전기차의 정의와 분류, 탑재된 배터리에 대한 특성 정리

전기차는 점점 더 입지를 넓혀가며 이제 보편적인 차량으로 자리를 잡아가고 있습니다. 전기차의 정의와 분류, 탑재된 배터리에 대한 특성을 정리해보도록 하겠습니다. 

 

전기차의 정의와 분류

전기차의 정의 

전기차는 전기 모터를 통해 구동되는 차량으로 간단하게 정의할 수 있습니다. 간단한 정의와는 다르게 세부적으로는 여러 종류의 전기차들이 존재할 수 있는데, 전기차의 종류에 대해 정리해보도록 하겠습니다.

 

전기차의 분류

먼저 온전한 전기 모터의 힘만으로 구동하는 전기차가 있습니다. 이것을 배터리 전기차라고 합니다. 이외에 모터뿐 아니라 엔진을 같이 활용하는 전기차인 하이브리드 전기차가 있습니다. 또 하이브리드 전기차는 다시 두 가지로 분류할 수 있는데, 하나는 차에 탑재되어 있는 배터리를 외부 전력으로 충전이 가능한 형태인 플러그드 하이브리드 차량이 있을 수 있고, 외부 전력으로 배터리를 충전하지 않고 엔진의 힘으로 충전을 하는 하이브리드 차량도 있습니다. 또한 모터를 구동하는 전기를 배터리가 아닌 수소전지와 같은 연료 전지를 사용하는 연료 전지 차량도 전기차의 일종으로 구분할 수 있습니다. 

 

 

배터리 전기차의 특성

배터리 전기차의 핵심 부품, 배터리

배터리 전기차를 살펴보도록 하겠습니다. 테슬라를 포함한 세계적인 자동차 제조 업체에서 만들어지고 있는 배터리 전기차들은 다양한 모델들이 잇따라 출시가 되면서 점점 입지를 넓혀가고 있는 추세입니다. 전기차에 대해 이해를 하기 위해서는 먼저 전기차에 사용되고 있는 배터리의 종류와 용량 등에 대해 이해할 필요가 있습니다. 배터리의 용량을 말할 때 kWh라는 단위가 사용이 되고 있는데, 이 kWh는 에너지를 나타내는 단위입니다. 배터리의 용량과 전기차의 주행 가능 거리는 당연히 서로 비례하는 것을 확인할 수 있습니다. 배터리의 용량의 경우 작은 용량의 배터리는 22 kWh부터 많은 것의 경우 100 kWh까지 큰 폭의 차이를 가지고 있는 것을 확인할 수 있습니다. 이 배터리 용량에 비례하여 주행 가능 거리는 짧게는 129km부터 561km까지 거리의 영역으로 분포가 되어 있는 것을 확인할 수 있습니다. 

 

 

배터리의 효율성

kWh가 어느 정도 되는 양인지를 비교를 하기 위해서 지금까지 보편화된 차량인 내연기관 차량과의 비교를 해볼 필요가 있습니다. 휘발유 1l를 사용하여 발생시킬 수 있는 에너지는 약 10 kWh입니다. 경유의 경우에는 10 kWh보다 약간 더 많은 11 kWh 정도의 에너지가 발생한다고 알려졌습니다. 테슬라 s 모델의 경우 100 kWh 용량의 배터리를 탑재하고 있다고 합니다. 100 kWh의 용량의 배터리를 탑재한 테슬라 s는 약 561km를 갈 수 있다고 하는데, 이를 휘발유로 환산을 해서 알아본다면 약 휘발유 10L를 가지고 가는 것이라고 볼 수 있습니다. 그래서 L당 주행 가능 거리인 연비를 따지고 본다면 1L 당 56km를 가게 되는 것입니다. 내연기관의 평균 연비가 10km를 왔다 갔다 한다는 것을 생각해 본다면 이것은 기존의 엔진차에 비해 굉장히 높은 효율을 내는 차량이라는 것을 알 수 있습니다. 

 

배터리의 파워는 정말 효율적인가?

kWh라는 에너지 단위에서 h를 빼면 파워를 나타내는 단위가 됩니다. kWh라고 하면 1kW의 파워를 1시간 동안 사용할 수 있는 양이라는 표현입니다. 다른 말로 바꿔보면 1kW는 24 kWh의 에너지를 하루 동안 사용하는 정도의 파워를 나타나는 단위라고 생각할 수 있겠습니다. 

 

테슬라 모델이 휘발유로 친다면 1L 당 약 56km를 가는 것이라고 하였는데, 이것만 본다면 전기차가 엔진차에 비해 굉장히 많은 효율을 내는 것으로 보일 수 있습니다. 그런데 전체적인 효율을 알아보기 위해서는 배터리에 들어가는 전기를 휘발유에서 만드는 것이라거나 다른 방법으로 전기를 생산하는 근원적인 문제부터 생각을 해서 과연 전기차가 효율적인 것인가에 대한 문제를 더 깊이 고민해볼 필요가 있습니다. 

 

 

전기차의 또 다른 장점

일반적으로 발전 효율을 계산하고 엔진차가 이산화탄소와 같은 대기오염 물질을 만들어낸다는 생각을 하고 전기차는 엔진차에 비해 더 효율적이고 친환경적이라는 것은 보편적인 사실로 받아들여지고 있는 상황입니다. 게다가 엔진차는 여러 변속기나 부품이 많이 들어가게 되는 반면 전기차에는 이러한 부품들이 전혀 필요가 없기 때문에 차에 필요한 부품의 종류가 줄어드는 것도 전기차가 가진 큰 장점 중 하나입니다. 

 

전기차의 가장 큰 약점, 충전 인프라

하지만 전기차를 사용하는 데 있어서, 전기차가 더 많이 보급이 되고 일반화되어가는 과정에서 가장 큰 문제가 되는 것은 역시 전기차를 충전하는 것에 있습니다. 테슬라 s 모델의 경우 전기차에 탑재된 배터리를 정말 충전하기 위해서 약 11.5kW의 파워를 필요로 합니다. 11.5kW의 파워를 5시간 정도 지속적으로 유지를 해주어야 전기차 충전이 가능합니다. 충전을 조금 더 빠르게 하기 위해서는 차 한 대를 충전하는데 100kW가 넘는 파워의 전력을 필요로 합니다. 이 전력을 사용하면 30분 정도만에 빠르게 충전이 가능하지만 이러한 고속 충전 인프라는 아직 일반적으로 보급되지는 않은 상황입니다. 

 

전기차를 활성화 하기 위해선 충전 인프라 시설 구축이 필수적이며, 전기차가 엔진차처럼 길을 가자가 충전을 하는 개념이 아니라 시간이 충분할 때인 집이나 직장과 같은 곳에서 충전을 미리미리 해두는 것으로 인식을 변화해야 할 필요가 있습니다. 

 

 

전기차의 발전과정

전기차는 놀랍게도 1996년도에 GM에서 실험적으로 만들어졌다고 합니다. 당시에는 납축전지를 사용하여 만들었는데, 배터리의 무게가 차의 전체 무게에 절반에 해당할 정도로 무거웠다고 합니다. 그럼에도 불구하고 주행거리는 고작 90km 정도에 불과했습니다. 하지만 이후 리튬이온 전지 등 비슷한 무게에 비해 에너지 용량이 더 큰 배터리들이 개발이 되면서 GM 볼트의 경우 60 kWh의 배터리를 사용했음에도 불구하고 전체 차량 무게의 약 30% 수준이라고 합니다.