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[오토저널] 전기, 하이브리드 승용 차량의 유럽 시장 동향

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글 : 오토저널(ksae@ksae.org)
승인 2018-06-12 11:10:56

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승용 차량의 전기차화(차량의 전기화)는 지난 15년간 급속하게 발전을 이루어 가고 있으며 현재와 미래의 차량 개발에 있어서 중요한 사항이라고 하겠다. 본 고에서는 전기, 하이브리드 차량의 종류와 유럽 시장의 동향을 알아보고 그에 따른 논의점들을 알아보고자 한다.

 

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<그림 1>은 하이브리드와 전기자동차에서 사용되어지는 배터리 용량에 따라 다음과 같이 마이크로 하이브리드부터 배터리 전기차량까지로 구별됨을 보여준다. 하지만 기존 내연기관 차량에 사용되던 12V 배터리를 사용하는 마이크로 하이브리드의 경우는, 순수 S&S(Start & Stop) 기능 외에 전기 모터를 통한 지원이나 제동 충전 등이 이루어지지 않기 때문에 엄밀히 하이브리드 차량 범주로 보기는 힘들다.


이보다 개선된 마일드 하이브리드의 경우는, 48V(0.4~ 1.0kWh) 이상의 배터리를 사용하여, S&S 이외에서 엔진 전기 구동(출발시), 내연기관의 부스팅 향상(가속시)과 에너지 회생(제동시)을 통해 기관의 효율을 증가시키고 연비를 향상시키는 방식으로써 가장 작은 정도의 전기차화라 하겠다. 풀 하이브리드의 경우는, 1.0~3.0kWh의 배터리를 사용하는데, 짧은 거리에서 최대 전기 전력으로 움직일 수 있는 기능과 내연기관과 전기모터의 효율적인 운용을 통해 마일드 하이브리드보다 한 단계 더 효율을 끌어 올린 방식이라 하겠다.

 

구성 방식과 시스템에 따라 직렬, 직병렬식, 병렬식 하이브리드 등 여러 종류의 하이브리드가 존재한다(Parallel, 세계 Parallel/Series, Power split, Series HEVs). 마지막 하이브리드 카테고리에서는 4.0~10.0kWh의 배터리팩을 가진 플러그인 하이브리드(PHEV)가 있으며, 충전을 위해 메인 전기 장치에 연결될 수 있는 것은 물론, 순수 전기모터 구동을 통해 많이 거리를 운전할 수 있도록 큰 용량의 배터리를 사용하는 방식이다.


순수 배터리 전기차량(EV)은 16~100kWh 크기의 배터리 팩에 에너지를 저장하여 전기모터를 통해 차량이 구동되어지며, 전기 배터리만을 통해서 운영되는 BEV와 운행거리를 개선하기 위해 소형 내연기관으로 배터리를 충전하는 방식의 Range Extender EV가 일반적인 전기차량이라 하겠다.
 


전기차화의 필요성, 연비 저감율과 추가 가격


10년전 유럽에 하이브리드 모델은 소개되었지만 당시 유럽에서 인기몰이를 하고 있던 디젤 모델에 밀려 고전했다. 그러던 중 2010년 이후 대기오염에 대한 국제적 관심이 높아지면서 그에 다른 각국에서 관련 규제를 강화하기 시작했고 디젤게이트로 디젤차에 대한 인기가 하락하면서 친환경차량에 대한 관심이 높아지고 있다.

 

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<그림 2>는 유럽 자동차 업체별 승용차량 이산화탄소 평균 발생율과 2021년까지의 저감 목표치를 보여준다. 자동차 업체들은 환경규제를 맞추기 위해 업체마다 여러가지 시나리오를 갖고 회사 정책을 결정하게 된다. 예를 들면, 적은 양이지만 많은 정도의 전기차화(Plug-in HEVs or BEVs) 차량들을 생산하여 전체 생산되어지는 차량들의 평균 이산화탄소 생성율을 줄이는 방법이나 또는 많은 양의 부분적 전기차화(Micro, Mild HEVs)의 생산을 추진하는 방법들이다.

