전기자동차

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파일:tesla_family.jpg

전기자동차 제조사 테슬라의 차량 라인업
1. 개요
2. 역사
3. 장점
3.1. 기동 관련
3.2. 적은 소음
3.3. 간단한 차량 설계
3.4. 주행 외 배터리 활용
3.5. 간편한 유지보수
4. 단점
4.2. 비싼 가격
4.3. 타이어 마모 논란
4.4. 고용 문제
4.5. 냉난방 문제
4.6. 기계식 주차 입고 불가능
5. 동력 공급 방법
5.1. 배터리 충전 방식
5.1.1. 장점
5.1.2. 단점
5.1.2.1. 비싼 배터리
5.1.2.2. 낮은 주행거리
5.1.2.3. 긴 충전시간
5.1.2.4. 충전 표준 및 송전망 용량 문제
5.1.3. 차량 충전 방식
5.3. 전차선 급전
6. 논란거리
6.1. 전기자동차의 친환경성 논란
6.1.1. 유로 7
6.2. 에너지 효율
6.2.1. 연비의 측정방법
6.2.2. 전기차가 더 효율적이라는 주장
6.2.3. 별 차이가 없다는 주장
6.3. 제조 및 폐기 과정에서의 환경영향
6.4. 화재 위험성 논란
6.5. 잘못 알려진 사실들
7. 향후 전망
9. 여담
9.1. 라디오 관련
9.2. 보조금 논란
9.3. 전기차와 변속기
9.3.1. 변속기 불용론
9.3.2. 변속기 유용론
10. 참고 문서
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1. 개요[편집]


/Electric vehicle (EV)

전기 공급원으로부터 충전받은 전기에너지를 동력원(動力源)으로 사용하는 자동차.[1]


2. 역사[편집]


파일:최초의 충전식 전기차.png
1881년 프랑스 발명가 귀스타브 트루베가 발명한 최초의 충전식 전기차 '삼륜자전거'
전기자동차 자체는 의외로 내연기관차보다 빠른 시기에 개발되었다. 1828년 헝가리 사제 아니오스 예들리크는 최초로 소형 전기차 모형을 만들었다. 1834년 스코틀랜드 발명가 로버트 앤더슨은 최초로 사람이 탈 수 있는 일회용 전기차를 만들었다. 그러나 전기 충전 기술이 없었기 때문에 실제로 이용 가능한 전기차는 납 축전지가 발명된 1859년 뒤에야 만들어지게 된다. 1881년 프랑스 발명가 귀스타브 트루베는 최초로 영구 사용 가능한 충전식 전기차를 시연했다. 심지어 100㎞/h를 세계 최초로 돌파한 것도 내연기관 자동차가 아닌 전기자동차였으며, 벨기에의 카미유 제나치가 만들었다. 그 유명한 페르디난트 포르쉐 박사 조차도 Egger-Lohner Model C.2 Phaeton이라는 전기자동차를 제작한 적이 있다.

전기자동차는 이때 당시 소소한 인기를 얻었다. 기술 한계상 '시끄럽고 더럽다'는 인식이 있었던 당시의 내연기관 차량들과 다르게 전기차는 나올 때부터 조용한 차량이었고, 특히 시동 과정에서 불편이 적다는 것이 큰 메리트로 작용했다. 아침에 출발하는 데 불 지피고 물 끓이느라 45분이나 걸렸던 증기자동차와, 시동을 걸기 위해 크랭크를 돌려야 하고 복잡한 기어 변속이 필요한 휘발유 자동차에 비해선 운전하기가 편리하여 내연기관 차량의 대안으로 주목받은 것이다. 처음엔 부유층 여성들을 대상으로 조금씩 팔리다 나중엔 뉴욕과 파리 등에 전기 택시가 대규모 도입되는 등 생각보단 이 때까지만 해도 내연기관 차량과의 판매 편차가 심하게 벌어지진 않았다. 19세기에서 20세기로 바뀔 무렵에는 이미 미국 도로를 달리는 모든 자동차의 1/3 이상이 전기 자동차였을 정도. 특히 1911년엔 오늘날에도 남아있는 미국의 자동차 기업인 GMC가 전기 트럭을 내놓게 되는데, 자동차라는 물건의 판매 대수 자체가 절대적으로 적었던 시절임에도 누적 판매량이 682대에 달했다.

그러나 당시의 전기자동차는 기술적인 한계로 인해 일정 수준 이상으론 성능 향상이 지지부진했고 점점 한계에 봉착한다. 가장 큰 문제는 배터리의 성능 부족이었다. 단위 부피당 용량이 적고 중량이 무거운데다 충전 속도도 느렸다. 배터리를 충전할 수 있는 전력 기반시설도 부족했다. 그래서 판매량이 늘어날수록 비싼 가격, 심하게 무거운 배터리, 너무 긴 충전 시간, 짧은 주행거리 등의 문제도 대두되기 시작했다. 결정적으로, 전기자동차가 비판에 휩싸인 사이에 내연기관 자동차들이 지속적인 개량을 통해 급속도로 치고 올라왔다. 1908년, 포드 모델 T와 같은 대량생산 내연기관 자동차가 등장하며 전기자동차와의 가격 격차를 더 벌렸고, 1912년엔 캐딜락이 전기 스타터를 최초로 개발/도입하며 당시 내연기관 자동차 운전의 가장 불쾌한 측면 중 하나를 제거함으로서 전기자동차 수요를 내연기관으로 일부 끌어들이는데 성공한다. 여기에 더해 도로 여건까지 나아지며 먼거리를 이동할 때 열차가 아닌 차를 타고 싶은 욕구가 늘어나게되는데, 텍사스에서 석유가 나오면서 경제성이 생기게 됐으며 석유라는 압도적인 성능의 연료를 등에 업고 빠르게 향상되는 내연기관을 쫓아가기에는 당시의 전기전자공학이 충분히 성숙하지 못했다.

결국 전기자동차는 경쟁력을 잃고 시장에서 사라졌다가 1990년 이후 내연기관 차량의 환경 문제가 대두될 때쯤에나 다시 주목 받게 되었다. 여담으로 1960년 이전의 대한민국운전면허 규정에는 전동기를 장착한 차량에 대한 규정이 존재한다.

현대적인 의미의 전기자동차는 2005년 이후부터 본격적으로 개발이 이루어지기 시작했는데, 21세기의 눈부시게 향상된 전력전자 기술과 우수한 반도체 등의 첨단 기술에 힘입어 내연기관 차량이 100년에 걸쳐 쌓아올린 내연기관의 성능을 고작 10년도 안 돼서 쫓아오는 데 성공했다.[2] 전기자동차는 더 이상 시기상조의 영역에 있지 않으며, 이에 따라 세계 전기자동차 시장이 급격히 성장하고 있고 전기자동차를 위한 전력 인프라가 구축 되고 있다. 물론 친환경 차량이라는 명목하에 탄소중립이 실현되지는 못했다는 점에서는 시기상조라 볼 수도 있지만, 여기서는 짧은 개발기간 대비 성능이 많이 발전했다는 의미이다.

전기차가 단 10년만에 급격한 성장을 이룬데에는 2012년 출시된 테슬라 모델 S의 대성공이 큰 공헌을 했다. 당시 전기차라 해봐야 주행거리가 100을 겨우 넘기는 소형전기차 밖에 없는 상황이라 발표 당시만 해도 비웃음 거리였으나, 뚜껑을 열어보니 내연기관차보다 더 빠른 무시무시한 성능이란게 밝혀지며 그야말로 자동차 시장의 판도를 완전히 뒤바꿔버렸다. 이로인해 모델 S는 자동차 역사를 바꾼 몇 안되는 자동차 중 하나로 인정받아 여러 매체에서 최고의 자동차 중 하나로 선정받았다. 기존의 전기차는 90년대 부터 본격적으로 연구되었다지만, 어디까지나 실험용, 연구용 딱지를 떼지는 못했고, 판매하는 차종도 주류는 아니었다. 기존의 전기차는 시장 경쟁력을 가지지 못했으며, 제조사들의 관심에도 뒷전이었다. 이는 테슬라 이전과 이후의 전기차 디자인을 보더라도 알수 있다. 테슬라 이전에는 기존 차체를 재이용 하거나 새로 만들더라도 디자인 감각은 떨어지는 물건들이 다수였으나, 테슬라 이후엔 본격적으로 세련된 자동차들이 나오기 시작하며 기존 브랜드도 진지하게 판매용으로 만든 차량들을 제조하기 시작했다. 이후 테슬라는 단순히 전기차 시대를 개막한 것에 그치지 않고 꾸준히 차를 개선시키며 판매량은 물론 현재 자동차 중에서도 세손가락 안에 꼽히는 극강의 성능을 자랑하는 자동차로 여전히 군림하고 있고, 충전소를 비롯한 기반시설 구축에도 많은 투자를 하고 있다.

기술발전 뿐 아니라, 각 국가의 정책 역시 전기차 시대를 불러오고 있다. 미국 캘리포니아 주와 유럽 각 국들도 2025~2040년 안에 내연기관을 퇴출한다고 선언했다. # 물론, e-Fuel바이오 에탄올 등 탄소중립에 가까운 대체 연료가 등장하면서 실제로 퇴출 가능할지는 회의적인 의견도 있으나, 이러한 선언이 나온다는 것 자체가 앞으로 국가가 나서서 내연기관에 규제 등 압박을 가할 가능성이 크기 때문에 기존 내연기관 자동차 회사들도 전기차 양산 계획을 가지고 있다


3. 장점[편집]



3.1. 기동 관련[편집]


전기차의 장점은 모터의 특성에 기인한다. 엔진은 구동력 변화를 위해 토크 컨버터를 이용하지만 이는 큰 동력 손실로 이어진다. 하지만 모터는 모터드라이버를 통하여 PWM제어를 통해 동력의 손실을 최소화하여 전달이 가능하다. 이 때문에 전기차의 경우 내연기관의 차량에 비해 큰 기동토크를 가지고 있으며, 정지시엔 전력소모없이 정지가 가능하다. 내연기관 차량의 정차시 소모되는 동력을 감소시키기 위해 ISG를 달아 정차시에 엔진의 동작을 최소화하거나 모터로 구동하는 하이브리드 차량을 개발하기도 하였다. 이러한 모터의 특성은 정차가 많은 도심주행에서 큰 장점이 된다.


3.2. 적은 소음[편집]


전동기는 내연기관에 비해 기계적인 구조가 매우 단순하고 폭발이 발생하지 않아서[3] 비교적 적은 소음으로 주행할 수 있다. 전기로 운행하는 지하철과 경유 기관차의 소음이 얼마나 차이가 나는 지를 비교해 보면 좋을 것이다. 너무 소음이 없다보니 주변에서 차량이 접근하더라도 보행자가 눈치채기 어려워 사고 위험성이 높아질 정도다. 그래서 세계 각국에서는 스피커를 달아서 저속[4]에서 가상 주행음을 내도록 되어 있다. 가상 엔진 사운드 참조.

고속에서는 아무래도 실내방음이 잘 된 내연기관 차량도 많고 바람이나 노면소음이 워낙 크다보니 큰 차이를 못 느끼기도 하는데 차이를 못 느껴도 이상한 건 아니다. 전기자동차도 엔진만 전동기로 바꾼거지 결국 바퀴 달린 자동차이므로 이런 차량 외적인 소음의 억제는 전기자동차에게도 똑같이 주어지는 숙제다.[5]


3.3. 간단한 차량 설계[편집]


내연기관은 갈수록 각국 정부의 환경 규제가 강화되고 있는데 차를 팔려면 소비자의 기대치를 충족시킬만한 연비와 성능은 달성해야 하므로 갈수록 내연기관의 구조가 복잡해지고 있다. 이로 인해 엔진설계와 제조기술이 아무리 뛰어나다 해도 배기가스 정화를 위한 부품이 많아지는 것은 어쩔 수가 없어서 점점 설계가 어려워지고 있고 친환경정책의 압박으로 인해 디젤차량의 경우 DPF나 요소수 등의 유지보수 비용도 점점 추가되어왔다.

반면에 전기자동차는 상대적으로 환경규제에서 자유롭고 동력변환 효율이 우수하며 공간은 훨씬 적게 쓸 수 있으므로 설계가 매우 자유로운 편이다. 제조사에 따라서는 아예 엔진이 들어가던 본닛에 트렁크마냥 수납공간을 추가하거나 안전 장치, 혹은 차체 강성의 추가 확보 등등 기존 내연기관 자동차에 비해 파격적인 설계를 내놓고 있다. 저상버스같이 높은 설계 난이도를 가지는 차량의 경우에도 엔진룸과 각종 동력전달 부품이 생략됨으로 인해 더 나은 설계를 할 수 있을 것이다. 또한 전동기의 가용 분당회전수범위가 넓어서 변속기를 아예 생략해버리고 구동축에 직접 박아서 기계 손실마저 최소화 할 수 있고 전동기를 2개 이상 넣는 경우도 흔하다. 아예 바퀴 한쪽에 모터 하나씩 리비안 모터 4개를 달아서 탱크턴이 가능한 차량을 구현하기도 한다.

전기자동차는 고효율 특성에 의해 배터리와 인버터 이외엔 많은 냉각을 필요로 하지 않아서 내연기관에게는 필수인 전면 라디에이터 그릴을 가질 필요가 없다. 이는 테슬라 차량들의 디자인에 반영되어 있다.


3.4. 주행 외 배터리 활용[편집]


현대 코나 일렉트릭과 기아 니로EV의 유틸리티 모드, 테슬라 차량의 캠핑 모드와 애견 모드가 이를 대표한다. 내연기관 자동차는 애당초 자동차 배터리 자체가 시동 및 내부 전자장비 외의 전원으로 쓰기에는 적합한 사양이 아니며 그나마도 지속 공급을 전제로 하지 않았다. 때문에 생각외로 용량이 작으므로 엔진을 켜지 않으면 순식간에 방전되기 십상이다. 그 큰 엔진을 고작 2~3마력(2kW)짜리 알터네이터 돌리겠다고 하루종일 공회전을 돌리기엔 매연과 소음을 감당할 수가 없으니 이마저도 쉽지 않다.

반면 전기자동차는 애초에 대용량 배터리를 기본으로 들고 있고 배터리들의 출력전압이 대부분 상용전원보다 높다보니 공회전과 매연 걱정 없이 대형 가전제품도 돌릴 수 있을만큼 넉넉한 220V 60Hz를 손쉽게 구현할 수 있다. 덕분에 전기자동차들은 큰 어려움 없이 거대한 보조배터리의 역할을 수행할 수 있다. 루시드가 양방향 충전을 지원한다고 하며, 현대차 그룹도 V2G(Vehicle to Grid)를 도입한다고 한다.


3.5. 간편한 유지보수[편집]


전기차 가격이 비싼 이유는 배터리의 비중이 매우 큰데, 대신 엔진 구조가 대단히 복잡한 내연기관차와는 달리 모터의 구조는 훨씬 간단하다. 전기차의 보닛에 공간이 남아도는 것이 그 증거다. 덕분에 내연기관차에 비해 교체해야 할 소모품이 매우 적어 정비비가 저렴하다. 또한 내연기관차 고장의 원인 중 하나인 진동 또한 훨씬 적어서 부품이 외부 원인 없이 자체적으로 고장나는 경우도 내연기관차에 비해 적다.

