전기자동차가 물결을 이루고 있다. 쉐보레는 주행거리가 300km가 넘는(200마일) 볼트를 2016년 하반기부터 대량생산에 나선다고 예고했다. 테슬라는 모델 S와 X에이어 소형 세단 모델3를 3월중 공개할 예정이다. 전기차 본격 보급을 시작한 닛산은 60kW 배터리를 적용한 리프 2세대 모델을 2017년 출시한다는 목표다. 2세대 리프는 주행거리 200마일, 인센티브 적용후 3만달러 정도의 가격을 목표로 하고 있다. 한국에서도 현대차가 아이오닉 일렉트릭을 오는 3월 제주에서 론칭하며 전기차 대열에 본격 합류할 예정이다. 전기차는 조요히 하지말 거스를 수 없는 밀물처럼 우리 곁을 파고들고 있다. 오토다이어리는 6회에 걸쳐 전기차 특집을 연재한다.
<편집자 주>
자동차 패러다임의 전환 EV,
EV는 전기모터로 구동되는 운송수단을 의미한다. 그 의미를 확장하면 도로를 주행을 포함해 철로를 주행할 수도 있으며 하늘을 비행할 수도 있다. 우리가 늘상 이용하는 지하철이 그 한 예다. 하지만 지금부터 언급하게 될 EV는 선로주행과 하늘길을 주행하는 운송수단을 제외한 도로주행에 한정된 것(전기자동차)으로 다루고자 한다.
<사진 좌:GM 볼트(volt)에 사용된 영구자석모터, 우:LG화학의 자동차용 리튬이온 배터리셀>
모터는, 흔히 Electric Motor 또는 Traction Motor라고 부른다. EV는 차량을 움직이게 하는 모터와 그 에너지원인 배터리로 구분된다. 모터는 하나 이상일 수 있다. 프리우스 하이브리드를 비롯한 여러 차량들이 2개의 모터가 장착되어 있어 1개의 모터를 장착한 차량보다 더욱 효율적으로 운행할 수 있고 연비절감에 도움을 주게 된다. 여기에 기존의 내연기관의 엔진이 추가되어 바퀴의 구동을 돕는 하이브리드 방식의 자동차도 하나의 EV라고 할수 있다.
< 사진 :각종 EV, 시계방향으로 쉐보레 볼트(Volt), 토요타 프리우스, BMW i3, 쏘나타 PHEV, 아이오닉 하이브리드, 테슬라 모델S>
EV를 이해하는데 반드시 필요한 용어에 대하여 간단히 살펴보겠다.
HEV(Hybrid EV) – 하이브리드 자동차라고 불리는 것으로 국내에서도 많이 보급되고 있다. 현대기아자동차의 쏘나타하이브리드, K5하이브리드 등을 들수 있겠다.
PHEV(Plug-in Hybrid EV) – 플러그인하이브리드라고 불리우며, 전원을 집안의 전기소켓에 꼽듯이 충전케이블을 차량의 충전소켓에 꼽아서 배터리를 충전할 수 있는 하이브리드 자동차를 말한다. 대표적인 차량으론 현대자동차의 쏘나타 PHEV(쏘나타 플러그인하이브리드)가 있다.
BEV(Battery EV) – 순수전기차 또는 배터리EV라고 불리우며 내연기관인 엔진이 빠진 순수한 배터리만으로 주행하는 EV를 의미한다.
EREV(Extended Range EV) – 주행연장전기차라고 불리우고 국내에서는 운행되는 차량은 아직 없으나 해외에서는 BMW i3에 650cc 엔진을 추가하여 주행거리를 연장해서 사용하고 있다. 또 올해 국내에서도 쉐보레를 통해 EREV를 경험할 수 있을 전망이다. 곧 국내 출시를 앞두고 있는 쉐보레 볼트(Volt)가 바로 EREV중 하나이다. EREV가 HEV(하이브리드)와 다른 점은 배터리가 남아있는 동안에는 BEV로 동작하다가 배터리를 다 사용하게 되면 그 뒤부터는 엔진이 가동하여 배터리를 충전하고 충전된 배터리로 자동차를 구동하게 된다. 여기에서 엔진은 배터리를 충전하는 용도로만 사용된다.
그럼, EV의 종류에 따른 구분에 대해서 알아보기도 하자. 먼저, HEV(하이브리드자동차)는 순수하게 배터리로만 구동시킬 수 있는지의 여부에 따라서 Full 하이브리드와 Mild 하이브리드로 나뉘게 된다. 또 배터리와 엔진이 차량의 구동에 직접 개입하는지의 여부에 따라서 직렬, 병렬, 직병렬 하이브리드로 구분된다.