 

새로 생산되는 차량들의 평균 이산화탄소 배출량을 줄이기 위한 유럽 연합과 유럽 업체들의 정책은 계속 진행되고 있다. 특히, 이산화탄소 저감을 2021년까지 95g/km(NEDC) 수준으로 낮추는 방안을 넘어서 2025년까지는 2021년에 기준치보다 15%(81g/km) 추가 저감과 2030년까지 30%(67g/km)까지 추가로 낮추는 방안을 추진하고 있다. 이를 볼때, 다가오는 미래의 강화되는 이산화탄소 규제를 위해서 전기차화는 필수 조건이라 하겠다.

 

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<표 1>은 기존의 가솔린 기관에 하이브리드 시스템을 적용했을때 예상되어지는 이산화탄소의 저감율과 배터리 기술 개발에 따라 예상되는 추가 가격(2017년과 2025년)에 대한 보고서이다. 이 보고를 기준으로 유럽의 이산화탄소 목표치를 고려했을 때, 2021년 전까지는 최적화된 가솔린엔진에 48V의 배터리가 장착된 마일드 하이브리드 차량이 주를 이룰 것으로 보이고, 2025년까지는 도요타 프리우스 같은 풀하이브리드 차량이나 디젤 마일드 하이브리드 차량이 많이 생산될 것으로 보이며, 그리고 2030년까지 또는 그 이후로는 더 강화되어질 환경 규제를 위해 더 많은 전기차화가 이루어질 것으로 예상된다. 승용차량이 순수 전기차량으로 대체되어져가는 변화 속에 근 미래에 내연기관과 하이브리드 차량이 어떤식으로 역할을 감당할지가 관심을 갖게 하는 부분이다.

 


유럽의 플러그인 하이브리드, 전기차량 시장 동향


<그림 3>은 세계 승용 자동차 시장의 동향과 예상치를 보여주고 있다. 이 보고에 따르면, 2025년까지 전기차화가 급속히 이루어져 단지 23% 정도의 차량만이 순수 내연기관을 갖는 차량일 것으로 보고 있다. 하지만 이는 제약적인 전기차화로 97%의 차량은 아직도 내연기관을 주동력원으로 사용하는 부분 전기차화 차량으로써, 단지 3% 정도 수준만이 순수 전기차량임을 보여주고 있다. 전기차화는 가속화되겠지만 순수 전기차량의 급속한 증가와 상용화에는 아직도많은 제약과 시간이 소요될 것임을 보여주고 있다. 이는 배터리와 전기 장비 생산기술과 아울러 전기차량 충전을 위한 인프라에 대한 사항들이 함께 고려되어야 하는 주요 사항이기 때문이다.

 
보고에 따르면 유럽의 전기차화 차량의 생산량은 계속적으로 증가하고 있다. 2007년부터 2015년까지 유럽에서 판매된 순수 전기차량은 73,700대, 플러그인(PHEV)과 레인지 익스텐드(Range extend EV)는 47,600대, 풀하이브리드는 196,000대이다(출처 : Just-auto). 유럽의 하이브리드 전기차 보급은 1.5%(2015년)으로 전체 차량 생산량에 비하면 미비하지만 점차 증가세를 보이면서 유럽 주요 도시에서 종종 하이브리드, 전기차를 볼 수 있는 수준까지 왔다고 하겠다.

 

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<그림 4>는 2017년초부터 5월까지 5개월간 유럽에서 판매 되어진 순수 전기차량과 플러그인 하이브리드의 시장 현황을 보여준다. 풀하이브리드의 경우는 도요타가 강세를 보이는 반면에, 순수 전기차량의 경우 프랑스에서 생산하는 Renault(Zoe), 독일의 BMW(i3)와 영국에 공장을 둔 Nissan(Leaf)가 강세를 보이고 있으며 플러그 하이브리드의 경우는 독일 자동차 업체가 전체적으로 강세를 보이고 있다.