일단 가장 빈번한 유지보수인 엔진 오일과 오일 필터의 교환이 없다. 흡배기가 없으므로 흡기 필터의 교환 및 경유의 요소수를 포함한 배기 관련 관리도, 휘발유에 해당되는 엔진 플러그 및 코일 교환도 불필요하다. 변속기가 없기에 클러치 패드 교환도 없다. 물론 팬벨트, 가스켓, 캠체인 등의 교환도 없다. 냉각 계통도 내연기관에 비해 훨씬 단순하다. 브레이크액, 에어컨 필터, 워셔액, 타이어 관리는 내연차와 동일하며 전기차에 추가되는 것은 감속기 오일 뿐이다. 오죽하면 전기차가 보급되면 자동차 정비업계가 망한다는 소리까지 들릴 정도로 유지보수를 할 필요가 거의 없다.#

또한 전기차는 회생 제동을 적극적으로 활용하기 때문에 제동 관련 소모품의 교환 주기가 매우 길다. 특히나 회생 제동 브레이크를 잘만 쓴다면 브레이크 패드를 교체하지 않고 반영구적으로 사용할 수 있다는 말까지 나오기도 한다.#

완전히 저렴하기만 한 것은 아니고 사고가 나서 배터리에 문제가 생긴다면 배터리 가격이 비싼만큼 수리비도 많이 들어가고 전류가 흐르기 때문에 정비 난이도도 높다. 그래서 전기차의 보험료는 일반적으로 동급 내연기관차보다 비싸다.# 배터리의 성능 열화는 130만km 넘게 주행하면 겨우 10% 열화되는 수준이라서 보통은 사고가 나지 않는 한, 폐차할 때까지 배터리를 교체는 하지 않는다. 내연기관차도 마찬가지로 차량 가격과 사고 시 수리비가 비례하는데, 전기차는 그냥 차값이 비싸니 사고 시 수리비가 비싼 것이고 특별히 배터리가 있으니까 더 비싸다고는 보기 힘들다.

결론적으로 전기차라고 아무런 유지보수 없이 장기간 운용할 수 있는 것은 아니지만, 적어도 내연기관 차에 비하면 훨씬 쉽고 간단하다.


4. 단점[편집]


아래 언급된 문제는 배터리, 연료전지 등을 장착한 전기차의 공통적인 문제를 말한다.


4.1. 적은 전기차 충전소[편집]


내연기관 차량은 주유소가 길거리에 널려 있으며 주유도 쉬운 반면 전기차 충전소는 대중적이지 못하며 그 효과도 의문점을 사고 있다. 차종과 제조사에 따라 충전소의 상황이 다르다. 또한 단독주택의 비중이 높아 차주가 자비로 충전시설을 구축하면 그만인 구미권과 달리 한국은 공동주택 일변도라 충전소 설치는 물론이고 공용 충전소의 이용 문제로도 많은 갈등을 빚고 있다.

4.2. 비싼 가격[편집]


인프라 확충 및 보급률이 올라가면서 조금씩 저렴해지고는 있으나 내연기관, 하이브리드 자동차 가격만큼 떨어지는건 무리라는 전망이 많다. 획기적인 배터리 기술발전이 없는 한, 인산철 같은 배터리 소재 다분화로 가격하락을 유도하는 것에 한계가 있다.

기본적으로 동급 내연기관 차량 대비 50% 이상 가격이 비싸다.[6] 물론 전기차 보급을 활성화하기 위해서 정부가 보조금 및 세제혜택을 줘서 구매가는 다소 줄어들긴 하지만 그런 부분을 감안해도 실 구매가가 동급 내연기관 자동차 대비 10~20% 정도는 비싼 편이고 이 금액이라면 내연기관 자동차를 선택한다면 자동차 급이 달라진다,[7]

환경부에서는 수도권대기환경개선 특별법 관련하여 전기차 의무판매비율을 높이려 하고 있다. 의무판매비율을 달성하지 못하면 과태료가 부과된다고 한다. 사실 자동차 업체에서 전기차판매에 소극적인 이유 중 하나가 비싸고 수익성이 나오지 않기 때문이다. 미국이나 중국에서도 전기차 의무판매제도를 추진하고 있으며 유럽에서는 내연기관 판매 금지를 추진하고 있다. # 물론 현실은 시궁창으로 2020년이 다돼가도록 향후 20년 내 화석연료차 금지 전망은 0에 수렴한다. 일단 배터리 문제와 안전성 문제부터 해결을 해야 규제를 하든가 말든가 할 것이다.

중고차 감가상각은 '매우 좋다'는 평과 '매우 안 좋다'는 평이 공존하는데, 이는 보조금을 포함하느냐 포함하지 않느냐의 차이다. 중고 전기차는 보조금이 없으므로 신차 가격 대비 중고 가격이 상당히 저렴하지만 신차로 뽑을 때는 보조금을 포기할 일은 없으므로 보조금만큼의 감가가 상쇄된다. 심지어 판매 시기에 따라 보조금으로 감가를 메워 실구매가 대비 비슷하거나 오히려 더 높은 가격으로 팔 수도 있다. 차를 몰만큼 몰다가 팔고 돈을 버는 것으로 내연기관이나 하이브리드는 신차급을 바로 파는 게 아닌 이상 절대 도달할 수 없는 영역이다. 하지만 이는 보조금으로 인한 다소 기형적인 구조이므로, 보조금이 지속적으로 줄어드는 미래에는 어떻게 될지는 미지수인 상태다. 실제로 2016년식 아이오닉 일렉트릭은 보조금 포함 실구매가가 1600만 원이었는데 2020년 중고 시세도 1600만 원 가량이었지만 2020년식 전기차는 중고가가 그대로라도 실구매가가 올라 감가가 생겼다. 또한 이미 기본적인 구조는 자리를 잡을대로 잡은 내연기관 차량과는 달리 전기차는 한창 기술이 발전 중이므로 항속거리, 전장 옵션, 구동계 성능, 초고속 충전 가능 여부 등의 요소에서 신형 모델과 구형 모델의 차이가 커진다면 구형 모델은 일반 내연기관차와 마찬가지로 큰 감가를 피할 수 없을 것이다.


4.3. 타이어 마모 논란[편집]


가속무게의 영향으로 타이어의 교환 페이스가 가솔린차의 배 이상이라는 보고도 있다. 수리 전문점 'EV Garage Miami' 주임 기사인 Jonathan Sanchez씨가 The Miami Herald에 밝힌 바에 따르면, 전기차 관련 상담에서 가장 많은 것은 타이어에 관한 안건이라고 한다.#

타이어 교환의 빈도에 대해서는 내연기관 자동차의 4분의 1~5분의 1에 상당하는 8,000~1만마일(약 1.3~1.6만 km)로 타이어 교환이 필요한 케이스도 드물지 않다라는 증언도 있으며, 이 타이어 교환에 1,400~1,500달러(약 200만원)가 필요하기 때문에 금전적으로도 부담이 크다.

CBS 보도에 따르면 "보통 승용차로 비교하면 전기차는 가솔린 차량보다 500~800파운드(약 227~363kg) 무겁고, SUV트럭으로 비교하면 수천 파운드(약 1000kg 이상)도 무겁다"고 하며, 게다가 전기차는 발진 속도도 빠르기 때문에 타이어에는 큰 부담이 된다고 한다.

허나, 이건 난폭한 운전습관을 가진 개인 문제에 불과하다는 의견이 있는데 타이어 교체주기인 4만km까지 별 문제없이 타고 다니는 전기차 오너들이 대부분이기 때문. 실제로 해당뉴스를 접한 전기차 차주들은 "이게 무슨소리??"라며 황당하는게 전부다.


4.4. 고용 문제[편집]


전기차의 구조는 내연기관 차량에 비해 훨씬 단순하여 부품의 갯수와 생산 과정 또한 매우 줄어들었다. 이로 인해서 기존 자동차의 제조사는 물론 수많은 부품 협력업체 및 정비사들의 일감도 줄어드는게 확실시되어 노동자의 고용이 불안해진다. 물론 전력 인프라가 갖추어져 있지 않은 개발도상국에서 내연기관 차량은 한참 동안 생산될 것이다. 그러나 한국에서 조립생산을 하더라도 시간이 지나면 현지 공장을 운영하게 되고, 결국 한국에서 자동차산업에 종사하는 전체 노동자의 일자리는 줄어들 수밖에 없는 것. 특히 자동차 제조 강국 중 하나로 평가되는 한국의 경우 수많은 협력업체와 근로자들의 위기가 우려된다. 대다수는 전기차로의 산업 전환을 하지 못하고 있는 실정이다. 참고로 토요타가 하이브리드에서 전기차로 전환 못하는 이유라고 말했던 것이 고용감소 논리였다.#

현재 전기차 장려 정책을 가장 강력하게 펴고 있는 제주도에서는 이미 내연기관 자동차 수리센터의 폐업률이 급증하고 있다고 한다.#

2010년 이후 서울 카센터 1000개 줄어들었다.# 내구성도 높아졌고, 중고차 수출 늘었고, 추가로 디젤차 조기폐차도 영향이 있다. 전체 차량 대배 누적 등록 대수가 1.8%인 전기차로 인한 정비소 감소는 과장된 공포심이다. 전기차 수리 전환을 고려하지 않는 업체가 70.3%되어 고령화에 따른 거부현상으로 비쳐지고 있다.(쇼바, 로암, 어시스트암 등은 전기차에도 들어간다.)

4.5. 냉난방 문제[편집]


겨울에 일반 내연기관차량은 실내 난방에 엔진의 폐열을 사용하지만 전기자동차는 큰 발열을 내는 부품이 없어 폐열을 활용하기 쉽지 않다. 그래서 일반 전기 온풍기를 사용해야 한다. 전기 온풍기는 소비한 전력 만큼의 열만 발생시키기 때문에 효율이 매우 낮아[8] 전기차의 주행거리를 크게 줄어들게 한다.#

반면 난방에 전기 온풍기가 아닌 히트펌프를 사용하는 차량은 효율이 전기 온풍기만 사용했을 때 비해서는 높은 편이다. 그러나 혹한기에는 히트펌프의 효율이 떨어져 난방이 불가능하게 되므로 대부분의 전기차는 전기 온풍기를 여전히 가지고 있다. 또한 고급 전기차의 경우 히트펌프를 사용해 전장에서 발생하는 낮은 온도의 폐열을 흡수하여 재사용한다.

또한 전기자동차는 배터리 온도가 지나치게 낮을 경우 효율이 줄어들기 때문에 배터리에도 공조 덕트를 설치하여 뜨거운 바람이나 뜨거운 냉각수가 들어갈 수 있게 하여 배터리의 효율을 높인다.

마찬가지로 여름에 에어컨 작동시 전기를 많이 소모하기 때문에 주행거리가 많이 짧아지게 된다. 그래도 히터보다는 전력소모가 덜하다.

그래도 단점만 있는 것은 아니고 배기가스와 연료소모, 엔진의 내구성, 소음, 과열[9] 등의 문제로 공회전상태로 냉난방 장치를 오래 가동하기 힘든 내연기관 차량과는 달리 정지 상태에서도 배터리 용량이 바닥나기 전까지는 냉난방을 마음껏 할 수 있는 장점이 있으며 이를 이용해 쾌적한 차박을 즐길 수 있다.

사실 전기자동차 난방 문제는 일종의 조삼모사일 수도 있다. 사실 전기자동차는 변환 효율이 너무 높아서 폐열이 많이 안 나오는 것이다. 내연기관 자동차의 경우 원래부터 연료의 반 이상이 열로 버려지고 있었고, 이 열을 최대한 쓸모 있게 활용한 것이 난방이기에 연료소비 없이도 따뜻한 난방을 사용할 수 있다는 착각이 드는 것이다. 전기자동차는 난방을 켜면 난방을 튼 만큼 연료소비가 추가적으로 일어나지만, 엔진자동차의 경우 난방을 켜든 끄든 사실상 난방만을 위한 연료 소비가 상시 일어났던 것이다. 또한 여름에는 엔진열이 오히려 차량 안전과 내구성에 있어 별 이익이 없다.


4.6. 기계식 주차 입고 불가능[편집]


국내법상 기계식 주차장의 차량무게를 제한하고 있다. 중형은 1,850kg / 대형은 2,200kg으로 제한하고 있는데 전기차는 허용된 무게를 초과하게 되어 입고가 불가능한곳이 대부분이다. 관리자가 상주해 있는 주차장의 경우에는 전기차량이 보이면 입차를 거부하는 곳이 있으니 주의해야하며, 관리자가 없는 기계식(타워형) 주차시 반드시 입고 전 허용된 무게를 확인하고 입고를 해야한다.#

2023년, 무게 제한으로 인해 전기차량 소유자들은 타워주차장을 아에 사용하지 못해 불편을 겪고 있다며 정부는 기계식 주차장의 차량무게를 확대하기로 관련규정을 개정하겠다고 밝혔다.


5. 동력 공급 방법[편집]


특징에서 언급했다시피 현재 전기자동차가 넘어야 할 가장 큰 벽은 효과적인 전원의 구현이다. 전동기는 이미 지난 수십 년간 매우 높은 완성도로 충분히 성숙하였으며, 전동기 제어기술도 수메가와트급의 전동차까지 전자식 운용이 가능할 정도로 우수하다. 때문에 전기자동차를 분류하는 기준으로 전원을 뭘 쓰느냐가 가장 많이 사용되며, 경우에 따라서는 아예 이름까지 바뀌기도 한다. 대표적인 예시로, 수소자동차는 일반적으로 수소연료전지자동차를 말하는 것인데 이 수소연료전지 자동차도 수소를 전기로 바꿔서 그 전기로 모터를 구동하므로 결국 전기자동차의 일종이다.


5.1. 배터리 충전 방식[편집]


축전지에 전력을 충전해놓고 충전한 전력으로 차량을 운용하는 방식이다. 테슬라의 성공 이후 현재까지 상업화 된 전기자동차에 가장 많이 쓰이는 방식으로 전기차라고 하면 보통 이것을 지칭하는 경우가 대부분이다. 현재로서는 양산 가능성, 경제성, 대중성, 시장성이 가장 뛰어나 대세가 되었지만 축전지 급전도 다른 급전 방식들과 마찬가지로 물리적으로 보완하기 어려운 여러가지 단점이 있으므로 완벽한 대책인 것은 아니다. 하지만 축전지 급전 방식의 유행은 일시적일 수는 있지만 괜히 유행인 것은 아니며, 현재 가장 현실적인 대안이라는 점은 확실하다.


5.1.1. 장점[편집]


  • 충전 시점과 사용 시점을 다르게 할 수 있으므로 충전비용이 매우 저렴하다. 이 장점을 간과하는 사람들이 많은데 전기차 충전비용이 증가하는 가장 큰 원인은 전기가 가장 많이 소비되는 시간대에 단시간에 많은 전력을 충전에 쓰는 것이다. 왜냐하면 전력이 가장 많이 소비되는 시간대에는 안그래도 전력 예비율이 떨어지는데 전기자동차가 최대한 빠르게 충전하겠다고 전력을 왕창 당기게 되면 곤란하기 때문이다.

이런 상황에서 전기차가 활성화되면 발전 측면에서도 매우 이득이다. 일반적으로 심야에는 전력 수요가 급감하는데, 차량을 충전하기에는 좋은 시간대다. 소비자 입장에서는 저렴하고 효율적으로 충전을 할 수 있고, 생산자 입장에서는 잉여 전기를 활용할 수 있다는 장점이 있다.

  • 승용차 수준에서 고성능 차량을 만들기 용이하다. 리튬배터리의 전기적 특성과 방전 성능이 상당히 우수하고 출력밀도가 높아 병렬로 구성하여 대전류 출력을 내기 좋기 때문에 배터리팩과 모터 스펙을 적절하게 구성하면 저속에서 아주 극단적인 고토크 특성을 뽑을 수 있다. 그래서 마구마구 박아넣으면 배터리의 무게를 토크빨로 이길 수 있어서 스포츠카처럼 팍팍 쏴주는 차량을 만드는데 유리한 점이 있다. 일례로 테슬라 모델 S의 경우, 최상위 모델인 플래드는 가속 시 순간출력이 1,000PS을 상회하는 무시무시한 성능을 자랑한다. 다른 예로 테슬라의 사이버트럭 최고사양 모델은 픽업트럭 체급인데도 시속 60마일까지 2.9초라는 무시무시한 가속성능을 자랑한다. 다른 방식은 이정도 사양을 뽑기가 매우 어려운 게, 하이브리드 차량은 축전지 체급이 안되고 수소차량은 순간적으로 고출력을 낼 때 수소를 끌어오는 시간이 걸리는 데다 저정도의 대전류 사양은 연료전지를 차량에 넣을 수 있는 사이즈로 만들 수가 없다.

