[문병도의 톡톡 생활과학] 전기차 시대 활짝 열렸다.

테슬라자동차는 세계 최고의 전기차 업체다. 미국 팰로앨토에 본사를 두고 있는 테슬라는 전 세계 20 여개 국에서 전기차를 팔고 있다. 한번 충전으로 426㎞를 달릴 수 있는 혁신적인 제품을 내놓아 ‘전기차의 애플’로 불리는 테슬라가 우리나라에 진출하기 위해 바쁘게 움직이고 있다. 테슬라는 이미 한국법인인 테슬라코리아 유한회사를 설립하고 국내에 전기차 출시를 저울질하고 있다. 최근 방한한 테슬라의 공동 창업자 JB 스트로벨 최고기술책임자(CTO)는 “한국 시장이 아주 큰 잠재력이 있다”며 “현실적으로 가장 빠른 시간 안에 (한국시장에) 출시하도록 노력하겠다”고 밝혔다. 테슬라의 한국 진출은 본격적인 전기차 시대의 도래를 알리는 신호탄이 될 것으로 예상된다.

전기차는 내연기관 없이 배터리에 저장된 전기의 힘만으로 이동하는 자동차를 이른다. 그런 만큼 운행 중에 환경 오염 물질인 이산화탄소를 전혀 배출하지 않는다.

독일의 카를 벤츠가 1886년 최초의 자동차인 ‘페이턴트 모터바겐’을 만든 뒤 가솔린이나 경유를 태우는 ‘내연 기관’이 130년간 차 역사를 지배했다. 하지만 환경오염에 따라 ‘탄소 감축’이 이슈로 부각 되면서 내연기관이 위협받고 있다. 유럽연합(EU)은 완성차업체가 EU 내에서 판매하는 차량의 평균 이산화탄소 배출량을 1㎞당 130g 이하로 정하고 있지만 2020년부터는 95g 이하, 2025년에는 75g 이하로 줄여야 한다. 미국은 2015년 평균 146g에서 2020년 113g 이하, 2025년 89g으로 감축하는 로드맵을 제시했다. ‘스모그 지옥’으로 불리는 중국도 2015년 159g 이하, 2020년 117g 이하로 급격히 낮춰 갈 계획이다. 한국도 현재 140g에서 2020년 97g 이하로 낮출 예정이다. 이 같은 기준을 맞추지 못하는 업체는 과징금이나 판매 제한 등 불이익을 받게 된다. 반면 친환경차는 보조금을 주며 보급 확대를 유도하고 있다. 하이브리드차(HEV)에는 100만원, 플러그인하이브리드차(PHEV)에는 500만원, 전기차(EV)에는 1,200만원의 보조금을 주고 있다.

때문에 완성차 업체들은 친환경 자동차 개발에 열중하고 있다. 자동차의 진화 단계에서 보면 ‘내연기관→하이브리드→플러그인하이브리드→전기차’로 친환경 수준이 높아진다고 볼 수 있다.

먼저 ‘하이브리드자동차(HEV)’는 전기 모터가 ‘보조 동력’의 역할에 그치는 자동차를 말한다. 전기의 힘을 적게 쓰는 만큼 배터리 크기도 0.9~1.8kWh로 작은 편이다. 모터도 소형이다.

지난달 현대차가 출시한 아이오닉을 포함해 많은 차가 이 방식을 사용한다. 아이오닉의 심장을 들여다보면 최대 105마력을 내는 ‘가솔린 엔진’이 바퀴를 구동한다. 기존 승용차처럼 기름을 태워 주행하는 원리다. 여기에 추가로 전기 모터 시스템을 장착해 바퀴를 움직이는 데 힘을 보탠다. 모터로만 43마력의 힘을 낸다. 이 같은 두 개의 심장이 배터리 충전·주행 여건에 따라 독자적으로 또는 교대로 바퀴를 굴린다. 그만큼 기름을 덜 먹기 때문에 연비(L당 22㎞)가 좋고 환경에도 기여한다.