 

 

 유럽의 전기차량 충전 인프라


최근 증가되는 전기차화의 추세에 맞춰 유럽의 전기차량 충전 장치 인프라 확보를 위한 대책 논의가 진행되고 있다. <그림 5>는 각국에 보유하고 있는 플러그인 또는 순수 전기차량 충전 인프라의 정도를 보여주고 있다. 대부분의 나라들, 특히 프랑스와 독일의 경우는 충전소 이외에도 많은 충전 플러그를 보유하고 있지만 실제 장거리 운행과 고속 충전을 위한 충전소의 보급은 아직도 부족한 실태라 하겠다. 프랑스의 경우는 전체 충전소 중에 단지 10% 내외 정도만이 22kW 이상의 출력 충전소를 보유하고 있고 이러한 실정은 다른 유럽국가들도 마찬가지 이다.

 

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<그림 6>은 보급된 전기차량과 충전소 인프라에 따른 충전소당 담당해야 할 전기차량의 수를 보여준다. 유럽의 순수 전기차 보급 상황이 1% 내외를 웃돌고 있음에도 이 전기차들을 감당할 충전소의 보급이 충분하지는 않은 실적이다. 특히, 15~20분만에 충전을 위한 고속 충전 시스템의 확보는 턱없이 부족한 상태이다. 앞으로의 전기차량의 증가를 위해서는 충전 인프라의 확보가 또한 중요한 변수라 하겠다. 급속 충전소를 늘리고 전기차 보급을 장려하는 것이 함께 되어야 하겠다.


이를 위한 에너지 업체들의 관심은 증가되어지고 있다. 예를들어, Royal Dutch Shell은 유럽 최대 전기차 충전소 업체인 뉴모션의 지분을 이수하고 현재 뉴모션이 보유하고 있는 유럽 25개국의 총 8만곳 이상 전기차 충전소 운영은 물론 기존 Shell 주유소에 추가 충전 시스템 운영할 계획이라고 한다. 이는 10개국의 80개 주유소에 평균 6대의 전기차 충전기(각 충전기는 현 산업기준인 50kW를 웃도는 350kW의 용량을 가진다) 설치를 포함하고 있다. 뿐만아니라 전기차량 충전소 확보를 위한 유럽연합의 노력도 볼 수 있는데, 오는 2019년부터 유럽에서 새로 건설되어지는 모든 주택은 전기차 충전소를 의무적으로 설치해야 한다.


늘어나는 전기차 판매에 힘입어 2023년까지 EU존 내 새롭게 지어질 건물의 주차공간 중 10%에 전기차 충전소를 설치해야 하는 규제도 연말까지 마련할 방침이다. 전기차 충전소의 확대는 주행 범위와 운행자의 편의를 높일 뿐 아니라, 전기를 다시 전력망으로 전달할 수 있게해 재생에너지와 시너지 효과를 낸다는 지적이다. 전기차 충전 시 하루종일 유럽 전력망에 에너지를 공급할 수 있게돼 해가 있고 바람이 불 때만 가능했던 재생에너지의 간헐성 극복문제에 도움이 될 것이라고 전문가들은 내다봤다.

 

반면 전기차의 증가가 오히려 대기오염을 높일 수 있다는 우려의 목소리도 주목해야 한다. 유럽환경청(EEA)은 “유럽에서 전기차에 대한 인기가 높아지면서 유럽 지역에 50개소의 대형 발전소 건설이 불가피하다”며 “석탄을 사용하는 화력발전소를 증설할 경우 대기 중 이산화황 오염 수준이 증가할 것으로 보인다”고 분석했다. 배터리로 움직이는 전기차는 휘발유나 경유를 사용하는 차량에 비해 질소산화물과 입자상물질, 그리고 지구온난화 주범인 이산화탄소 등 대기오염 물질을 훨씬 적게 배출하는 이점이 있다 그러나 대부분의 전기차 소요 전력을 화력발전소로부터 충당하는 폴란드 같은 나라의 경우(중국, 인도 등 대부분의 개발도상국가들) 석유로부터 전기차로의 전환에 따른 장점이 의문시된다.

 

전기차의 소요 전력을 청정에너지원으로부터 조달되어야 그 효과가 극대화될 것이며 그렇지 못하면 단지 오염원을 자동차에서 발전소로 바꾸는데 그칠 것이다.

 

글 / 원현우 (사우디아람코)
출처 / 오토저널 18년 2월호 (http://www.ksae.org) 

 

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