이 그것이다. 에너지 정책 측면에서는 수입 석유에 의존하지 않고자 하는 것이 포인트였다. 그러자 많은 미디어들은 ‘머지 않아 물로 가는 자동차가 대세가 될 것’이라고 받아 썼다.

 

 

유럽에서 시작, 일본에서 첫 모델, 미국에서 바람

 

하지만 지금의 전기차의 바람은 유럽에서 시작됐다. 전기차의 부활을 본격적으로 예고한 것은 2007 프랑크푸르트모터쇼였다. 이산화탄소 저감이 최우선 과제였던 당시 쇼장에는 거의 모든 메이커들이 배터리를 주 동력원으로 하는 컨셉트카를 선 보였다. 다임러 AG의 메르세데스 벤츠 그룹은 그들의 미니멈 카 스마트에 하이브리드와 에탄올, 전기차 등을 각각 채용해 파워트레인 전쟁이 복잡해질 것임을 예고했다. 물론 전기 컨셉트카를 선 보인 것은 메르세데스만이 아니었다. 대부분의 메이저 업체들은 전기차를 포함한 다양한 파워트레인을 선보이며 시장에 따라 다른 대처를 할 수밖에 없음을 보여 주었다.

 

일본 메이커들도 2007년 도쿄모터쇼를 통해 배터리 전기차에 대한 적극적인 자세를 보여 주었다. 미쓰비시자동차는 경차인 i(아이)를 베이스로 한 i MiEV(아이 미브)를 선 보였다. 정숙성과 가속감 등 배터리 전기차의 장점을 강조했다. 정지 상태에서 80km/h까지 도달하는 가속성능이 약 1.5초에 불과하다는 것을 내 세웠다.

 

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하지만 실제로 배터리 전기차라는 이슈를 선점한 것은 2010년 등장한 닛산자동차의 리프였다. 닛산 리프는 배터리 전기차에 대한 인식을 바꾸는데 기여한 모델이다. 중소기업 비즈니스로 인식되었던 배터리 전기차를 메이저 업체들의 사업으로 끌어 올린 것이다. 닛산 리프는 2009년 8월 데뷔했으며 2011년 1월 미국에서 10대가, 일본에서는 962대가 출고됐다. 같은 해 6월 말 기준으로 전 세계 누계 1만 1백대가 팔렸다. 이 중 미국에서 약 4천대, 일본은 5,400대가 판매됐다. 하지만 2011년 말까지 2만대에 가까스로 도달하는 등 당초 목표 5만대를 훨씬 밑도는데 그쳤다.

 

미국 발 금융위기 등의 여파도 있었지만 경쟁 모델이 없이 고군분투한 때문이기도 했다. 3년이 조금 넘은 2012년 1월 말 부로 누적 판매가 5만대를 넘었다. 출시 이후 3년 만으로 당초 기대보다는 늦은 것이다. 주목을 끄는 것은 주력 시장이 일본에서 미국으로 바뀐 점이다. 5만대 중 4만대는 미국에서 팔렸다. 

 

닛산 리프의 판매 증가한 것은 2013년 BMW i3가 등장하면서부터다. 물론 상대적으로 그렇다는 얘기이다. 2016년 말까지 닛산 리프와 그 기술을 공유한 르노의 ZOE를 합한 누계 판매대수는 42만대다.

 

배터리 전기차를 부상시키는 데 가장 큰 공헌을 한 것은 2009년 버락 오바마의 ‘미국을 위한 신 에너지 선언’에 근거한 그린 뉴 딜 정책이다. 자동차와 건물, 전기제품 등의 효율화 정책을 말하는 것이다. 자동차 연료 절약 기준을 상향하여 온실 가스를 많이 배출하는 자동차를 친환경차로 전환할 것을 유도하기 위한 정책이었다.

