이우일 서울대 명예교수(차기 과총 회장)최근 지구온난화와 미세먼지 문제가 심각해지면서 이산화탄소(CO2)와 미세먼지 배출이 없는 전기자동차가 대안으로 떠오르고 있다. 그렇지만 전기차의 전면적 도입에는 아직 기술적으로 넘어야 할 산이 하나둘이 아니다. 전기차 도입과 관련된 문제는 크게 두 가지로 볼 수 있다.
첫째, 전기자동차의 핵심인 배터리 문제이다. 자동차를 움직이려면 에너지를 싣고 다녀야 하는데 전기차배터리의 에너지 밀도가 가솔린이나 디젤보다 월등히 작다. 예컨대 가솔린 1ℓ가 가진 에너지는 리튬이온배터리의 30배인 약 22㎏이 필요하다. 내연기관자동차처럼 한 번 충전으로 1,000㎞를 달리려면 1톤가량의 리튬이온배터리가 필요하고 그 배터리에는 리튬이 약 150㎏이 소요된다. 폐배터리 처리 문제는 차치하더라도 당장 리튬 조달이 문제이다. 리튬은 세계 매장량이 1,000만톤 남짓으로 그나마 남미·중국 등 특정국가에 집중돼 향후 수급에 어려움을 겪을 수 있다. 또 배터리에 필요한 금속인 코발트는 전 세계 생산량의 70%가 아프리카 콩고에서 생산되는데 이곳의 정정이 불안해질 경우 배터리 생산에 치명적일 수 있다.
지금 배터리 가격은 내연기관의 2배 정도인데 앞으로 크게 개선될 것으로 보이지 않는다. 전기차용 폐배터리에서 필요한 금속을 추출할 수는 있으나 경제성이 별로 없다. 도요타·현대차 등 글로벌 자동차사들은 배터리 전해액을 액체가 아닌 고체를 사용해 에너지 저장 밀도와 안전성을 대폭 증가시키는 전고체배터리 개발에 열을 올리고 있으나 성공 여부는 아직 미지수이며 성공하더라도 현재 에너지 밀도의 4배 정도를 한계로 보고 있어 전기자동차가 내연기관을 완전히 대체하려면 이를 뛰어넘는 혁신적 신기술이 개발돼야 한다. 혁신의 대명사인 다이슨이 전기차를 최근 포기한 것도 경제성을 해결할 기술 문제가 단기간에 해결되기 어렵다고 봤기 때문으로 알려졌다.
전기차의 또 다른 문제는 전력 공급이다. 지금은 전기차 숫자가 미미해 전력 수급에 큰 영향을 미치지는 않지만 본격적으로 전기차가 보급된다면 충전용 전력 수요가 급증할 것이 뻔하다. 만약 화력발전소를 건설해 늘어난 전력 수요를 충당한다면 1,000만대의 자동차를 전기차로 전환할 경우 예상되는 추가 전력설비는 1,000만~2,000만㎾로 100만㎾·용량의 대형 화력발전소 20개가 필요하다. 화력발전에서 전기를 생산해 충전에 이르는 효율은 대략 30~35% 정도로 잡을 수 있다.
내연기관 자동차의 효율은 운전조건에 따라 많이 달라지지만 하이브리드를 이용한 정속주행의 경우 30%를 상회할 수 있어 결국 효율 및 CO2 배출에서의 이득은 크게 많지 않다. 그래서 전기자동차는 무공해가 아니라 공해를 도심에서 발전소가 있는 지방으로 옮기는 것뿐이라는 비난도 있다. 발전을 신재생에너지로 한다면 달라질 수는 있지만 우리나라는 태양광·풍력에너지 자원이 풍부하지 않고 하루 중에도 시간에 따라 발전량이 크게 달라져 운용에 어려움이 있다. 또 자동차 생산에도 에너지가 소요되므로 주행에 필요한 모든 에너지 소요량을 따지는 전주기적 효율이 어떠한가도 고려해야 한다.
지금 세계에서 판매되는 자동차는 연간 1억대 정도이며 이 중 4%가 전기차이다. 전기차 점유율이 수십%까지 올라가려면 기존 장벽을 뛰어넘을 수 있는 기술개발이 선행돼야 한다. 전기자동차의 대명사인 테슬라는 틈새시장을 파고들어 특별한 고객층을 대상으로 하는 전략으로 투자 유치에서 큰 성공을 거뒀지만 자동차 판매로는 적자였고 지난해 3·4분기 흑자가 주요 뉴스거리가 될 정도였다. 전기차의 경제성이 아직 부족하기 때문이다. 우리도 과감한 CO2 감축 정책을 시행해야 하나 무조건적인 도입은 곤란하다. 하이브리드차량처럼 완전 전기차 시대로 가기 전에 필요한 기술도 고도화해야 한다. 우리의 산업 여건과 경제성·기술발전을 고려한 속도 조절이 반드시 필요하다.