  • 대중성이 좋고 보급이 쉽다. 전기는 말 그대로 어디에서나 쓰기 때문에 대한민국 구석구석 어딜 가더라도 대부분 사람 사는 곳은 전력망이 있다. 축전지 충전이 필요하면 이 전력망에다 빨대 꽂듯이 충전소를 설치해서 쓰면 되므로 수십 억짜리 대형 충전소가 필수인 것도 아니고 동력을 수송하고 분배하기 위한 인프라도 필요하지 않다. 축전지 방식은 전기 자체가 이미 눈 앞에 있다는 것을 활용할 수 있다는 점 - 하다못해 비상용 충전기로 220V 충전이 가능하다는 점에서[10] 이 역시 매우 큰 강점이라고 볼 수 있다.

  • 축전지는 예전부터 각종 산업과 가정에 대량으로 양산되어 사용되고 있었기 때문에 연료전지보다는 양산 가능성과 경제성 등의 사정이 비교적 나은 편이다. 테슬라가 맞춤형 배터리 팩을 사용하지 않고 기존에 사용되던 산업 표준의 18650 배터리를 사용한 가장 큰 이유이기도 하다. 전기차의 미래와 판매가 불투명하던 시절엔 전용 배터리 팩 주문을 사전에 충분히 넣을 수도 없어 판매가 성공했을 때 갑작스런 증산도 어렵고 판매량이 추락했을 때 과잉 생산된 배터리 팩 및 증산 라인의 처리도 문제가 되지만 산업 표준의 18650 배터리는 비교적 수급이 쉬운데다 완성차 생산 및 판매와 상관없이 대량으로 선행 생산해도 전세계에서 수요는 늘 발생하기 때문에 악성 재고의 문제에서도 자유롭다.

  • 차량에 탑재된 대용량의 배터리를 일종의 전력 저장 장치로 활용할 수 있다. 심야 시간대에 충전한 뒤 전기 사용량이 높은 시간대에 전기자동차의 배터리에서 전력을 끌어다 쓸 수 있다. 또한 차량의 배터리를 보조 배터리처럼 활용하여 각종 전자제품 등 외부 부하를 구동하는 데 사용하는 것도 가능하다. V2L 문서 참조.

  • 안전성이 비교적 좋다. 흔히 엔진이 들어가는 차량 앞부분이 완전히 비어 있어 충격시 완충구간이 넉넉한데다, 무거운 배터리를 바닥에 깔면 무게중심을 많이 낮춰서 전복사고 등의 위험을 크게 줄일 수 있다. 테슬라 모델 X의 테스트 영상을 보면 옆으로 90도가 넘어가도 전복되지 않고 원래 위치로 돌아온다. #


5.1.2. 단점[편집]


대부분 전기차는 배터리기반으로 배터리의 주요 특성에 의한 문제가 주로 발생한다. 배터리의 주요 단점으로 가격, 무게, 낮은 에너지밀도[11], 특히 리튬이온배터리는 열폭주 현상이 발생하기도 한다.

5.1.2.1. 비싼 배터리[편집]

  • 연료전지에 비해서는 양산 가능성과 경제성 등의 사정이 비교적 나은 편이지만, 내연기관과 비교한다면 축전지는 가격이 매우 비싸고 단가절감도 어렵다. 리튬의 매장량과 수요공급의 불균형이 예상되는 만큼 향후 수십년간 배터리의 가격의 안정은 불투명한 상황이다. 리튬배터리에 사용되는 각종 원료가 고갈이나 공급부족이 우려되고 있다.[12] 리튬의 경우 빠르면 2020년대에 육지자원이 고갈되어 높은 폭의 가격 상승이 예상되고 있으며, NCM(3원계)에 들어가는 코발트콩고민주공화국에 생산량이 집중 되어 있어서 콩고의 불안정한 정치 상황에 맞물려 수급이 끊길 위험이 크다. 코발트는 니켈과 구리 생산 시에 부산물로 얻어지므로 고갈 걱정도 없고 들어가는 양도 적지만 애초에 생산량이 너무 적고 비싸기 때문에 문제가 생길 경우를 대비하기 위해 코발트 비축이나 사재기 등이 발생하고 있다. 이 때문에 현재 배터리 개발에 있어 최주안점 중 하나가 코발트 비율 감소에 있고 실제로 계속 줄어들고 있다. 또한 아프리카의 후진국 문화 특성상 여전히 희토류 광물 채굴작업에 아동노동력 착취가 만연하며, 리튬과 마찬가지로 전기차의 수요가 증가함에 따라 그 심각성은 더욱 가중되고 있지만, 우리는 마땅한 해결책이 없다. (선진국은 아프리카 어린이들의 인권보다 당국의 경제발전이 최우선 과제임이 당연하기 때문이다.)[13] 테슬라의 경우 기존 모델 S/X에서 사용되던 18650 배터리는 차량 1대당 코발트가 대략 11kg 정도 사용되었지만 이후 동일한 용량에서 코발트를 7kg까지 줄이는데 성공했고 모델 3에 채용된 새로운 2180 배터리에서는 코발트가 차량 당 4.5kg밖에 사용되지 않는다. 궁극적으로는 코발트를 전혀 사용하지 않는 배터리까지 목표로 하고있는 듯 하다. 테슬라는 2019년에 맥스웰 테크놀로지를 인수했는데, 이 회사가 보유한 핵심 기술 중 하나가 코발트를 사용하지 않는 배터리 기술이다.

  • 고전압 배터리 시스템의 가격이 비싸다. 차량 하부에 장착되는 특성상 하부에 심각한 손상이 발생된다면 일반 수리 라인에서는 수리를 못하게 설계가 되었고[14] 오로지 배터리 시스템을 통째로 교체해야 한다. 최근 출시된 차량 기준으로 배터리 시스템만 약 아이오닉 5 기준 2400만원에서 eG80 전기차 기준 3300만원대로 높게 형성되어있다. 문제는 배터리 시스템 내부의 단품[15] 까지 판매하는 것이 아닌, 배터리 시스템 자체만 어셈블리 형태로 판매 및 공급하고 있기에 비용이 매우 비싼 편이다. 이러한 문제로 전기차 배터리 전용 보험도 나왔을 정도이고. 그리고 소비자가 수리할 수 있는 권리가 강한 나라(미국 등)에서는 매우 비판적인데. 메이커들은 안전을 명분으로 수리자료를 안주고 있고 소비자들은 폭리를 취한다고 하는 입장이라. 자동차 메이커 vs 소비자 간의 싸움이 현재진행중이다.


5.1.2.2. 낮은 주행거리[편집]

모터자체의 에너지 효율은 내연기관에 비해 매우 우수하나 배터리의 에너지 저장밀도는 휘발유, 경유에 비해 매우 낮다. 20년 이후 한번 충전으로 500Km가 가능한 Long Range모델들은 기본 모델에 비해 더 큰 배터리를 장착하여 주행거리를 증가시켰다. 그에 비해 아반떼, 그랜저 같은 내연기관 차량은 기본적으로 700km 주행이 가능하고 하이브리드는 최대 1000km까지 가능하다. 짧은 주행거리로 잦은 충전소 접근이 요구되어 운전자의 피로감을 증가시킨다.

5.1.2.3. 긴 충전시간[편집]

고용량의 축전지를 빠르게 충전하기 위해선 그만큼 짧은 시간 동안 큰 전력을 투입해야 하는데 물리적으로 제한을 가진다. 일반적인 내연기관 차량의 경우 연료가 다 떨어져도 국내 곳곳에 산재하는 주유소에서 단 2~3분만에 연료를 만땅으로 채울 수 있어 애시당초 주행 거리나 연료 잔량을 크게 걱정할 필요는 없다. 그러나 전기자동차 급속충전계의 선두를 달리는 테슬라 수퍼차저도 250kW/h 충전으로 모델3의 배터리를 5% → 55%로 충전하는데 15분이나 걸린다.# 더군더나 이 속도도 충전속도가 가장 빠른 구간에 한하며, 이후부터는 배터리 보호를 위해 충전 속도가 산술급수적으로 느려진다.[16] 즉 급속충전을 해도, 일반적으로 0%→80%까지 충전하는데에 약 1~2시간이 소요되고, 나머지 80%→100%까지 충전하는데에도 약 1~2시간, 즉 완충까지 3~4시간이 걸린다고 보면 된다.[17]

초고속 충전의 문제는 리튬이온배터리의 성질에 의한 것으로 충전하는 동안 발생하는 열, 분리막의 절연파괴, 접촉저항 등의 이유로 충전속도가 제한된다. 리튬이온배터리는 고속으로 충전시 열폭주 현상이 발생할 수 있다. 전고체 배터리는 덴드라이트[18] 이슈가 해결될 것으로 보이지만 아직 연구단계에 머물러 있다.

F1 경기에서 타이어를 교체하는 것마냥 아예 축전지 자체를 통으로 갈아끼우는 방안도 연구되고 있지만 배터리 사이즈나 전원 사양의 규격화 같은 까다로운 조건이 필요하기 때문에 충전식보다 시장규모가 작다. 하지만 작은 크기의 전기스쿠터, 자전거에 많이 채택되고 있다.
전기차는 테슬라에서 배터리팩 내구성의 약화와 충전소 크기의 비대화 등의 이유로 인해 안전과 효율성이 낮다고 판단하여 폐기되었다. 반대로 중국의 전기차 제조사 니오(NIO)에서 스왑스테이션을 설치하여 운영하고있다.##

축전지도 정상적으로 작동할 수 있는 수명이 있어서 오래 쓸수록 열화되어 용량이 점점 떨어진다. 이는 안 그래도 중요한 항속거리를 감소시키는 요인이 되는데 업체들은 이를 배터리 수명 보증제도를 강화하는 방향으로 해결하고 있다. 완성차 업체별로 배터리 보증기간이 다르지만 기본적으로 차량 구입 후 8~10년, 주행거리 기준 16만~24만 ㎞이다. 그러나 축전지 수명 이슈는 미국에서 실증적으로 큰 문제가 되지 않음이 증명되고 있는데, 충방전 사이클이 휴대폰 같은 것에 비해 워낙에 길기 때문이다. 의외로 축전지 성능이 80%가 되기 전에 먼저 자동차를 기변하게 될 가능성이 크다. 그리고 예상수명이나 출력도 배터리 온도에 따라 달라지는데 영하나 고온의 온도에서 전기자동차가 작동하거나 격납(특히 고온)하면 축전지 수명이 줄어들거나 축전지 폭발 가능성도 있다 (보통 전기자전거 축전지 폭발사고는 축전지 과부하로 인한 온도 때문에 폭발사고가 날 가능성이 높다). 거기에 기존의 전해액 대신 솔리드 스테이트를 사용한 배터리는 더욱 빠른 충전에도 높은 안정성을 보장하기에 축전지의 미래가 될 수 있다.


5.1.2.4. 충전 표준 및 송전망 용량 문제[편집]

아무리 배터리 기술이 발달한다 하더라도 대용량의 배터리를 충전하는 경우, 배터리 용량에 상응하는 엄청난 전력 수요를 감당할 수 있는 충전 설비 및 송전망 인프라가 필수다.

테슬라 수퍼차저 v3의 경우 개별 라인당 최대 250kW/h를 공급하고, 수퍼차저 스테이션은 전력망(한전 등)으로부터 350kW의 전력을 받아온다. 누전 차단기의 차단기 전류량이 약 11kW(220V 50A 기준)인 점을 생각해보면, 일반 가정의 전로로는 감당하기 힘들다. 따라서 전용 전로를 설치해야 하지만 증가하는 전기차에 비해 전력 공급망 확충은 미흡한 상태다.#, ##

5.1.3. 차량 충전 방식[편집]


파일:전기자동차 급속 충전 방식.jpg
완속 충전 방식은 한국, 미국, 일본이 최고 7kW의 용량인 5핀 Type 1 방식으로 통일되었지만[19] 급속 충전 방식은 DC 콤보, DC 차데모, AC 3상, 수퍼차저, 9핀 등 여러 가지 방식이 난립해 있는 상황이다. 각기 다른 충전방식을 사용하기 때문에 전기차 급속 충전소 확대에 걸림돌이 되고 있다. 위 사진의 급속 충전소에서도 한 곳에 3개의 플러그를 구비하고 있기 때문에 급속 충전소 가격이 비싸지고 비효율적이다. 급속 충전소에 갔는데 전기차에 맞는 플러그가 구비되어 있지 않아 충전을 못하는 경우도 발생하니 주의해야 한다.

한국에서는 DC 콤보의 전파 간섭 등의 이유로 DC 차데모와 AC 3상을 주로 사용했으나, 미국과 유럽 등이 DC 콤보를 표준화하려는 움직임을 보이자[20] 2016년 12월 한국 국가기술표준원에서 DC 콤보 1을 통일 기준화하였다. 다만 그 이전에 만들어진 한국의 전기차 급속 충전소는 차데모 방식이 많으므로 DC 콤보1을 사용하는 전기차라도 급속 충전소에 가기 전에 이를 확인해 보는 것이 좋다. 참고

  • 북미충전표준 (NACS, North American Charging Standard, 테슬라 충전 방식)
테슬라 차량과 테슬라 수퍼차저에서 채택한 방식. 초기에는 테슬라 독자 방식이었지만, 테슬라의 차량 판매 점유율 상승에 더해 테슬라 수퍼차저도 60%를 넘는 급속 충전 점유율을 차지하면서 여러 기업들이 도입을 추진하고 있고, 테슬라 또한 규격을 오픈소스로 만들고 이름을 NACS로 바꾸는 등 표준화에 적극적으로 나서면서 북미 표준 규격으로 채택이 유력해진 방식이다. 포드가 2024년, GM이 2025년부터 테슬라 방식을 따르기로 계약했고#1, 현대자동차까지 2024년 말부터 북미 판매 차량에서 NACS를 채택하기로 하는 등#2 규격 채택과 표준화 작업이 빠르게 진행되고 있다.
145kW의 충전 속도를 지원하는 V2와, 250kW 충전을 지원하는 V3 충전기가 혼재되어 있다. V3 충전기를 사용하더라도 모든 차량이 250kW 충전을 할 수 있는 것은 아니며, 모델 3모델Y는 연식에 상관없이 모든 차량이, 모델 S테슬라 모델 X는 2021년 이후에 생산된 차량에 한해서 최대 속도를 지원한다. 흰색과 빨간색의 테슬라 충전소(Supercharger)에서 볼 수 있다. 테슬라 차량이 여기서만 충전 가능한 것은 아니고, 어댑터를 사용하면 DC 콤보, DC 차데모, 5핀 완속 충전기를 사용할 수 있다. 적용 차량: 테슬라의 모든 차량. 2024년부터 출시되는 포드의 일부 차량, 2025년부터 출시되는 GM의 일부 차량, 2024년 말부터 북미에 판매되는 현대자동차의 차량 등.

  • DC 콤보 (CCS, Combined Charging System)
AC와 DC가 결합되여 급속과 완속 충전을 충전구 하나에서 모두 사용할 수 있다. 위에 둥근 원처럼 생긴 단자 부분이 완속 충전을 하는 AC, 아래에 옆으로 길면서 둥근 부분이 급속 충전을 하는 DC이다. 적용 차량[21]:현대 아이오닉 5, 기아 EV6, 쉐보레 스파크 EV, 쉐보레 볼트 EV, 현대 아이오닉 일렉트릭 2017년형~, BMW i3, 현대 코나 일렉트릭, 기아 니로 EV, 기아 쏘울 부스터 EV, 봉고Ⅲ EV, 포터Ⅱ 일렉트릭, 기아 레이 EV 2023년형~ 등.
  • DC 콤보 1: AC 부분 5핀 단상. 미국·캐나다 등 북미에서 미국자동차공학회 표준(SAE)으로 채택된 방식이다. 한국 국가기술표준원에서 기준화된 방식이기도 하다. 2019년 현재 한국에서 보급되는 전기차 중 급속 충전이 불가능한 초소형 전기차나 독자 규격을 쓰는 테슬라를 제외하면 대부분 DC 콤보 1을 사용하고 있다.
  • DC 콤보 2: AC 부분 7핀 3상. 유럽에서 주로 사용하고 있는 방식이다. 그 외에도 대만, 뉴질랜드 등에서도 사용한다. 테슬라도 유럽에서는 이 규격을 사용한다. 국내에서는 대형 전기버스 등에서 사용하고 있다.