직렬 하이브리드(Series Hybrid) – 엔진은 발전기로 동작하여 전기에너지를 생산하고 이를 통해 얻어진 전기를 가지고 바퀴를 구동하게 된다. 따라서 2개의 모터가 사용되어진다. 위에서 언급한 EREV가 직렬하이브리드에 속한다고 말할 수 있다. 차량으로는 쉐보레 볼트(Volt)와 BMW i3 range extender가 포함된다.
병렬 하이브리드(Parallel Hybrid) – 엔진과 배터리 모두 바퀴를 구동하고 상황에 따라서 엔진만 또는 배터리만 바퀴를 구동한다. 전기모터가 바퀴를 구동하는 구동원으로 사용될 때는 배터리를 충전시킬 수가 없다. 국내의 차량으로는 쏘나타하이브리드와 K5하이브리드를 들수 있다.
직병렬 하이브리드- 직렬과 병렬의 장점을 모아놓은 방식으로 2개의 모터를 가지고 있으며, 상황에 따라 시스템은 바퀴를 구동시키면서 배터리에 충전도 시킬수 있다. 대표적인 차량으로는 토요타의 프리우스를 들수 있다.
간단히 하이브리드를 정리해보면, 전기모터로만으로 주행 가능 여부에 따라서,
– 풀 하이브리드(Full hybrid)
– 마일드 하이브리드(Mild hybrid)
엔진과 배터리가 차량의 구동에 관여하는 방식에 따라서,
– 직렬 하이브리드(Series hybrid)
– 병렬 하이브리드(Parallel hybrid)
– 직.병렬 하이브리드(Series-Parallel hybrid)
플러그인 하이브리드는 하이브리드(HEV)자동차에 플러그인(충전소켓)이 결합된 형태의 차량이다. 현재 국내제조사로는 유일하게 현대차가 쏘나타플러그인을 판매하고 있으며 곧 이어 기아차의 K5플러그인의 판매도 예정되어있다. BMW i8, 포르쉐 카이엔S E하이브리드 그리고 얼마전 판매를 시작한 아우디의 A3 스포트백 e-트론을 들 수 있다. 플러그인 하이브리드 차량이 하이브리드와 크게 구별되는 점은 하이브리드(HEV)자동차보다 더 큰 용량의 배터리를 탑제하여 전기모터만의 주행거리를 대폭 늘인 것이다. 그 예로, 쏘나타플러그인 하이브리드는 9.8kwh의 대용량 배터리 채택으로 엔진의 개입없이 약 40여 km 주행이 가능하다. 참고로 쏘나타 하이브리드에는 1.62kwh 용량의 배터리가 탑제되었다. 플러그인은 가장 순수전기차(BEV)의 가까운 차량이라고 말할 수 있다.
순수 전기차(BEV)는 말 그래도 순수하게 차량의 배터리를 에너지원으로 사용하는 자동차이다. 그 예로는 기아차의 쏘울EV, 레이EV, 르노삼성의 SM3 Z.E., 쉐보레 스파크EV, 바로 얼마전 2016 제네바모터쇼에서 공개된 현대차 아이오닉 일렉트릭을 들 수 있다.
수소연료전지차는 FCEV또는 FCV라고 불리운다. 현재 순수전기차와 더불어 미래의 운송수단이 될것이라고 예상되는 전기차이다. 알파벳의 FC는 Fuel Cell의 약자이다. 배터리와 비슷한 구조를 가졌지만, 다만 연료전지셀에서 전기를 발생시키기 위해 수소를 공급해주어야 한다는 점이 순수전기차와의 차이라고 말할 수 있다. 대표적인 차량은 세계 첫 상용화에 성공한 현대차의 투싼수소연료전지차와 일본의 토요타 미라아이다. 수소연료전지차가 순수전기차와 경쟁할 수 있는 이유로는 순수전기차의 최대 약점 중 하나인 배터리 충전시간에 기인한다. 아직까지 다양한 급속충전기술을 동원하여도 80%정도 충전하는데 빠르면 30분 또는 그 이상의 시간이 필요하다. 하지만 수소연료전지차가 수소를 충전하는 시간은 내연기관차량(휘발류, 경유차량)과 다를 바가 없다.
김기형 tnkfree@autodiary.kr