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전기자동차 혁명 : 새로운 시장을 열다

무라사와 요시히사

얼마전 미국의 자동차 회사 빅3사가 2030년 까지 미국의 전기자동차 연간 판매량을 50%까지 달성하는것을 목표로한다는 공동성명을 발표하였다. 물론, 트럼프에 비해 환경친화적인 바이든 대통령의 영향력을 무시할 순 없겠지만 세계가 친환경 에너지의 사용과 대체시스템에 몰두하고 있는 것은 분명하다. 이 중 가장 주목받는 것은 역시나 전기자동차이다. 우리가 한창 어렸을 적부터, 차량 2부제, 3부제 등 교통체증과 매연을 줄이기 위한 방식을 도입하면서부터 자동차로 발생하는 이산화탄소 양은 무시할 수 없을 정도로 친환경 세대로 넘어가기 위해서는 전기자동차의 도입은 필수적으로 대두되고 있다.

한 번씩 그런 의문점이 있다. 그럼 전기자동차는 기존의 내연기관 자동차에 비해서 얼마나 우수한 친환경적 특성을 가지고 있는지, 그 차이가 정말 어마어마할 정도인지에 대한 의문이다. 기존의 자동차는 가솔린, 디젤 등 기름을 주입하여 자동차 내부에서 에너지 변환을 통해 엔진을 구동시키는 방식이다. 하지만 이 과정에서 3~40%의 에너지 효율로 감소하게 되고, 변환된 에너지가 다시 구동장치에 전달되면서 추가적인 손실이 발생한다. 결과적으로 자동차 내부에서 발생하는 에너지 효율은 1~20% 수준이다. 반대로 전기차는 과연 어느정도의 효율을 보일까? 전기자동차의 경우, 배터리 탑재가 필수적이며 탑재된 배터리에서 출력되는 전기를 이용하여 엔진을 구동시킨다. 그 과정에서 어느정도의 손실이 발생하고, 내연기관과 마찬가지로 구동부분까지 전달되는 손실이 발생한다. 이 과정을 모두 합하면 자그마치 76% 이다. 즉, 자동차 내부에서 발생하는 에너지 효율면의 차이는 50% 이상이 발생함을 알 수 있다.

이렇듯, 자동차 내부에서 발생하는 에너지효율은 기존의 자동차와 전기자동차의 차이가 어마어마 하다는 것을 알 수 있다. 하지만, 만약에 실제로 각각의 자동차에 주입되는 에너지 형태에 따라 효율을 계산 해볼 필요가 있다. 기존의 석유의 경우, 시추된 석유의 정제과정에서 80% 정도의 효율을 가지고, 이러한 석유가 실제 자동차에 주입되기 까지의 효율이 98%이다. 즉, 지구의 석유로부터 자동차까지 주입되기 까지의 총 효율은 약 80% 이며, 이 값을 자동차 내부의 효율과 곱하게 되면 대략 16%의 효율이 나옴을 알 수 있다. 반면 전기자동차의 경우, 자동차 내부에서 효율이 굉장히 높음을 확인할 수 있었는데 기존의 석유 시스템에 비해 석유로 전기를 생산하는 효율이 33%이다. 또한 송전 과정에서 발생하는 효율이 90% 정도로 총 효율은 30%, 이를 자동차 내부 효율과 곱하게 되면 대략 20% 수준에 미치는 것을 볼 수 있다.

즉, 여기서 주목할 점은 총 에너지 효율을 비교하면 5% 남짓 차이밖에 발생하지 않음을 알 수 있다. 전기 자동차의 경우, 가장 에너지 손실이 높은 부분은 석유로부터 전기를 생산하는 것이다. 이 과정에서 대략 70% 정도의 손실이 발생하기 때문에, 전체적인 효율에 큰 영향을 미친다. 여기서 모든 효율이란 대부분 에너지 손실을 의미하며, 에너지 손실은 이산화탄소 배출량과 비례하다고 볼 수 있다. 이렇듯 전기자동차가 친환경 세대에서 제대로 자리매김 하기 위해서는 전기자동차 자체의 발전뿐만 아니라, 전기를 생산하고 송전하는 방식에 대해서 훨씬 효율적인 발전이 필요하다.

이러한 측면에서 전기자동차의 발전과 함께 대두되고 있는 것은 신재생에너지이다. 앞서말한 전기를 생산하는데 30%의 효율은 대부분 화석연료를 지칭한 것으로 여기서 발생하는 70%의 손실은 이산화탄소 배출량과 직결된다. 하지만, 신재생에너지는 천연가스, 풍력 등 에너지 손실은 화석연료로부터 발생하는 에너지 손실과 비교하여 더욱더 크거나 비슷할 수 있지만 여기서 발생하는 손실은 이산화탄소 배출량과 직결되지 않는다. 그렇기 때문에 우리가 다음의 친환경 세대로써 전기자동차가 자리매김 하기위해서는 자동차회사에서의 전기자동차 개발에만 주목해야할 것이 아니라, 이러한 기초적인 부분의 전기생산기술의 효율성에 더욱더 주목할 필요가 있다.