  • AC 3상
유럽 완속 충전방식으로 최고 43kW의 용량인 7핀 Type 2 방식이다. DC 콤보 2의 완속 충전용 AC 단자와 동일한 규격이다. 중속충전까지 대응할 수 있지만 한국에서는 급속충전기에서 중속충전을 하는 어이없는 상황이 발생한다. 적용 차량: 르노삼성 SM3 Z.E.(7핀) 등.

  • AC 단상
한국·미국 완속 충전방식으로 최고 11kW의 용량인 5핀 Type 1 방식이다.

  • DC 차데모 (CHAdeMO)
주로 토요타, 닛산자동차 등 일본 자동차 회사에서 밀고 있는 방식. 완속 충전을 위한 충전구가 따로 필요하다. (완속은 5핀 사용) 적용 차량: 기아 레이 EV 초기형, 기아 쏘울 EV(PS EV)[22], 현대 아이오닉 일렉트릭 2016년형, 닛산 리프 등.

  • 중국 GB/T 20234
BYD 등지에서 사용하는 중국 표준 방식이며 9핀이다. 급속만 가능하므로 차데모처럼 완속 충전구가 별도로 필요하다. 완속은 7핀을 사용하는데 유럽 방식과 모양은 똑같지만 차량쪽 커넥터 암/수가 반대라서 호환되지 않는다.


5.1.4. 태양전지 급전[편집]


영어로는 Solar car. 이름 그대로 태양전지를 붙여, 차에 닿는 태양빛으로 만들어진 전기를 동력으로 삼는다. 최초의 개발은 1955년 제너럴모터스가 개발한 '썬 모바일'이나, 이것은 사람이 탑승 불가능한 40센티미터 크기의 작은 것이고 사람이 탈 만한 수준의 것은 1962년에 처음 나왔다. 호주에선 1987년부터 월드 솔라 챌린지(World Solar Challenge)란 이름으로 태양전지 자동차 레이싱 대회도 열고 있으며, 한국에서는 1993년 열린 대전엑스포 당시 처음 대중에 널리 공개되었다.(참조) 다만 태양전지 특성상 전원으로 사용하기에는 극복해야할 과제가 있어서 안타깝게도 승용차에 주 전력 공급용으로 태양전지가 장착되는 일은 앞으로도 없을 것이다. 그리고 이쪽 분야 선구자가 독일 소노모터스이다.

  • 태양빛으로부터 지속적인 에너지를 공급 받을 수 있어서 동력원 걱정이 없다. 날이 흐려도 이차 전지를 통해 미리 충전해 두면 운행이 가능하다.
  • 대량생산과 기술 발전으로 태양전지의 값이 내려가고 효율이 점점 올라가고 있다. 더불어 환경/상황에 따른 제약이나 차량에서 태양전지가 차지하는 공간의 제약도 점점 줄고 있다.
  • 저절로 충전되므로 충전이나 연료 공급에 돈이 들지 않는다. 가장 큰 장점이다.

  • 태양전지가 아무리 발달해도 태양에너지 자체가 너무 작아서 주전원으로는 불합격이다.
태양광 자체가 차를 굴리기에는 너무 작은 에너지다. 표면에 내리쬐는 태양광 에너지는 쾌청한 날 1m[math( ^2 )] 당 1kW 수준인데 차를 굴리려면 적어도 평균 20kW[23]의 에너지가 꾸준히 공급 되어야만 하므로 승용차는 커녕 골프 카트의 에너지를 공급하기도 빠듯하다.

  • 차량 디자인이 제한된다. 태양전지를 붙일 표면적을 최대한 늘리면서도 어떻게든 소비전력을 줄이기 위해 가볍고 공기저항을 작게 만들어야 하기 때문이다. 그러나 태양전지 자동차 수준이면 차량의 멋 같은 걸 떠나서 사람의 생명과 직결되는 심각한 안전 문제가 되며, 이는 상업용 승용차에서는 절대로 수용할 수 없는 단점이다.[24] 작고 가볍다는 것이 어느 정도냐 하면, 경차 정도 무게와 크기도 아니고 거의 자전거에 껍데기를 씌운 정도로 가벼워야 한다. 1993년에 기아자동차에서 제작하여 호주 솔라 랠리 대회에 참가하여 호주를 횡단했던 태양전지 차량은 거의 눕다시피 하여 타는(리컴번트 형식) 1인승에, 미니벨로 자전거용과 비슷한 저항이 작은 얇은 바퀴, 높이 70cm도 안 되는 가오리 비슷한 납작한 형상이었으며, 무게도 두 사람이 충분히 들만큼 가벼웠다. 왜 이렇게 만들어야만 하느냐 하면, 이정도의 초 경량 차량이 아니고서야 태양전지의 발전량으로는 감당이 안 되기 때문이다.

  • 무엇보다, 높은 인구밀도로 노상주차장보다는 지하주차장 비중이 높은 우리나라에서는 불리하다. 형광등으로도 태양광 발전이 되기는 되지만 그러느니 220V 상용 전원에 연결하는 게 더 효율적이다.

태양전지를 어떻게든 활용해 보려고 차량에 부착하는 경우가 없는 것은 아니지만, 위와 같은 이유로 효용성을 보기는 힘들다. 예를 들어 하이브리드 차량인 프리우스에서 솔라 루프를 옵션으로 선택할 수 있지만 메인 배터리 충전용이 아니라 더운 여름철 차량 탑승 전에 원격으로 에어컨을 사전 작동시키는 목적에 불과한데다 최장 작동 시간이 겨우 3분이다. 루프 전체를 덮어봐야 휴대폰, 태블릿, 노트북 등 IT기기 충전에나 쓸 정도. 그리고 실제로 발전량도 딱 그 정도다.



5.2. 수소 연료전지를 이용한 수소충전[편집]


해당문서 참조


5.3. 전차선 급전[편집]


현재도 사용 중인 트롤리버스전기기관차, 전동차, 놀이동산에 있는 범퍼카를 생각하면 된다. 도로에 급전선을 설치해놓고, 차량이 집전장치로 전차선으로부터 급전 받아 그 전기로 모터를 돌려 운행하는 방식이다. 전기를 얻는 방법이 현재 자동차들의 대중적인 방식과 다를 뿐, 결국 이것들도 전기 모터로 가므로 엄연히 전기차는 맞다.

장점
  • 구동을 위한 전력을 모두 전차선에서 얻을 수 있어 최소한의 배터리만을 필요로 하므로 차량의 중량이 가벼워지며 차량 가격을 크게 낮출 수 있다. 전차선에서 벗어나지 않는다는 게 보장된다면 아예 배터리도 생략할 수 있다.
  • 전차선 급전은 철도 산업에서 이미 수도 없이 활용되던 체계이기 때문에 구현 시 기술적인 어려움이 비교적 적다.

단점
  • 차량이 지나가는 길 전체에 전차선을 띄워놔야 하기 때문에 필연적으로 도시 미관을 해치고 차량 높이에 제약이 가해진다. 또한 전철과는 달리 차량에게는 차선 변경이나 장애물을 회피하기 위한 넓은 이동범위가 필요하기 때문에 지중화도 거의 불가능하다.
  • 급전 장치가 필요하다보니 어지간한 크기의 소형 차량은 만들기가 어렵다. 특히 이륜 차량은 생각조차 할 수 없다.
  • 집전기가 전차선에서 이탈하면 차량 이동이 곤란하다. 또한 차량간 추월이 어렵고 전차선이 설치 되지 않았거나 설치하기 어려운 시골이나 산길 등에선 주행할 수 없어 이동 범위가 크게 제한된다. 교통사고 등의 이유로 도로가 가로막히면 이를 우회하기 어렵다.
  • 급전 즉시 전력을 소모하므로 심야전력 등의 혜택을 활용할 수 없다.
  • 천재지변에 취약하다. 전차선이 끊어지거나 번개라도 맞으면 대형 사고가 날 위험이 있다.
  • 궤도가 없으면 주행이 불가능한 차량도 있다.

결과적으로 전원의 자유라는 매우 큰 장점과 교통을 제한하는 매우 큰 단점이 공존하는 방식이라고 할 수 있다. 때문에 일반 승용차보다는 노선버스로 구현되는 경우가 많으며 전차선 이탈 등의 문제를 완화하기 위해 아래에 서술할 축전지 급전식과 혼합된 하이브리드 형이 점차 늘고있는 추세이다.


6. 논란거리[편집]



6.1. 전기자동차의 친환경성 논란[편집]


한국의 경우 환경부에서 발급하고 있는 탄소성적표지 정책을 통해 전기자동차와 내연기관 자동차의 공해를 대략적으로 비교해볼 수 있는데 기아 레이의 경우 일반 차량과 EV 차량이 모두 탄소성적표지를 발급 받았으므로 비교적 동등한 조건에서 탄소 배출량 비교가 가능하다. 해당 자료에 의하면 탄소 배출량 비교 시 일반 차량의 경우 생산부터 폐기까지 총합 19.56톤으로 추산되나 EV 차량의 경우 총합 14.67톤으로 나타나고 있어 탄소 배출량의 총량은 약 25%, 주행 시 탄소 배출량은 30% 감소함을 알 수 있다. 따라서 이를 근거로 한다면 한국에서의 전기자동차 친환경성은 충분히 입증 된다고 볼 수 있다.[25] 참고로 말하지만 위에서 계산하는 탄소 배출량은 온실가스 발생량의 합과 발전원의 오염까지 다 합해서 탄소 기준으로 환산한 것이다.

전기자동차의 환경이나 효율에 대한 이야기를 하기 위해서는 전기자동차가 소비하는 '전기가 어떻게 생산'되는가를 따져야 한다. 왜냐하면 전기자동차 자체는 주행중 나올만한 공해도 없고 효율도 물론 좋지만 그 전기의 생산이 공짜가 아니기 때문이다. 배터리 기반 차량(BEV)이 아닌 경우에는 수소자동차와 같이 특정 연료로 전기를 자체 공급하는 경우에는 그 연료의 특성과 사용하는 발전기를 보고 효율과 친환경성을 이야기 해야 한다. 아래 이야기는 전기를 직접 공급받는 축전지 방식에만 해당되므로 주의가 필요하다.

2015년 송한호 서울대 교수 연구진에 의하면 미세먼지(PM10)의 경우 전기차가 휘발유차의 92.7% 수준이라는[26] 연구가 있다. 결론적으론 전기차가 완전히 친환경적이진 않으나, 내연기관 차량보다는 공해가 적다는 것이 중론이다.

파일:전기차 친환경.jpg

전기차는 내연차 대비 사용적 측면 기준에서 조금 더 친환경적일지도 모른다. 다만 실질적인 오염배출정도를 정량화하여 따져볼 필요는 있다. 이 과정에서 위에서 언급한 전주기적(전공정을 따지는) 오류가 복합적으로 정리되지 않으면서 친환경 논란이 고도화된다. 일부 시각에서는 석유를 시추하고 운반하고 정제하는 과정, 유통하는 과정은 포함하지 않으면서 전기차의 에너지원인 전기는 그 생산과정을 모두 포함하여 친환경성을 비교한다는 식으로 평가의 불공정함에 대한 불만을 표하기도 하지만, 사실은 그렇지 않을 가능성이 매우 높다. ISO14000 시리즈의 평가 규격은 정해져있으며, 내연기관의 연료 생산 과정 또한 동일하게 평가에 적용된다.[27]


위 영상은 Engineering Explained에서 '과연 전기자동차가 환경에 더 안 좋을까?' 라는 주제로 내연기관 자동차와 전기자동차가 환경에 미치는 영향을 설명한 영상이다.


6.1.1. 유로 7[편집]


타이어 분진도 살핀다 '유로7' 합의

전기차를 바라보는 관점이 바뀌고 있다. 배출가스가 없어 '친환경차'의 대표주자로 주목됐지만 제품의 생산부터 폐기까지 전주기적평가(Life Cycle Assesment·LCA) 시 내연기관차보다 더 많은 탄소를 배출하기 때문이다. 배터리와 전기모터 등을 만드는 과정은 물론 전기 자체의 생산과정도 문제로 지적된다. 유럽연합은 엄격한 환경규제를 준비하고 있고, 독일과 프랑스 등 주요국가는 구매보조금을 없애고 있다. EU회원국은 아니지만 영국도 이미 전기차 구매 보조금 예산을 폐기한지 오래다. 국내 정책에도 변화가 필요하다는 목소리가 나온다.

유로 7의 항목 변화 소식으로 전기차에 대한 환경규제가 전주기평가 (LCA)를 반영하기로 결정했음을 확인할 수 있다. 그간 수송부문의 환경규제는 자동차 등 내연기관을 사용하는 운송수단의 배출가스에 초점을 맞췄다면 새 규제는 주행 시 발생하는 타이어와 브레이크 분진에도 제한을 둔다. 비(非) 배기 미세입자도 규제대상에 포함, 이동수단의 오염물질 전반을 관리한다. 도로에서 발생하는 타이어와 브레이크 패드 분진에 대한 위험성은 꾸준히 제기돼 왔지만 실제 적용된 것은 이번 유로 7부터다.

유럽연합은 2035년까지 사실상 배출가스를 없애는 게 목표다. 내연기관과 하이브리드에 대한 규제도 강화되었지만, 사실 유로6를 충족하는 내연기관 차량은[28] 이미 배기가스의 99.9% 가량이 대기 구성 물질인 수증기와 이산화탄소로 방출된다. 0.1% 미만만이 질소산화물과 휘발성유기화합물이다.[29] 또한 이퓨얼/수소연료/바이오에탄올 등등 완전한 탄소중립 연료의 양산 직전 수준의 발달로 내연기관 및 하이브리드의 친환경성은 개선의 여지가 충분하기 때문에, 오히려 전기차는 전주기평가(LCA) 관점으로 볼 때 배기가스는 없지만 희토류 가공 등 생산과정에서 에너지와 수자원 사용이 과도하고, 폐차 시에도 재활용률이 매우 낮아 친환경적이지 않다는 학계의 공통된 주장에 따라 전기차에 대한 환경 평가가 논란의 중심에 서 있다.# 배터리 수명에 대한 기준도 구성할 예정이다. 전기차와 하이브리드차 배터리가 담보해야 할 최소한의 내구성을 규정했다. 이에 따르면 5년 사용 또는 10만km 주행 이후 배터리 가용시간은 출시했을 때의 80%, 7년 사용 또는 16만km 주행 이후엔 72% 이상을 유지해야 한다고 한다.[30]

이기형 한양대학교 기계공학과 교수는 "전기·수소차가 탄소중립의 해결책으로 떠오르지만 전기나 수소를 제조하는 과정에서 오히려 탄소 배출이 증가하게 된다는 지적이 있다"며 "탄소중립에 더 유연하게 대처할 수 있도록 연료와 기술의 포트폴리오를 확장하는 게 중요하다"고 말했다.


6.2. 에너지 효율[편집]


생각보다 많은 사람들이 전기자동차가 효율적이라고 하면서도 고효율이 의미하는 것이 무엇인지를 잘 모르는 경우가 많다. 물론 전기자동차에서 말하는 효율도 내연기관과 마찬가지로 같은 에너지로 얼마나 더 멀리 갈 수 있느냐이다. 따라서 효율이 좋을수록 에너지 소비량도 줄어들긴 하므로 효율 = 연비 = 친환경성이라고 생각하되 효율이 높아서 충전 비용이 싸다고 이해하면 안된다. 경제적인 문제를 따져보려면 단지 차량 자체의 효율 뿐만이 아니라 에너지의 생산 비용을 고려해야 하기 때문이다. 전기자동차의 충전 비용이 싼 이유는 효율이 높아서도 있지만 위에서 설명했다시피 일단 에너지원의 단가가 싸다보니 같은 양의 에너지를 생산할 때의 원가가 전기쪽이 더 싸고 에너지 생산 수단이 다양하다는 점이 가장 크다.