 

그 때부터 배터리 전기차는 화두로 떠 올랐고 미국 디트로이트 3사 중 가장 먼저 GM 이 2011년 쉐보레 볼트 EREV를 출시했다. 쉐보레 볼트는 내연기관과 전기모터가 공존한다는 점에서는 하이브리드 전기차에 속한다. 하지만 내연기관은 발전기로서만 역할을 하고 구동은 90% 가량은 전기모터로 한다는 점에서 항속거리 연장형 전기차(EREV)로 분류한다. 더 나아가서는 배터리 전기차의 파생으로 보기도 한다.

 

20세기 말 레이건의 금융강국 정책으로 인해 내리막길을 걷던 GM의 매뉴얼을 다시 살려내 짧은 기간에 재생의 길을 가능하게 한 인물은 밥 러츠(Robert Lutz)다. 그는 "자동차산업은 좋은 자동차를 만들면 성공한다."라고 간단하게 정의한다. 그런 그가 쉐보레 볼트에 대해 수많은 비판이 난무하던 2011년 쓴 책 Car Guys vs Bean counters(빈카운터스, 2012년 비즈니스북스 刊)에서 주장한 말은 지금도 인상적이다.

 

"나는 앞으로 전 세계 자동차회사들이 볼트와 같은 차량을 개발할 것이라고 확신한다. 향후 10년, 20년간 아무리 기존 가솔린이나 디젤 엔진 혹은 전기 배터리만으로 움직이는 차들의 성능을 개선하더라도 '무공해 운전'과 '장거리 주행'이라는 두 마리 토끼를 다 잡을 수는 없을 것이기 때문이다. 볼트에 대해 회의적인 사람들, GM이라면 무조건 혐오하는 사람들, 리튬 이온 배터리를 싫어하는 사람들 모두가 결국은 어쩔 수 없이 같은 결론에 이르게 될 것이다. 볼트는 전기자동차의 새로운 세계를 개척했고 장거리 주행이 가능한 첫 전기자동차로서 GM의 기술력과 의지를 보여 주었다."

 

그의 말대로 1970년대와 1990년대 이어 세 번째로 전동화차의 개발 붐이 일기 시작했다. 이어서 유럽 메이커들도 다양한 전동화 모델들을 내놓았다.

 

전기차에서 전동화차로

 

거기에 불을 지핀 것은 BMW의 i3와 i8이다. 전자는 배터리 전기차와 항속거리 연장형 전기차를 라인업하고 있고 후자는 플러그인 하이브리드 전기차다. BMW 가 전동화차 개발을 위한 프로젝트-i를 시작한 것은 2007년 중반이었다. 프로젝트-i의 목표는 안전을 바탕으로 BMW의 독자성을 잃지 않으면서 수익성도 낼 수 있어야 한다는 것이다. 그를 위해 새로운 기술로 업계를 리드해야 하며 미래지향적인 회사로서의 이미지를 제고한다는 것이었다. BMW는 이미 1972년부터 전기차를 개발해 실험을 해왔다. 매번 다양한 형태의 시작차를 만들어 실험을 하던 것을 2007년 프로젝트i를 계기로 본격적으로 뛰어든 것이다.

 

그 배경에는 6개의 핵심 요소가 있었다. 환경 파괴를 비롯해 원유 고갈과 맞물린 경제적인 문제, 산유국 분포 불균형으로 인한 정치적인 문제, 2030년에 60%의 인구가 100만명 이상의 도시에 거주하는 대도시화, 자동차에 대한 가치의 변화, 삶의 질에 대한 소비자들의 가치기준의 변화가 그것이다.

 

배터리 전기차의 한계는 여전히 존재한다. 핵심 부품인 배터리의 중량이 무겁고 에너지 밀도도 만족스럽지 않다. 100km를 주행하기 위해 디젤 연료는 5리터만 필요하지만 전기모터는 100kW가 필요하다. 또한 5리터의 가솔린을 주유하는 데는 5분이 걸리지 않지만 100km를 주행하기 위한 배터리 충전시간은 5~8시간이 걸린다. 아직은 한계가 있다. 다시 말해 전기차가 기적의 기술은 아니라는 것이다. 다만 대도시에 적합한 기술이라는 것이 BMW의 생각이고 그래서 탄생한 것이 i 브랜드다.