플러그인하이브리드자동차(PHEV)는 말 그대로 외부의 전원에 ‘충전기를 꽂아서’ 충전해 사용할 수 있는 차량이다. PHEV는 배터리가 4~16kWh로 HEV에 비해 5배 이상 커지고 모터의 덩치도 불어난다.

지난해 7월 출시한 현대차가 소나타 PHEV는 156마력을 발휘하는 누우 2.0 GDi 엔진과 50kW의 전기모터를 갖춰 68마력의 출력을 낸다. 여기에 하이브리드 전용 6단 자동 변속기를 조합해 강력한 동력 성능과 부드러운 변속감을 구현했다. 9.8kwh의 고성능 배터리를 장착해 배기가스 배출이 없는 순수 전기차 모드만으로 약 44km를 주행할 수 있다.



반면 전기자동차(EV)는 엔진 없이 모터만으로 달리는 차량이다. 배터리는 10~30kWh로 HEV의 10~20배나 되는 대용량이다. 내연기관의 힘 없이 전기 모터로만 주행이 가능해 수십㎞ 이내 출퇴근용 운전자가 유류비 걱정 없이 차를 굴릴 수 있게 된다.



일본 닛산이 2010년 글로벌 시장에 내놓은 ‘리프’는 세계 최초의 양산형 전기차다. 지금까지 20만 대가 넘게 팔릴 만큼 인기를 누리고 있다. 나뭇잎(Leaf)에서 따온 이름답게 ‘배출가스 제로(Zero Emission)’를 자랑한다. 전기 모터를 통해 최대 109마력의 출력을 낸다. 한국 닛산 관계자는 “100% 전기차이지만 6기통 3.5L 가솔린엔진 수준의 가속력을 발휘하는 성능을 구현했다”고 설명했다.

완성차 업체들도 PHEV 및 전기차의 출시를 서두르고 있다.

현대차는 세계 친환경차 시장 2위 달성을 목표로 한 ‘비전 2020’ 전략 발표 후 내년부터 본격적인 전기차 제품군 양산에 돌입한다. BMW와 아우디, 폭스바겐 등도 내년부터 현재 보유한 모든 제품군에 PHEV나 전기차 모델을 개발해 출시한다는 계획이다.

전기차를 만드는 일은 쉬운 일이 아니다. 다양한 첨단 소재 및 기술이 필요하다. 먼저 전기차의 심장인 배터리 용량을 늘리는 게 쉽지 않다. LG화학과 삼성SDI 등 한국업체와 중국, 일본 업체들이 앞다퉈 고용량 배터리 개발에 올인하고 있다. 현재 한번 충전으로 600㎞ 까지 달릴 수 있는 배터리 시제품이 개발돼 있다. 영구자석도 마찬가지다. 그냥 놔두면 자력이 떨어지는 일반 자석과 달리 존재량이 적은 ‘희토류(稀土類)’ 광물을 사용해 효율을 높여야 한다. 희토류는 중국에 많고 가격이 비싸다.

하지만 전기차 보급에 걸림돌도 적지 않다. 우선 충전 인프라 부족이 문제점이다. 주유소 역할을 하는 충전소가 전국 곳곳에 설치돼야 하지만 아직 현실은 그렇지 않다. 여기에 한번 충전에 100㎞ 남짓 운행하는데 그치며, kwh당 200달러 선에 이르는 배터리 값으로 인한 비싼 자동차 가격, 누진제로 인한 비싼 전기세 등도 문제점이다.

하지만 이 같은 문제는 전기차는 업계의 기술 개발로 인해 빠르게 극복되고 있다. 업계 한 관계자는 “최근 등장하고 있는 차세대 전기차들의 주행거리가 500㎞까지 늘어나는 등 기술의 발전과 함께 구글·애플 등 신규 업체의 진입으로 전기차 시장은 폭발적인 성장이 예고되고 있다”면서 “폭스바겐 배출가스 조작 사태로 업체는 물론 국가 차원에서도 디젤차에서 PHEV나 전기차로 넘어가는 데 더 힘이 실리게 됐다”라고 말했다.

자동차의 진화는 계속되고 있다. 10년 후 과연 어떤 자동차가 나올지 주목된다.