6.2.1. 연비의 측정방법[편집]


자동차의 연비를 측정하는 공인연비 측정 시험에서는 통칭 백 분석(bag analysis)분석 값으로 이산화탄소를 측정하여 연비를 계산하지, 연료의 무게를 측정하지 않는다. 서로 다른 연료를 동등하게 비교해야 하기 때문이다. 모든 화석연료는 연소과정에서 탄소가 분리되어 이산화탄소, 일산화탄소와 같은 배출물을 만들어낸다. 그래서 CO2 배출량 = 연비 = 투입된 에너지량(kW)를 의미하며, 이것이 유럽 자동차 규제에서 CO2 규제가 미국 규제와 달리 널널하지 않은 이유이기도 하다.[31]

전기차는 발전원에 따라서 탄소 배출량의 편차가 크다. 한국 법규인 CVS-75는 북미법규인 FTP-75를 그대로 가져왔으며, 대다수의 국가에서 법규와 기준치는 북미를 기준으로 형성되었다. 대다수의 업체는 자동차를 만들때 수출을 염두에 두고 만들기 때문에 휘발유 차량의 경우 북미법규, 경유차량의 경우 유럽 법규를 신경쓰며 효율과 규제안이 미국을 따라가기 때문이다.

tank to wheel, 즉 엔진 효율이 아니라 자동차 자체의 효율을 비교하면 대략 휘발유 30%, 경유 40%, 하이브리드 50%, 전기 80%의 수치를 보이고 있다.

현업에서는 상세 효율분석을 Energy Flowdown이라 하여 수행하며, 이때 투입된 연료량을 Ground Truth로 CO2 배출량을 기준으로 계산한다. 배기가스를 모두 leak 없이 측정하도록 차량의 Tail pipe를 가공하여, 배기가스 분석장치로 연결한 뒤, 배기가스를 포집하여 그 조성비를 계산한다. 이때 CO2와, 불완전 연소가 일어나 발생한 극소량의 CO, 그리고 HC등 탄소가 결합된 모든 배기가스를 계산해 투입된 연료량을 계산하며, 이것이 저 사이트에서도 표현한 것과 마찬가지로 연비와 CO2의 상관관계가 99.9%라고 표기하는 이유기도 하다. 실제 차량에서는 휘발유나 경유와 같은 액체성분의 연료도 연료통 내부에서 기화하여 기체가 되고, 이것을 다시 회수하여 실린더 내부로 분사하는 캐니스터 퍼지와 같은 장치가 있기 때문에, 연료의 무게를 재는 것은 매우 부정확하다. 따라서 현업에서는 99% 연료량을 측정할때 이러한 배기가스를 통한 역상을 한다. 이러한 기법은 1970년대부터 50년 가량 계속 쓰이는 카본 밸런스 방법이다.#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11

매연 저감 장치 중에 그 어떤것도 CO2를 줄이지는 못한다. CO2를 줄이는 방법은 단 하나 뿐이다. 연료를 효율좋게 태우는, 연비를 높이는 것 뿐이다. 차량 공인연비는 연료소비량을 실측하기 위해 배기가스를 포집해서 산출하며, 실제 현장에서도 그렇게 한다. 사용 연료의 유량이나 무게를 측정하지 않고, 탄소발생량을 기준으로 측정하는 이유는 유증기와 같이 유체상태가 아닌 연료도 있으며, 캐니스터 퍼지와 같은 장치가 이러한 유증기도 연료로써 사용하기 때문에 유량과 무게는 부정확하기 때문이다.

일반적으로 그래서 CO2 배출량 = 연료 소모량을 의미한다.


6.2.2. 전기차가 더 효율적이라는 주장[편집]


전기자동차의 모터는 내연기관이 절대 따라잡을 수 없는 효율을 가지고 있다. 문제는 발전 효율에 달려 있다. 발전소의 열효율은 모두 다르기 때문에 전기자동차의 효율도 달라진다.

한국을 기준으로 따지면 발전효율을 고려해도 전기차가 내연기관(ICE)보다 우세한 편이다. 한국 발전 효율[32] 및 한국 송배전 손실[33]에 전기자동차의 효율 69%[34]를 고려하면 15~20%로 알려져 있는 내연기관 자동차의 효율보다 명확하게 높다.[35]

하이브리드가 배터리 차량보다 탄소배출량이 많더라는 내용의 문서는 조금만 뒤져봐도 얼마든지 찾아낼 수 있다.[36] 게다가 이마저도 엔진이 발생시킨 운동에너지를 다시 회수가능한 하이브리드를 기준으로 비교해서 나온 결과이지, 일반 내연기관 차량과는 비교가 의미 없을 정도로 격차가 커진다.

전기차는 전기 에너지를 각 바퀴에 전달하는데 매우 효율적인 구조를 가지고 있다. 심지어 최근에는 인휠 모터라는 것을 이용하여 휠에 직접 모터가 부착되어 있어 에너지를 효율적으로 전달받는다. 이 방식은 무거운 축이 아닌 단지 전선을 이용하여 전기에너지를 각 모터로 전송함으로 무게 대비 매우 효율적인 방식이다. 그래서 최근 거의 모든 상업용 비행기는 무거운 유압 시스템 대신 Fly by Wire라는 시스템을 이용하는 건 이 때문이다. 이에 비해 엔진은 당장 엔진 자체의 높은 효율을 보여주더라도 큰 라디에이터부터 엔진 피스톤의 임펄스를 일정한 회전에너지로 변환하는 플라이휠 등, 높은 출력을 만들기 위한 필요한 무거운 부품들이 많아 전달 손실이 매우 큰 편이다.#

또한 현재 다양한 발전 방법이 개발되어 있음으로 석유류 및 바이오매스 정도만 한정적으로 사용 가능한 내연기관에 비해 전기차는 원자력, 석탄, 석유, 폐기물, 태양광 등 연료 선택도 자유로운 편이다. 또한 발전소의 경우는 발전 시 발생하는 폐열을 유용하게 이용할 수 있다. 현재 각 가정에 공급되는 지역난방 및 냉방은 열병합 발전소의 폐열로 공급되고 있다. 현재 열병합발전소의 효율은 열+전력 기준으로 75~90% 수준이다. 또한 경유나 휘발유는 운반 및 판매 과정에서 유조차, 유조선 같은 전용 운반수단 및 기름을 보관하고 판매할 주유소와 유류시설물이 필요하지만 전기의 경우 기존에 전기 인프라를 사용하기 때문에 공급망을 유지하는 데 들어가는 비용이 적다.

2022년 이후 경유의 가격상승, 추가적인 요소수의 필요성, 고효율 엔진의 불안정한 구조때문에 디젤차의 판매량은 크게 줄었다. #. 심지어 디젤 게이트 이후 BMW아우디, 디젤 자동차를 개발하는 주요 제조사조차 디젤 엔진 개발을 포기하고 전기차로의 전환을 앞당기고 있다. 이들 제조사조차 의도적으로 탄소 배출량을 조작하는 일을 벌였기에 연비에 대한 의문점이 있다.


6.2.3. 별 차이가 없다는 주장[편집]


단순 계산으로는 전기차의 효율이 높아 보이지만, 실제로는 전기차에 대한 효율 관점의 논쟁은 학자들도 손쉽게 결론내리지 못하는 화두 중 하나이다. 하이브리드(HEV, PHEV)와 전기차(BEV)의 효율이 역전되거나 최소한 동등 수준이라는, 위에 제시한 연구 결과와 반대되는 연구도 얼마든지 찾을 수 있는만큼 이견의 여지는 충분히 있을 수 있다. 우리가 일반적으로 생각하는 것 처럼 전기차는 하이브리드차 대비 효율 관점에서 무조건적인 이득이 아닌 것이다.[37]

사실 에너지 효율의 개선에 대해서는 당연히 내연기관 자동차가 발전소보다 훨씬 빠르다. 이건 어찌보면 당연한게 내연기관의 개발과 연구가 신규 발전소 건설보다 느릴래야 느릴 수가 없기 때문이다. 참고로 한국은 2002년에 처음으로 평균 화력발전 열효율 38%를 찍고 2018년 현재까지 쭉 유지중이다.[38] 반면에 가솔린 엔진의 열효율은 40~41%[39], 디젤 엔진의 열효율은 44~45% 수준[40]까지 올라왔기 때문에 국가 전력 상태와 발전원에 따라서는 효율이 내연기관 차량보다 밀릴 가능성이 없는 것은 아니다.

전반적인 효율은 전기자동차 쪽이 더 유리한 것은 사실이지만 이는 마케팅일 뿐, 결국 둘다 에너지원으로 연료를 써서 기관을 돌리는 것이기 때문에 결국 효율 관점에서 비교는 고민의 여지가 있다. 어떠한 형태의 발전소를 많이 보유하고 있는가, 즉 기저발전 상황에 따라, 그리고 그 국가의 날씨와 같은 환경적 요인에 따라 최종적인 효율은 크게 달라질 수 있기 때문이다.

내연기관 차량도 꾸준히 연비 상승이 이루어지고 있으며, 리터당 20km 이상의 연비를 자랑하는 차량이라면 전기차와의 효율성, 친환경성 차이는 더욱 적어지거나 역전될 가능성이 없지 않다. 따라서 어느쪽이 더 친환경적인가에 대한 논쟁만큼 연비(에너지) 효율이 높은 차량을 연구하는게 중요하다.[41]

6.3. 제조 및 폐기 과정에서의 환경영향[편집]


전기자동차에 사용되는 축전지도 엄연히 중금속이므로 관리가 제대로 되지 않으면 매우 심각한 환경 오염을 유발할 수 있다. 주로 사용되는 리튬이온 배터리는 수은이나 카드뮴 등의 주요 독성 중금속만 없을 뿐이지 어차피 들어가는 중금속의 양은 상당하다. 설상가상으로 사이즈가 사이즈다 보니 폐기량도 상당해서 한 대만 폐차해도 휴대폰 수천대 분량의 배터리가 폐기되는지라 이런 폐전지 수거에 대한 대비도 반드시 필요하다.

따라서 오래된 차량용 배터리를 수거하여 ESS에서 다시 사용하는 방안이 제시되었다. 이를 통해 최대 10년까지 연장하여 사용할 수 있다.# 23년 시점에서는 아직 노후차량이 적어 폐배터리의 공급이 매수 적지만 2030년부터 수조원 규모가 될 예정이다. #


전기자동차를 만들 때의 환경오염은 만만치 않을 정도로 심각한건 사실이다. 전기 자체는 친환경이나 정작 배터리나 부품들은 전혀 친환경적이지 않고 기존 자동차에 못지 않게 환경 파괴가 심각하다. 특히 배터리는 제조 과정에서 많은 화약 약품과 희귀 원소들이 사용되며 이들을 생산 및 채굴하는 과정에서 많은 환경 오염을 일으키고 있다.

리튬을 1톤 채굴하는데에 상수도가 227만3000리터가 사용된다고 하며, 광산 주변지역은 최근 전기차 수요가 증가함에 맞춰 물부족에 시달리고 있다고 한다.

한편, 전기차 배터리 원자재는 경제 이슈 뿐만 아니라 정치적 압력까지 타 원자재보다 민감하게 작용하는 희토류로, 광물 공급에 대한 정량적인 예측이 불가능한 부분이다. 채굴과 가공에서의 어마어마한 상수도 사용은 이 항목에서 제외시키고 보기도 한다는 것.


6.4. 화재 위험성 논란[편집]


이 문단은 2023년 현재 대부분의 상용 전기차에 쓰이는 리튬이온 배터리 탑재 전기자동차를 기준으로 서술되었다.

전기차는 불이 많이 난다는 세간의 인식과는 달리, 화재 발생빈도 자체는 전기차가 내연기관차보다 낮다. 대한민국 소방청의 자료에 따르면 2019년 한 해 동안 판매된 차량 대수 대비 화재사고율이 전기차의 경우 약 0.02%로 이는 전체 차량의 화재율과 비슷하다.# 미국 연방 교통 안전위원회에서 2022년에 내놓은 조사 자료에서는 오히려 내연기관차 화재 발생 확률이 전기차의 60배 이상이다.[42] 한국과 해외 자료가 이렇게 큰 차이를 보이는 이유는 한국의 통계가 작성된 시기가 2019년이라는 것에 있다. 당시 한국에서 판매된 전기차의 대부분이 현대 코나 EV니로 EV, 쉐보레 볼트 EV였는데, 이중 코나 EV와 볼트 EV는 연쇄 화재 사건으로 리콜조치가 이뤄진 모델이다.[43] 표본 대다수가 결함을 가진 차량이라는 특이상황에서도 내연차와 비슷한 수준인 점, 그리고 자동차 등록대수가 압도적으로 많아 표본이 풍부하고 오래전부터 다양한 차종의 전기차가 판매된 미국의 통계에서 전기차 화재 빈도가 내연차의 수십분의 일 정도인 점을 고려하면 전기차는 화재 발생률 측면에서는 내연기관차보다 안전하다고 볼 수 있다. 사실 전기차는 없는 대형 화물차와 노후차들의 통계가 포함된 만큼 내연차가 화재율이 높은게 원래 정상이긴 하다.

다만 전기차는 일단 화재가 발생하면 1000도 이상의 열폭주 현상으로 더 빠르고 강하게 타오르며 대피할 시간이 없어서 인명피해를 일으키고 무조건 전소되기 때문에 더 위험하다는 주장이 있다. 이는 전기차에 탑재된 배터리의 종류에 따라 다른데 리튬인산철 배터리의 경우에는 화학적으로 안정된 구조라 폭발적 연소 현상이 없고 발열 현상이 주로 일어나기에 비교적 안전한 편이지만, 대부분의 승용 전기차량에 탑재된 고성능과 긴 항속거리를 추구하는 NCM(3원계) 리튬이온 배터리의 경우 일정 임계점을 넘어가면 폭발적인 속도로 가지고 있는 에너지가 소진될 때까지 연소와 열폭주를 일으키므로 사실이다. 게다가 일단 화재가 발생하여 열기와 불꽃이 인접한 셀로 전파될 경우 배터리 셀과 내부의 전해액의 발화점은 내연기관차의 휘발유나 경유보다 훨씬 낮은지라 열폭주를 일으키며 셀 전체에 폭발적으로 화재가 번져나간다.[44] 그간 실증적인 사례가 없었으나, 2024년 1월 울산 염포동 사고에서 교각을 들이받은 현대 아이오닉 5에 거의 폭발에 가까운 큰 화재가 났으나, 37분 만에 진화가 됐다.

하지만 위 문단에서 우려하는 위험성과 달리 실제 사건을 기반으로 한 통계에서는 전기차 화재가 더 치명적인 피해를 발생시킨다는 근거를 찾아보기 어렵다. 한국 소방청이 발표한 통계에 따르면 2017년부터 2022년 5월까지 발생한 전기차 화재 사건에서 화재로 인한 사망자는 0명, 부상자는 4명 뿐이었다. # 소방청 대변인은 "충돌로 인한 충격으로 사망한 경우는 있었지만 화상이나 매연 등 직접적으로 화재 때문에 사망에 이른 경우는 없었다" 라고 밝혔다. 내연차 화재로 인한 피해에 비하면 거의 없는 수준이다.