 

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BMW는 i3 개발을 위해 전 세계 600만명 이상의 대도시를 선정해 각 분야 사람들과 인터뷰를 통해 원하는 것이 무엇이고 필요한 것이 무엇인지를 조사했다. 물론 그들과 같이 생활하면서, 같이 자동차를 타고 이동하면서 문제점을 파악하고 필요한 것을 찾아내는 방법을 동원했다. 그 결과 각 대륙과 도시별로 차이가 있다는 것을 알았다.

 

그러자 메르세데스 벤츠는 B클래스와 스마트에, 폭스바겐은 골프 E, 아우디는 e-Tron 하는 식으로 글로벌 메이커들도 기존 모델에 배터리 전기차 버전을 추가하기 시작했다. 그 과정에서 배터리 전기차는 전동화차라는 표현으로 바뀌면서 본격적으로 메이저업체들의 비즈니스로 자리잡기 시작했다.

 

이런 분위기에 맞춰 GM은  쉐보레 볼트(Volt) EREV에 이어 2016년 볼트(Bolt) BEV를 내놓았다. 볼트BEV는 EPA의 기준으로 항속 거리는 약 238마일 (383 킬로미터)에 달하며 EPA의 복합 연비 기준으로 환산하면, 휘발유 1갤런 당 119마일 (1리터당 50킬로미터)의 연비에 해당하는 배터리 전기차다. 볼트BEV는, LG전자의 베터리, 모터, 드라이브 유닛이 탑재된다. 미국시장의 경우 1월 1162대, 2월 952대, 3월 978대 등 매달 1,000대에 가까운 볼트EV가 현재 판매되고 있지만, 생산에 있어서 글로벌 시장에서의 수요를 따라가지 못하고 있는 상황이다.

 

쉐보레 볼트BEV는 차량의 하부에 배터리를 설치해 유연한 생산을 할 수 있도록 설계되었으며, 2 대의 가솔린차와 같은 조립 라인을 사용하면서 생산 비율을 조정해 연간 9만대의 생산을 목표로 하고 있다. 블룸버그(Bloomberg News)에 따르면 GM은 볼트 1대 판매 당 8,000달러에서 9,000달러 가까운 손실을 입고 있다고 전해진다. GM 측은 이에 대해 공식적인 답변을 하지 않았지만, GM이 볼트BEV를 통해 전기차 시장을 본격적으로 개척하고자 하는 의지를 엿볼 수 있는 부분이다.

 

배경은 환경과 에너지다. 흔히 말하는 완전무공해차의 필요성이 대두된 것이다. 물론 배터리 전기차는 에너지 생산과정부터 따지면(Well to Wheel) 완전 무공해차가 아니다.

 

그런데도 왜 배터리 전기차에 대해 자동차회사는 물론이고 각국의 정부까지 달려드는 것일까? 답은 지구촌 인구의 도시 집중으로 인한 대도시화다. 정부와 메이커의 입장은 각 나라에 따라 다를 수 있다. 경제적인 측면에서 돌파구로 내 세우는 경우도 있고 자동차회사가 없는 나라에서는 중소기업에게 상대적으로 진출이 용이한 전동화차 산업을 육성하고자 하는 경우도 있다.

 

여기에서는 자동차회사의 입장에서 살펴 보자. 현재 전 세계 인구의 50%가 인구 100만 이상의 대도시에 거주하고 있다고 한다. 1800년에는 고작 3%만이 도시에 살았다. 2030년에는 60~70%가 도시에서 살아갈 것으로 추정되고 있다. 새로운 도시화는 대부분 개발 도상국들에서 이루어지고 있다. 유럽 주요 도시 대부분은 규모가 유지되거나 축소되고 있다.