물론 이러한 상황에 대비해 전기차의 배터리팩은 수천개의 셀의 집합체다. 각각의 셀이 격벽으로 분리되어 독립적으로 포장되어 있는지라 연속적인 유체인 기름이나 가스와는 달리 일부가 점화되어도 전체로 불길이 퍼지는 데 시간이 걸린다. # 그러나 과충전 등의 오류로 인한 화재가 아닌 교통사고 등 외력으로 인한 손상으로 촉발된 화재일 경우 이러한 격벽도 같이 손상될 가능성이 높기 때문에 한계가 있다. 게다가 격벽 이야기를 하자면 오히려 내연기관 자동차의 화재는 주로 엔진룸에서 발생하는데, 탑승자와 수평적으로 거리가 있어 화재 발생시 탑승자가 사망하는 경우는 적다. #

화재 진압 과정은 이견의 여지 없이 전기차가 훨씬 더 위험하고 오래 걸린다. 내연기관 차량은 일단 소방관들이 도착해서 물과 소화재를 마구 퍼부으면 설령 유류 발화까지 가더라도 진화가 가능하지만 상술했듯이 리튬이온 배터리는 특성상 가지고 있는 에너지가 전부 소진될 때까지 연소가 웬만해선 멈추지 않는다. 게다가 화재 시작점인 배터리 셀은 차량의 하부에 깔려있으므로 물과 소화재를 쏘아도 발화점에 잘 닿지 않는다. 결국 기존 화재 진압 방식으로는 약 90배의 물이 필요하고 시간도 훨씬 더 소요되어 비효율적이다. 실제로도 부분 손상으로 끝나는 경우도 많은 내연기관차 화재와 달리 전기차 화재는 상당히 높은 비율로 차량 완전 전소로 마무리된다.[45] 하지만 버스처럼 배터리팩이 차량 상부에 있거나 화재장소에 경사가 지거나 울퉁물퉁 한 경우 무용지물이라 이것도 여전히 답이 없다.

이로 인해 전기차 화재의 효율적 진압을 위해서는 전기차 화재 진압 전용 특수 장비[46]가 있어야 한다. 하지만 안타깝게도 이러한 화재 진압 장비는 턱없이 부족하다. 2020년 기준 등록된 전기차 대수는 13만 4천대인데 반해 화재 진압을 위한 특수 수화수조는 전국에 단 2대 밖에 없는 상황이다. 질식소화덮개의 경우도 전국에 총 137개의 질식소화덮개가 구비되어 있지만 전남 지방에서만 42개를 보유 중이고 경북 지방에는 질식소화덮개가 하나도 없었다. 또한 이러한 특수 장비들은 불타는 차량 근처에서 직접 설치해야 하기 때문에 소방관들의 부상 및 인명피해 위험성은 최소 5미터 안전 거리에서 소화 호스를 이용해 진압하는 내연기관차 화재와는 비교가 불가능하다. 이러한 소방 인명피해를 줄이기 위해 충전소에 자동 소화 시스템 구축 등에 대한 연구가 진행 중이다.

또 다른 문제점으로 충전 중 화재가 굉장히 위험하다는 점이다. 현재 대부분의 충전기는 외부 기상의 영향을 받지 않는 건물 지하에 위치한다. 이는 충전 시에는 편리하겠지만, 충전 화재시 굉장히 위험하다. 단순하게 생각해도 건물 지하는 소방차가 신속하게 진입하기 어러운 경우가 많고, 환기가 되지 않아 유독가스가 빠져나갈 구멍이 없다. 충전중 덴드라이트 그로잉현상으로 분리막이 파괴되는 것이 주요 원인인데, 이 현상을 막는 전해질을 사용했다 하지만 어느정도 지나면 무조건 일어나는 현상이다.

당연히 화재를 진압하러 진입하는 소방관들이 위험한 환경에 그대로 노출되고 다른 차량으로 불이 옮겨붙어 최악의 경우 산불이나 건물 전체가 전소될 가능성도 있다. 전기차 충전은 심야 시간에 하는 경우가 많다는 걸 생각하면 대참사로 이어질 가능성이 충분하다. 이 위험성이 문제가 되어 일부 지차체는 실제로 지하주차장 전기차 충전소 설치를 제한하려고 하고 있다.#


6.5. 잘못 알려진 사실들[편집]


  • 전기차는 사고가 나면 전력이 차단돼서 문을 열 수 없다.
    • 전자식 도어와 전기차를 혼동해서 발생한 오해다. 전자 도어 탑재는 동력기관이 전기모터인지 내연기관인지 여부와 전혀 상관 없다. 아이오닉5는 전기차지만 기계식 도어를 채택했고 링컨 에비에이터는 내연기관 차인데 전자식 도어를 사용한다. 이 오해 때문에 부산 아이오닉5 톨게이트에 충돌 사고에서 탑승자들이 차에서 탈출하지 못해서 비명을 지르며 산채로 불타 죽었다는 루머가 퍼지기도 했다. 하지만 사실 탑승자들은 충돌에 의한 충격으로 이미 사망했고 아이오닉5는 도어 핸들이 팝업되는 기믹이 있을 뿐, 기계식 도어를 사용한다. 전자식 도어가 사고 발생시 더 위험한지 자체가 논란의 여지가 있는 부분이다. 전자 도어를 사용하는 차량은 전력이 끊어져도 내부에서 문을 열 수 있는 기계식 비상 개방 장치를 갖추고 있고, 차량이 잠금 상태에서 운전자가 의식을 잃었다면 전자식이든 기계식이든 어차피 열쇠가 없으면 외부에서 정상적으로 문을 열 수 있는 방법은 없다.

  • 비가 내릴 때 전기차를 충전하면 감전된다.
    • 전기차와 충전기는 연결시 물이 들어가지 않도록 설계되어 있고 충전을 시작하기 전에 누전이 없는지 확인하는 시스템이 있기 때문에 충전하다 감전될 우려는 없다. 다만 충전기 커넥터 부분에 물이 고여 있거나 심한 비바람이 부는 경우에는 야외에서 충전하지 않는 게 좋다.


7. 향후 전망[편집]


현재 세계 대부분의 자동차회사가 전기차를 생산한다. 테슬라 모델 Y는 2023년 1분기 전세계에서 가장 잘 팔린 차가 되었다. 미국은 2030년부터 신차의 절반을 전기차로 생산하도록 행정명령이 내려졌으며 #, 유럽은 아예 2035년부터 탄소배출을 금지하여 내연차는 물론 하이브리드 자동차마저 퇴출하는 법안을 통과시키기도 했다. # 블룸버그통신에 의하면 2036년 쯤 전기차 판매가 내연차 판매를 앞지를 것으로 전망되고 있다.#

몆몆 이들은 전기차가 언젠가 내연차를 앞지르고 전기차가 대세가 될것이라고 한다. 그러나 전기차가 도로를 지배하는 그 '언젠가'가 언제인지에 대해서는 명확한 결론이 없다. 미국의 행정명령이 정상적으로 시행된다고 해도 신차 판매의 절반이 전기차인 것과 실제로 등록된 모든 차종에서 전기차의 비중은 차이가 심하다. 전 세계에서 판매되는 신차는 매년 1억대가 조금 못되며 등록된 차량은 15억대 정도가 되는데, 매년 5천만대의 전기차를 팔아도 15억의 차량을 대체하는데는 단순 계산으로 30년의 시간이 걸린다.

블룸버그통신은 2040년 경에 전체 차량의 31% 정도가 전기차가 될 것이라 전망했는데, 신차 판매량을 그대로 유지했다는 가정하에 이 시점에서 내연기관차량의 생산이 완전 종료됐다고 해도 10년이 넘게 더 걸린다는 말이 된다. 이것도 전기차 판매량이 쭉 우상향 곡선을 그린다는 가정하에서고, 대한민국에선 충전소 문제가 한계에 부딪혀 2023년 1분기를 마지막으로 판매량이 오히려 폭락하여 우하향 곡선을 그렸다. 2025년을 전기차 원년으로 선언했던 제네시스는 선언한지 2년만인 2023년 후륜 하이브리드 개발을 선언하고 예상 개발 기간을 5년 이상으로 잡으며 전기차 원년을 포기했다. 이를 빗대는 말로 '전시상'(전기차는 시기상조)라는 유행어가 번졌다.

유럽에서는 탄소배출차 판매금지 법안이 통과된지 1개월만에 격렬한 반대를 이기지 못하고 합성연료 내연차는 허용하는 방향으로 한 발 물러섰다.

전기차 업계의 큰 변화의 흐름 중 하나가 IT 업계의 시장 진출이다. 전기차가 점차 전자제품에 가깝게 변모하면서 IT기업과 합종연횡이 잦아지게 되는 상황에서 직접 시장 진출에 도전하는 기업들도 많아지고 있는 추세이다.

대표적으로 AppleApple Car를 들 수 있다. 테슬라의 엔지니어들을 헤드헌팅하고 현대자동차를 비롯해 여러 자동차 메이커와 접선하여 생산선을 알아보는 등 적극적으로 시장에 진입할 의지를 보였다. 실제로 Apple의 규모가 규모인 만큼 테슬라의 주요 대향마로써 거론되기도 했다. 다만 Apple Car는 소식이 들린 2010년부터 장작 13년간 아무런 결과물조차 나오지 않았다.

소니VISION-S라는 차량을 선보임으로써 전기차 업계에 진출할 뜻을 밝혔다. 처음 공개했을 당시에는 자사에서 제공할 수 있는 자동차 관련 사업을 한 눈에 볼 수 있는 테스트배드로 선보였고, 양산계획은 없다고 밝혔다. 그러나 이후 양산 사업을 속행하기로 결정했다. 혼다와의 협업으로 만들어질 예정이다. 현재 양사의 합작사인 소니 혼다 모빌리티를 통해 아피라 프로토타입이라는 시제차를 선보였다.

그리고 화웨이, 샤오미, 알리바바 그룹, 바이두, DJI, OPPO, vivo 등 중국계 기업들의 경우 전기차 시장에 진출할 의사를 밝혔고, 그 중에는 양산차를 생산하는 기업들도 존재한다. 대부분 자국의 자동차 메이커와 합작하여 생산을 추진하지만 일부 기업은 자체적인 생산을 목표로 하고 있다. 그러나 중국내 70여 개의 전기차 업체들이 난립하면서 경쟁이 심화되었고, 중국 정부의 구매보조금도 끊기면서 수익이 둔화되자 업체들의 줄도산이 이어지는 상황이다. 화웨이도 진출 포기 선언을 하면서 자동차 브랜드로 화웨이를 사용하는 것을 금지할 것을 밝혔다.

다이슨의 경우 한때 전기 SUV 개발을 추진했지만 차를 판매하고 수익을 낼 수 있을 지 불확실하여 사업을 종료했다.

의외로 LG그룹도 전기차를 출시할 수 있는 역량을 가지고 있다고 평가 받고 있다. 쉐보레 볼트 EV가 LG전자가 개발에 관여한 차량으로 배터리 뿐만 아니라 각종 전장품들이 LG가 만든 것이다. 70% 이상의 부품이 LG마그나 이파워트레인에서 생산하고 있다. 실제로 LG전자는 자동차 개발 능력을 갖추고 있고, 여러 전기차 개발 양산계획에 참여한 바 있다.

'더 맑은 서울 2030'는 오세훈 시장의 2차 정책으로 배달용 오토바이는 2025년까지, 택배 화물차는 2026년까지 100% 전기차로 교체한다.#


8. 전기차 목록[편집]


전기자동차/목록 문서 참조


8.1. 개조전기차[편집]


전기자동차의 이점을 얻고자 기존 내연기관을 사용하던 자동차를 전기자동차로 개조하는 자동차 튜닝도 이뤄지고 있다. 현재는 미국을 중심으로 발전하고 있으나 한국에서도 규제 특구를 지정하여 활성화할 움직임을 보이고 있다.


9. 여담[편집]


  • 전기자동차가 외압으로 인해 시장에서 사라졌다는 이야기가 많은데 20세기 초에 전기자동차가 내연기관차에게 밀려 사라진 시기와 2000년쯤에 있었던 GM EV1과 관련된 음모론이 있다.

9.1. 라디오 관련[편집]


전자기학적으로는 차량 내부에서 AM라디오 청취가 불가능하다. 진폭 변조를 사용하는 AM방송의 특성상 전기자동차의 모터 드라이버에서 발생한 노이즈에 상당한 영향을 받기 때문이다.

그렇지만 노이즈 발생과 유입을 최소화한다면 청취가 가능하며, 실제 사례로 C필러 부분에 안테나를 설치하고 차내에 아마추어 무전기를 설치한 사람을 보면 작동이 잘 되는 것을 볼 수 있다.#[47] 차량을 정차시키면 모터 드라이버가 꺼지고 노이즈가 없어졌기 때문에 무전기 사용이 가능했을 것으로 추정된다. 아예 설계에서부터 차폐에 신경 쓴 닛산 리프, 현대자동차그룹에서 생산된 전기차의 경우 AM라디오를 청취할 수 있다.

하지만 청취자의 감소로 미래가 어두운 구식 매체를 위해 그러한 마감까지 신경쓰기에는 비용이 아깝다는 판단이 섰는지[48] 23년 이후 전기차에서 AM라디오를 제거한 채 출시되는 차량이 많아졌다. 제조사들이 AM라디오를 제거하면서 든 이유로는 하나같이 소비자들은 디지털 스트리밍이나 스마트앱을 통해 AM라디오나 음성 콘텐츠를 듣고 있다는 점을 내세우고 있다. 미국이나 오스트레일리아처럼 국토가 넓어서 FM방송이 잘 도입되지 않고 중파방송이 주력인 지역들에서는 해당 문제를 심각하게 받아들이고 있으며 마찬가지로 땅덩이가 넓다 보니 이들 지역은 장거리 운행이 일상적이라서 신식 매체가 낮선 고령 청취자들을 중심으로 더욱 큰 불편을 느끼고 있다.#, ##, ###, ####

주파수 변조를 사용하는 FM라디오나 처음부터 디지털 방식의 변조를 사용하는 siriusXM, DAB, DRM같은 디지털 라디오는 이런 문제가 없거나 덜하다. 분명 양청지역인데도 FM라디오 청취가 불가능하다면 그건 제조사가 최소한의 전자파 차폐조차 소홀했을 가능성이 높다.[49]

9.2. 보조금 논란[편집]


파일:나무위키상세내용.png   자세한 내용은 전기차 충전소 문서를 참고하십시오.

전기차 보조금 지급 기준 산식이 복잡하다.

9.3. 전기차와 변속기[편집]


물론 전기모터 역시 다단 변속기를 물리는 경우도 있다. 다만 전기차와 변속기의 관계를 이해하기 위해선 먼저 자동차에 변속기를 설치하는 목적을 생각해볼 필요가 있다.

본래 내연기관이 낼 수 있는 힘과 회전속도는 대부분 자동차를 끌고 다니기에 적절하지 않다. 1톤이 넘는 쇳덩어리를 끌기엔 일반적인 승용차 엔진의 자체 토크만으로는 충분한 가속력을 확보하는 것이 불가능하므로 내 속이 터져서 운전할 수가 없다. 아반떼 AD를 예시로 생각해보면 최대 토크가 6,000rpm에서 27kg.m인데, 내연기관의 토크 특성상 엔진이 구동할 수 있는 최저 속도에 가까운 아이들링 상태에선 이보다 훨씬 떨어진다. 고작 수kg에 불과한 토크로 1.5톤이 넘는 차량을 움직일 수 있겠는가? 엔진이나 모터 같은 회전기기의 출력은 토크와 회전속도의 곱이므로 풀 토크를 내더라도 회전속도를 제대로 당기지 못하면 결국 엔진의 최대출력을 온전히 끌어낼 수가 없다는 문제가 있다.

위와 같은 문제 때문에 엔진 출력을 그대로 바퀴에 꽂을 수도 없고, 그렇다고 엔진을 신나게 고토크 사양으로 만들자니 배기량이 한없이 무시무시하게 커지면서 차량에 올라갈 수 없는 사이즈가 되므로 사실상 비현실적인 요구가 된다.[50][51] 하지만 기관을 요구사항에 맞춰서 만들 수 없다면 기관이 내는 출력의 토크 x 회전수 비를 조절하여 필요로 하는 토크나 회전수를 맞추면 된다. 이 일을 해주는 기계가 바로 감속기이다. 엔진의 연비와 수명을 고려하여 감속기를 다단화함으로써 차가 느리게 갈 때는 감속비를 크게 해서 최고속도를 깎는 대신 힘을 증폭해 충분한 가속력을 얻는다. 그리고 충분히 속도가 붙으면 감속비를 줄여 엔진의 회전수를 적절히 낮춤으로써 엔진을 최적으로 운영할 수 있게 만들어진 것이 바로 자동차의 변속기다.[52]

즉, 변속기는 단순히 감속비를 조절하는 역할이 아니라 기관의 최대출력을 더 일찍, 더 넓은 속도 범위에서 쓸 수 있게 하면서도 필요하다면 엔진 회전수를 강제로 낮춰서 연비를 확보하는 기능까지 겸하는 엔진을 운영하고 최적화하는 기계이기 때문에 내연기관 자동차에서 중요하게 사용되는 것이다.


9.3.1. 변속기 불용론[편집]


그렇다면 전동기를 사용하는 전기자동차 입장에서 변속기는 어떤 존재일까? 사실 기존에도 전기자동차에 변속기를 설치하는 경우가 꽤 있었다. 좀 옛날로 넘어가 보자면 기아 베스타 EV에 자동도 아니고 5단 수동 변속기가 올라가기도 했다. 다만 이런 오래된 차량들의 적용 사례는 현재 시점에는 일반화하기가 곤란하다. 이 차량이 개발되던 시기에는 전동기와 전원의 성능이 매우 좋지 않았기 때문에 내연기관처럼 낮은 토크와 회전수의 제약을 받아 변속기 없이는 차를 제대로 굴리기가 힘들었기 때문이다. 예시로 든 기아 베스타는 직류전동기를 썼기 때문에 높은 회전수를 오래 유지하기 힘들 뿐더러, 배터리 성능이 좋지 않아 지금의 전기차처럼 고전류를 시원시원하게 당길 수도 없었으므로 딱히 적절한 이유는 아니다.

일반적으로 현재의 전기자동차들이 대체로 변속기를 배제하고 고정감속비를 가져가는 이유는 상당히 복합적이다.

첫 번째로는 조금이라도 높은 동력 효율을 얻기 위해서다. 변속기도 최적 효율이 나오는 회전수가 있고 그 회전수를 벗어나게 되면 완만하게 효율이 떨어질뿐더러, 아무리 효율이 좋다좋다 한들 마찰저항으로 인해 기본적으로 어쩔 수 없이 까먹는 동력이 있다. 내연기관 입장에서는 이런 변속기의 단점을 엔진 연비를 고려한 제어나 설계를 통해 커버할 수가 있을뿐더러 엔진이 무슨 짓을 해도 그것이 훨씬 이득이지만, 전동기는 내연기관보다 회전수와 토크의 변동 폭이 훨씬 크고 배터리가 빡빡해 효율에 매우 민감하기 때문에 변속기가 까먹는 손실도 무시할 수가 없다. 그래서 안그래도 배터리 용량도 빡빡해 죽겠는데 이득은 별로 없으면서 효율만 까먹고 무게는 무게대로 나가는 변속기를 배제하는 것이다.[53]

두 번째는 전기 동력만을 사용함으로써 설계의 자유도와 여유공간의 이점을 얻고 양산성을 개선하기 위해서다. 변속기가 붙게 되면 모터의 출력이 변속기를 들렀다가 바퀴로 가야 하므로 기존의 내연기관만큼 동력계의 설계가 복잡해지고 더 많은 공간을 소비하며 더 많은 제약이 가해지므로 결과적으로 전동기와 전기계통을 사용함으로써 얻는 이점이 감소하고 파워트레인 효율이 저하된다. 또한 변속기를 개발하고 생산해야 하기 때문에 차량의 양산성이 떨어지게 되며, 경험 많은 자동차 업체가 아니고서야 변속기의 개발과 양산이 익숙하지도 않을 것이기에 테슬라 같은 비교적 신생 업체들의 입장에서는 생각 외로 큰 리스크를 떠안아야만 한다. 변속기는 매우 정밀한 제조능력을 필요로 하면서도 막대한 힘을 받아 고속으로 회전하는 기계이다. 많은 개발경험이 없이는 함부로 손을 대기 어렵고, 막대한 돈과 시간을 들여 개발을 한다고 해서 전기차의 성능이 획기적으로 개선되는 것도 아니다.

세 번째로 변속기를 쓰기에는 모터의 동작영역과 효율성이 내연기관처럼 허접하지 않다. 내연기관은 특성 곡선을 보면 토크가 언덕 모양으로 나타나고 출력은 거의 일방적으로 회전수에 비례해서 올라가는 경향이 있다. 따라서 최고토크 지점도 언덕 최고점 하나뿐이고 최고출력 지점도 거의 최고 회전수까지 올라갔을때 딱 한 지점 뿐이다. 즉, 엔진은 최적 동작 영역이 점으로 나타나며, 연비위주로 돌리거나 출력위주로 돌리기 위해서는 무조건 해당 최적지점 근처에서 엔진을 놀게 해야 하는데 상식적으로 엔진 스스로 항상 속도나 토크 조건을 맞춰서 작동하는 것은 불가능하다. 그래서 변속기가 반드시 필요하게 되고, 변속기를 쓰더라도 엔진이 항상 100%의 성능을 발휘하기 어렵다.

반면에 전동기는 특성상 저속 영역부터 이미 토크 곡선이 평탄하게 최대치로 형성[54]되고, 이 저속 토크는 모터 방열 설계와 배터리 사양만 버텨준다면 얼마든지 전류를 퍼넣어서 더 끌어올릴 수 있으며,[55] 최대출력도 굉장히 넓은 회전수 영역에서 유지할 수 있다. 또한 전동기의 효율도 내연기관처럼 중부하 영역이 최적효율 영역이지만 내연기관에 비해 효율의 변동 폭이 작고 영역이 매우 넓어서 변속기가 없더라도 어느정도 전비 확보가 가능하다.[56] 따라서 별다른 이유가 없는 한 변속기가 없는 단순한 구조가 더 효율적이다.

따라서 2015년 이후의 전기차는 모터 운영 능력을 개선하거나, 모터의 운전영역, 특히 최고토크를 더 확보하고 싶거나, 스포츠성을 개선하기 위해서 간단한 변속기를 붙이는 경우가 대다수이다. 대표적으로 고토크 능력을 확보하되, 열적 안정성도 필요한 경우가 해당된다. 이럴 때는 변속기가 꽤 유용하다. 왜 유용한가 하면 변속기의 도움으로 모터에 가해지는 발열 부담을 줄일 수 있기 때문이다.

사실 대체로 전기자동차들에 붙는 모터들은 여러가지 다른 용도의 모터들을 기준으로 봐도 사이즈에 비해서 출력, 특히 토크가 굉장히 높은 편이다. 왜 이런 차이가 있냐면 모터나 엔진 같은 기계들의 크기는 필요로 하는 강도와 방열에 따라서 결정되는데 모터는 내연기관보다 구조가 단순해서 상대적으로 덜 튼튼해도 되고, 효율이 좋아서 열도 적게 나니 크기가 커지지 않아도 되기 때문이다. 기계의 크기가 클수록 열용량이 커지고 표면적을 넓게 할 수 있으므로 발열량이 같을 때 덩치가 큰 쪽이 최고온도도 낮고 냉각도 쉽다.[57]

아무튼 그렇게 수랭과 고효율로 발열을 잡았으면 줄인 발열만큼 크기를 줄이든지, 전기를 더 퍼넣어서 출력을 올릴 수 있는 여유가 생기는데 모터는 여기서 끝이 아니다. 모터가 견딜 수 있는 온도를 감안해서 안전 온도 내에서 평소보다 훨씬 높은 전류를 가해 과부하 토크를 내는 선택지도 있다.[58] 근데 모터는 내연기관처럼 레드존 영역 1000RPM 이렇게 째째하지 않다. 설계에 따라서 다르긴 하지만 높으면 300% 이상의 과부하 토크도 낼 수 있는데 이러면 모터의 최대토크 스펙이 매우 크게 오르는 효과가 있다. 당연히 반대 급부로 냉각수를 열탕으로 만들어버릴 수준의 발열이 나고, 그 열 때문에 효율이 떨어지면서 더더욱 발열이 오르지만, 아무튼 모터가 타지만 않게 온도가 올라가는 짧은 시간동안만 쓰면 상관 없다. 이런 이유로 저속에서 모터를 전기난로로 만들면서 엄청나게 토크를 뿜어낼 수 있기 때문에 전기자동차들의 가속력이 압도적인 것처럼 나타나는 것이다. 토크 특성 자체만 보자면 사실 내연기관 + 변속기 조합이 훨씬 고토크를 안정적으로 유지한다. 이는 애초에 사이즈부터가 내연기관이 훨씬 크고, 변속기 덕분에 내연기관이 과부하 상태로 들어갈 일 자체가 없기 때문이다.

특히 일반적으로 차량에 붙이는 모터는 설계에 따라 다르지만 가능한한 높은 회전수에 중점을 두는 쪽이 출력밀도, 효율, 운전영역 확보에 이점이 있다. 그럴 수 밖에 없는게 모터가 최대 토크를 낼 일이 운전하면서 몇 번이나 있으며, 오래 써봐야 얼마나 쓰겠는가? 모터를 고토크 중심으로 설계 할 이유가 없다. 그래서 저속에서는 그냥 전류를 있는대로 때려박아서 토크를 충당하고 대신 짧은 시간 동안만 운행을 함으로써 위험 온도까지 올라가지 않게끔 설계하는 경우가 많으며, 이런 유형의 모터들은 내연기관은 상상조차 할 수 없을 정도로 매우 극단적으로 높고 긴 TN 커브가 그리게 되지만 그 대가로 최대토크를 유지하는 시간이 제한된다.

위와 같이 토크 과부하를 걸면서 모터를 운용하는 차량이 대표적으로 테슬라 모델 S인데 변속기 없이도 엄청난 가속력을 뽑아주긴 하지만 이런 가속력을 반복적으로 내다보면 모터의 온도제한 때문에 출력제한이 걸린다. 반면 포르쉐 타이칸 같은 경우, 후륜에 2단 변속기를 장착함으로써 초기 가속 시에 모터에 걸리는 토크 부하를 줄였고, 때문에 모터의 발열도 크게 줄어서 최대 가속력을 수십번을 뽑아도 출력제한이 걸리지 않는다. 이는 어느쪽이 좋고 나쁘고의 차이라기보다는 설계 전략과 추구하는 방향성의 차이이므로 모터가 이런 방식의 설계를 허용한다고 이해하는 것이 좋다.[59]

이렇게 변속기는 이런 성능 향상 대책 중 하나의 선택지일 뿐이며, 대부분의 경우 변속기가 없더라도 모터를 최고 성능으로 운용할 수가 있다. 그리고 전기자동차용 변속기를 개발하고 붙이는 것 자체는 기존의 자동차 제조업체들 입장에서는 그렇게 어려운 일이 아니다. 그럴 수 밖에 없는 것이 유체 클러치(토크 컨버터)가 붙는 것도 아니고 기어 단수가 많은 것도 아니기 때문이다. 포르쉐 타이칸 같은 경우도 전기차를 개발한다는 이유 하나만으로 바로 전기차용 2단 변속기를 개발해서 붙였다.

어떤 선택지가 좋은지는 전기차 업체의 설계와 제품 성격마다 다르며, 제각기 장단점이 있기 마련이다. 하지만 분명히 말해두고자 하는 것은 내연기관과는 달리 변속기가 목표 성능을 달성하기 위한 필수 조건이 아니라는 점이다.

이외에 전기차에 변속기가 탑재되는 경우는 차량이 너무 크고 무거워서 모터의 깡패같은 토크로도 모자랄 때 2~3단 정도의 간단한 변속기를 탑재하기도 한다. 전기버스 같은 경우. 다만 버스는 특성상 공간이 넉넉한 편이라 변속기 대신에 그냥 모터를 더 큰 걸 달아서 해결하기도 한다. 어느 정도 크냐면 지하철 전동차용 모터를 개량해서 넣는다. 그래봤자 대형상용차용 변속기를 포함한 6기통 디젤엔진보다 작기 때문이다. 정확하게 말하면 지하철은 한 칸에 모터 4개가 들어가는데 전기버스용으로는 1개만 넣고 출력을 낮추면서 냉각요구성능을 낮춘 다음 배터리 구동이 가능하도록 전압전류요건을 바꾸는 개량을 한다. 단일모터 기준 최대 200kW에 달한다. 한마디로 전기먹는 하마. 어차피 전기버스가 주로 도입되는 시내버스는 대형차량이라 배터리 탑재량도 승용보다 훨씬 많은데다 짧은 주행거리를 뺑뺑이 도는 물건이라 상관없다. 전기버스는 보통 만땅을 채우고 80~150km를 가면 완전 방전된다.(모터 출력이 출력이다 보니...) 한참 도입이 늘고 있으나 무조건 시내버스 사양으로만 출시되는 이유가 아직 2021년 기술력으로는 고속버스를 전기자동차로 만들 수 없기 때문이다. 정확히 말하면 만들수는 있는데 서울에서 대전도 한방에 못가고 앵꼬난다.

요즘에는 전기구동 대형차량, 화물차량, 스포츠카들도 변속기를 제외시키는 것이 트렌드인 것 같다. 포터 일렉트릭도 변속기 대신 135kW짜리 대빵 큰 모터(보통 일반승용차용 모터는 35~100kW.)를 달고 출시한 것을 보면 전기차에서는 모터에 뭔 짓을 해서라도 가능한한 변속기를 제외시키는 것이 메리트가 매우 강하다고 해석할 수 있을 것이다. 다만 무거운 짐을 싣는 화물차는 아직까지 변속기가 필요하다. 애초에 잘 안만들기도 하고. 버스와 트럭은 비슷한 차대 프레임과 파워트레인을 쓰지만 전기버스는 흔히 있어도 전기트럭(1톤 내외의 소형트럭 제외)은 보기힘든 이유가 최대적재시의 총중량이 무겁기 때문이다. 파워트레인과 크기가 비슷한 11톤 카고차량과 시내버스를 비교할 경우 트럭은 금속제품과 같은 중량물을 짐칸 부피에 맞춰 꽉 채우면 11톤을 아득히 넘겨 과적이 되어버리지만 버스는 승차정원의 2배를 넘겨서 어거지로 태워도 승객들의 무게는 5톤을 넘기기가 힘들다.[60] 생각보다 밀도가 상당히 낮은 물체이기 때문에 그렇다. 물론 배터리와 모터의 성능 자체는 충분하여 전기차 제작이 불가능한건 아니지만 이 또한 고속버스와 같이 주행가능거리가 짧은 것이 문제가 된다.


9.3.2. 변속기 유용론[편집]


그러나 위 주장은 어디까지나 저속에 가감속이 잦은 시내주행 위주의 운용효율성만 놓고 이야기하는 것으로, 변속기 없는 전기차는 고속에서 효율성이 바닥을 칠 수밖에 없다. 내연기관 특성이 최고 성능이 제한적이라는 문제점이 있으나, 현재 내연기관 자동차에 들어가는 변속기는 시작은 언더드라이브일 지라도 최고 단수에서는 오버드라이브를 가는 경우가 많다.

모터의 기계적인 허용 회전수 자체는 매우 높지만 너무 높은 회전수까지 커버하는 경우에는 대체로 최고출력이 최고속도보다 훨씬 이른 속도에서 떨어지는 특성이 있기 때문에 내연기관 + 변속기 조합에 비해 고속 성능이 후달리는 경향이 있다. 이는 모터가 회전하는 상황이 전류를 밀어넣으려는 모터 드라이브와, 이를 막으려는 모터와의 싸움이기 때문이다.