 

그런데 도시의 특성이 모두 같은 것은 아니다. 우선 미국의 LA는 도로조건이 좋고 대중교통이 별로 없어 자동차가 중요한 생활 수단이다. 런던은 도시 내로 진입하는데 혼잡세를 내야 하는 등의 특성이 있다. 일본 동경은 대중교통이 가장 잘 발달된 도시다. 지하철과 전철, 네트워킹이 잘되어 있어 개인 승용차의 중요성이 상대적으로 낮다. 18세부터 22세 사이의 청소년의 운전면허 소지 비율이 낮다는 것도 특징이다.

 

멕시코 시티는 바쁘고 정신이 없다. 때문에 안전이 무엇보다 중요한 요소다. 시민들은 뭔가 독립적인 공간을 필요로 하고 있다. 바르셀로나는 스쿠터와 택시 전용 차선이 있다. 중국 상해는 메트로폴리탄으로 지속가능한 인프라 프로젝트가 많고 광동성은 도시가 한창 건설 중이어서 각종 인프라도 동시에 만들어지고 있다.

 

문제는 급속도로 거대화되어 가고 있는 개발도상국 대도시들의 환경규제가 강화되어가고 있다는 점이다. 중국의 경우 100만명 이상의 대도시가 170개가 넘는다. 그 대도시 안에서의 교통과 환경을 차선책으로나마 해결할 수 있는 방법은 현재로서는 배터리 전기차나 연료전지전기차가 대안으로 인식되고 있다. 베이징의 독 스모그가 세계적인 이슈로 등장하면서 적어도 운행과정(Tank to Tire) 차원의 완전무공해라도 실현해 도시 환경의 악화를 막고자 한다는 의견이 강해지고 있다.

 

그러니까 기꺼이 배터리 전기차를 타는 것이 아니라 환경이 타지 않을 수 없게 하고 있다는 것이다.

 

여기서 짚고 넘어갈 것은 지구 인구가 2050년 100억까지는 일단 증가를 한다는 것이다. 때문에 자동차의 수요도 지금의 연간 8천 5000만대에서 2030년에는 1억 2천만대로 늘 것으로 예측되고 있다. 그 중 20%라면 2,400만대. 여기에서 글로벌 플레이어들이 중소기업 비즈니스인 배터리 전기차와 하이브리드카 등 전동화 사업에 뛰어든 이유가 나온다. 배터리 전기차의 비중은 훨씬 적은 5% 정도, 즉 600만대 전후로 추정되고 있다.

 

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오늘날 자동차 메이커들이 다시 전동화차의 개발에 관심을 보이기 시작한 데는  더 중요한 이유가 있다. 앞 선 칼럼에서 언급했듯이 가장 큰 것은 배기가스 저감이라는 규제 때문이다. 대표적으로 이산화탄소 배출저감과 미세먼지 배출저감에 대한 압박이 증가하고 있다는 점이다. 온실가스를 만들어 오존층을 파괴해 이상기온을 야기하는 주범으로 몰리고 있는 이산화탄소의 배출은 어떤 형태로든지 줄이지 않으면 안 되는 상황에 직면한 것이다. 물론 그 이면에는 그런 이산화탄소의 배출량을 제한하는 각국의 규제가 있다. 미세먼지는 석탄발전 등으로 인해 심각해 지면서 그 규제가 날로 강화되고 있다.

 

배터리의 수명 연장을 비롯한 성능의 향상도 주요한 요소이고 사상 최고의 가격이 계속되고 있는 석유문제의 심각성도 작용했다. 지금은 다시 저유가 시대로 돌아왔지만 한 때는 배럴당 200달러 시대를 준비해야 한다는 골드만삭스 등 투자은행들의 전망이 받아 들여지던 때도 있었다.

 

특히 미국과 일본을 중심으로 배터리 전기차의 판매가 증가한 것은 사회적 분위기 때문이다. 미국과 일본은 전동화차에 대한 국가나 지방 정부 차원의 지원이 가능하다. 한국도 정부의 지원이 시행되고 있다. 유럽은 그런 인식이 상대적으로 받아 들여지지 않고 있다.  

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