모터와 발전기는 구조와 개념이 동일하다. 모터도 발전기와 똑같이 회전속도가 올라갈수록 회전방향과 반대방향으로 작용하는 역기전력이 발생하며, 때문에 모터드라이브는 모터 회전속도에 비례해서 더 높은 전압을 투입해야만 모터로 들어가는 전류의 크기와 방향을 유지할 수 있다.[61] 쉽게 이야기하자면 모터드라이브와 모터는 전압이라는 힘으로 서로 항상 줄다리기를 하고 있다고 보면 된다. 모터의 회전수가 올라갈수록 모터가 잡아당기는 힘이 더 강해지므로(역기전력이 회전수에 비례해서 커지므로) 가만히 있으면 모터드라이브가 모터에게 끌려가게 된다. 즉, 발전기가 된다.[62] 이렇게 되지 않으려면 모터드라이브는 출력전압을 올려서 모터의 역기전력을 상쇄해야 한다. 거기에 추가로 원하는 양 만큼의 전류를 흘리기 위한 전압을 더 가함으로써 모터를 잡아 끌고 전류의 방향을 일정하게 유지하게 된다. 이 상태에서는 일방적으로 모터드라이브가 원하는 전류를 얼마든지 유지할 수 있을만큼 전압여유가 있으며, 따라서 원하는 토크를 내기 위한 제약이 없다.[63]

문제는 모터 회전수가 너무 높아져서 배터리 전압과 모터 역기전력의 크기가 같아지는 경우이다. 이 경우에는 배터리 전압을 깡으로 때려서는 모터에서 발생하는 역전압을 죽어도 이기지 못하므로 아무리 기를 써도 모터에 전류를 더 인가할 수가 없게 되고 따라서 토크를 낼 수가 없다. 즉, 모터드라이브와 모터가 줄다리기를 하는 힘이 동일한데 모터드라이브가 더 힘을 낼 수가 없어서 더 이상 모터를 잡아 끌고 갈 수 없게 된 상황이다. 하지만 이런 상황에서도 모터를 구동할 수 있는 방법이 있는데 바로 모터 자체의 힘을 깎아버리는 것이다. 모터드라이브는 더 높은 회전수에서 출력을 끌어내기 위해 모터의 역기전력 자체를 감소시키는 제어를 하게 되는데 이를 약자속 제어라고 한다.[64] 이렇게 하면 모터의 역기전력이 약해진 만큼 전압 여유가 생기니 다시 모터드라이브가 주도권을 잡고 토크를 낼 수가 있다. 즉슨 모터를 어르고 달래서 줄다리기를 하는 힘 자체를 떨군 것이다.

이 상태에서는 모터의 회전수가 올라가는 만큼 역기전력을 약화시키기 위해서 전류 일부를 투자하거나 모터의 전류를 제한하므로 실질적으로 모터의 토크는 쭉 떨어지게 된다. 즉, 회전수와 토크가 반비례 관계가 되는데 기계적 출력은 속도와 토크의 곱이다. 즉 속도가 올라가는 만큼 토크가 떨어지는 것이므로 기계적 출력 자체는 일정하게 유지된다. 따라서 모터는 정출력 상태가 된다.[65] 여기까지는 어찌되었든 나와야 할 출력이 나오는 것이니 성능이 유지된다. 단, 이 정출력 영역은 모터의 유형에 따라서는 없는 경우도 있다. 예를 들어 유도 전동기 같은 경우에는 모터드라이브의 제어를 받아도 정출력 영역의 크기가 매우 협소하고, 릴럭턴스 전동기 같은 경우는 정출력 영역이라고 할만한 부분이 있긴 한데 출력을 유지하지 못하고 점점 떨어진다. 즉슨 최대출력이 피크 찍고 바로 내려오기 때문에 이런 전동기들은 고속토크가 매우 구리다.

회전수가 계속 올라가면 약자속 제어법으로도 이런 정출력 상태를 유지할 수 없는 시점이 오게 된다. 왜냐하면 전동기의 고정자도 전자석이기 때문에 회전자만큼은 아니지만 마찬가지로 회전수에 비례해서 역기전력이 발생하기 때문이다. 이런 전동기 고정자의 역기전력은 모터에 투입하는 전류 자체를 줄이지 않으면 감소시킬 방법이 없다. 즉슨 모터를 열심히 어르고 달래놨더니 "모터드라이브 너도 힘을 빼세요" 라고 역으로 협상을 걸고 있는 상태다. 결국 모터에 흘릴 수 있는 절대적인 전류의 크기 자체가 제한되므로 모터드라이브는 모터를 어르고 달램과 동시에 힘까지 조금씩 빼게 된다. 때문에 약자속 효과와 토크전류 감소라는 효과가 동시에 작용하여 회전수에 비례해서 토크가 매우 급격하게 추락하게 된다.[66] 대부분 전기자동차의 최고속도 성능이 추락하는 원인이 바로 이것이다. 뜬금없이 고속 시점에서 출력이 떨어지는 것이다.

이런 현상을 방지하기 위해서는 더 전압이 높고 방전성능이 높은 배터리를 쓰든지, 특성 영역에 들어가지 않게끔 모터 회전수를 낮추든지, 토크를 포기하고 약자속 지점이 더 늦게 오게끔 힘이 약한 모터를 쓰든지, 아니면 변속기를 동원하는 수밖에 없다. 테슬라의 경우, 초반에는 약자속 제어를 적극적으로 쓰다가 모터를 2~3개로 늘려서 보완하고 있고, 포르쉐는 아예 처음부터 그 비싸다는 영구자석 모터를 2개 쓰고 변속기를 붙여 토크를 보완하고 최대출력 영역의 크기를 넓게 확보하는 전략을 사용했다. 그래서 세간의 인식과는 달리 이렇게 고속 성능이 떨어지는 문제는 점점 보완이 진행되고 있다.

또한 순수전기차의 고속주행 효율성이 떨어지는 이유는 단일 언더드라이브로 인한 효율성 저하와 고속주행 시의 공기저항이 중첩되어 적용되기 때문으로, 내연기관차가 오버드라이브를 통한 상쇄로 고속주행효율성을 올리는 것과 대비되는 특성이다. 항속주행을 유지하는 동안 출력을 최대한 낮추는 것이 고효율화의 필수 관문인데, 출력을 낮추려면 토크를 낮추는 것보다 회전수를 낮추는 것이 당연히 효율이 좋다.[67]

그러나 지금 당장 그런 걸 하기 힘든 이유는 클러치를 사용하지 않는 변속기가 아직까지는 완전히 상용화되지 않은 것에 기인한다.[68] 굳이 고성능화를 위한 것이 아니더라도 내연기관이 엔진 다운사이징을 가는 것과 비슷하게 전기차에서도 모터의 다운사이징/다운스피딩을 통한 효율성 향상과 차량가격 규절감을 위해 다단변속기를 적용하는 방법에 대한 연구 역시 진행중이다.


10. 참고 문서[편집]


  • 포뮬러 E: 2014년부터 시작한 FIA 주관 세계 최초의 전기차 경주대회
  • 트라이버튼피스트에 따르면, 2016년 4월 12일 현재 64%의 설문 응답자가 테슬라 보급형 전기차에 의해 미래에 현대자동차가 크게 위협받을 것이라고 예상한다.
  • 엑스 드라이버: 인공지능 방식의 전기차가 대중화된 미래를 다루고 있다. 인공지능 전기차가 대중화되다보니 구세대 휘발유 자동차를 운전할 수 있는 사람들이 특수 기능 보유자로 대접받는 세상...
  • 전기자동차 번호판
  • 전기버스


11. 둘러보기[편집]


파일:배터리 아이콘_White.svg 세계 주요 전기차 배터리 제조사


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[1] 환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률 제2조 제3호[2] 현재 테슬라에서 출시하는 전기자동차들은 기존의 통념을 깨는 수준으로 동급의 내연기관 차량에 비해 상당한 성능을 보여주고 있다. 전기 모터로 움직이는 차량은 이미 오래 전부터 전기기관차 등이 있긴 했지만 벡터제어 모터드라이브나 고성능 영구자석 동기전동기처럼 차량 사이즈에서 극강의 퍼포먼스를 내는 시스템은 전력전자 분야가 크게 성장한 20세기 후반에 개발 된 시스템이므로 이것도 생각보다 오래되지 않았다.[3] 차량에 터빈이나 내연기관 발전기를 장착해서 전원으로 쓰면 이들이 연료를 전기로 변환하는 과정에서 소음이 날 수 있다. 이런 원리는 이미 철길에서 많이 볼 수 있는데, 디젤전기기관차가 바로 이런 방식이기 때문이다.[4] 한국 기준 40km/h 이하[5] 전동차를 생각하면 쉽다. 전동차 차내에서 저속에선 인버터 구동음 정도만 들리지만 속도가 올라갈수록 노면에서 올라오는 소음과 터널 내의 소리 울림으로 인해 발생하는 2차 소음이 커진다.[6] 최신 모델이며 동일 차종으로 내연기관, 전기 모델이 모두 존재하는 현대 코나의 경우 내연기관 모델이라면 풀옵션을 해도 차 가격이 3000만원 정도지만 전기 모델은 풀옵션 차량 가격이 5400만원 정도. 하지만 전기차는 출력이 높아진다고 가격이 기하급수적으로 증가하지는 않기 때문에 고성능 차량일 수록 전기차가 상대적으로 더 싸다.[7] 소형 SUV 코나 전기자동차 풀옵 살 돈이면 준중형 SUV 투싼/스포티지 상위트림이나 중형 SUV 싼타페/쏘렌토 하위트림을 살 수 있다.[8] COP 1이하. (COP=난방능력/전력)[9] 주행풍과 팬의 바람을 동시에 사용하여 엔진의 냉각수를 냉각시키는데 정차 시에는 주행풍이 없기 때문에 냉각이 잘 되지 않아 과열되어 불이 나는 경우도 있다.[10] 물론 이게 전기차가 쓰는 전기인지 냉장고에서 쓰는 전기인지 알 길은 없으므로 일반 가정에서 무작정 220V 꽂아서 충전하면 누진세 폭탄을 맞게 된다. 정말 어쩔 수 없을 때가 아니면 자제하자. 다만 슈퍼유저 요금제가 활성화되는 겨울철과 여름철을 제외하면 이렇게 충전해도 휘발유 차량 대비 저렴하다. 일반적인 승용차에 휘발유를 만땅(45L) 채우면 6만원쯤 나오는데, 전기차는 64kWh 용량을 완충했을 때 가정용 저압전력 최고 누진단계(1kWh당 280원)를 적용받는다 해도 18,000원 언저리밖에 안 나온다. 물론 전기차는 완충 시 주행거리가 250~300km 정도밖에 안 되기는 하지만 어차피 엔진차도 45L로는 500~600km 정도 주행(11~12km/L)이 전부이며 같은 조건으로 전기차를 두 번 완충해서 같은 거리를 달린다고 해도 약 36,000원으로 여전히 휘발유보다 훨씬 저렴하다. 어쨌든 전기차 전용 충전소를 이용하는 것보다 몇 배 이상 비싸므로 정말 어쩔 수 없는 상황이 아닌 이상 권장할 수 없지만, 휘발유에 비해서는 여전히 저렴하다는 것이며 설령 슈퍼유저 요금을 때려 맞아도 연비 좀 나쁜 휘발유차라고 생각하면 그만이다. 슈퍼유저 요금은 kWh당 700원이므로 64kWh 완충 시 약 45,000원이고, 엔진차와 같은 주행거리를 가지려면 두 번 완충해야 하므로 9만원 돈이다. 이 경우에 휘발유로 치환하면 연비가 8.3km/L 정도 나오는 V6나 V8 엔진 차량을 탄다고 생각하면 된다. 물론 신규 구매 시에는 전기차의 메리트가 전혀 없어지는 상황이지만 그렇다고 이미 사놓은 전기차를 단지 충전기가 없고 신규설치가 불가능한 지역으로 이사 간다는 이유만으로 폐차하거나 국고보조금 위약금을 물어가며 조기에 팔아치울 것까지는 없다는 이야기이다.[11] 휘발유(34.2MJ/L)나 경유(38.6MJ/L)로리튬이온 배터리 에너지 밀도(0.9~2.63MJ/L)를 10배이상 상회한다.# [12] 이 문제는 기술보급의 문제이다. 리튬이온배터리를 단점을 보완하면서 대체할 배터리는 리튬황 전지, 전고체 전지, 리튬공기전지 등이 충분히 개발되고 있으나 문제는 그러한 배터리는 도대체 언제 상용화가 되는가의 문제이다. 다만 나트륨 배터리는 2023년 대량생산이 예정되어 있으며, 같은 해에 나트륨 배터리 기반 전기차 시제품이 등장하였다. 약 250km의 주행거리를 가진다.[13] 이에 따라 신소재 제품 중 비싼 원료(리튬, 코발트, 니켈)가 아예 없는 나트륨배터리가 대안으로 나오기도 하는데 나트륨배터리는 리튬배터리보다 용량과 충방전 성능이 30% 정도 떨어진다. 때문에 가격은 확실히 저렴해지겠지만 저가형/단거리/추운 지역용(나트륨 배터리는 저온 성능이 리튬 배터리보다 우수하다.) 전기차에 주로 적용될 것으로 예상된다. 전기차의 주요 정보는 전기차 원동기실 안쪽 벽에 표시#[14] 대부분의 메이커들은 배터리 팩을 나사와 실링제로 고정해서 그나마 수리 할 여지는 있긴하지만. 테슬라는 한 술 더 떠서 배터리 케이스에는 강력한 본드로 감싸놔서 전용공구 없이는 뜯는게 불가능하고. 특히 안에 들어가는 배터리 팩에는 에폭시로 충전해놔서 수리는 커녕 재활용도 불가능하다.[15] 배터리 팩, BMS 등[16] 테슬라 수퍼차저 문서 참조.[17] # [18] 충전시 양극재에서 결정이 가지처럼 뻗어나가는 현상, 이 결정으로 인해 분리막이 찢어져 화재가 발생하기도 한다.[19] 유럽은 11kW~43kW의 용량인 7핀 Type 2 방식[20] 그 전에는 미국과 유럽 등에서도 급속 충전 방식이 제각각이었다.[21] 한국 출시 차 기준.[22] 기아 쏘울 부스터 EV가 나오면서 현재는 생산되지 않는다.[23] 테슬라 모델 S의 경우 배터리 용량이 100kWh인 모델이 시속 100km로 600km를 간다고 한다. 100kWh의 용량을 가진 배터리는 360MJ의 에너지를 저장할 수 있으며, 이를 이동시간으로 나눠보면 평균 17kW정도를 쓰는 것으로 계산이 나온다. 실제로는 가감속을 더 많이 할 것이니 더 많은 전력을 소비할 것이다.[24] 답은 경량화인데, 강도를 유지하며 가볍게 하려면 초 고가 신소재, 복합소재를 사용하지 않으면 불가능하다. 그러려면 그 소재 자체도 비싸지만, 제작과 조립을 거의 수공으로 해야 한다. 제조 원가는 안드로메다로...승용차 한 대에 20억이라면 사겠는가? 껍데기만 50억이 넘는 F1 머신이 괜히 비싼 게 아니다.[25] 다만 해당 결과는 절대적이지 않으며 내연기관 버전 레이의 탄소 배출량이 최선이 아님을 감안해야 한다. 국가별 발전원에 따라서 비율의 변동이 있을 수 있으며, 전기자동차와 내연기관 자동차의 온실가스 배출량은 차량 제조업체의 기술력에 따라서 다를 수 있고 경우에 따라서는 역전될 수도 있다.[26] 정현상, "전기차는 과연 친환경적인가", 신동아, 2019-08-30, # (2020-06-05).[27] 만약 석유 시추부터 고려하지 않은 자료임에도 불구하고 LCA라는 명칭을 사용한다면 (1)석유 시추/정제처럼 자명하게 방출되는 부분에 대한 정보는 별도 분류해서 표기하지 않고 타 항목에 포함시켰거나 (2)국제표준화 기구의 정량화된 기준에 따르지 않는 특정 기관(혹은 정부)만의 독자적인 평가 방식이거나 (3) 정말 고의적으로 전기차의 친환경성을 무너뜨리기 위한 목적으로 구성한 자료일 것이다 - 다만 세 번째 경우는 민간 영리단체나 소규모 언론사에서 비판선동과 같은 명백한 목적성을 가지고 배포하는 극히 드문 사례이며, 그런 공신력 떨어지는 기관의 출처도 불분명한 평가 정보는 애초에 공론화 되기도 어려울 뿐더러 대중을 뒤흔들 능력/신용/자본이 없다. 결론적으로 저력있는 평가 주체나 수치화된 평가 항목과 같은 출처를 확인했다면 우선 불필요한 의구심을 가질 이유는 없다.[28] 고장 혹은 불법 개조 등으로 제원이 달라진 특수사례 제외[29] 사실상 중국과 개발도상국의 석유/석탄 화력 발전소에서 뿜어대는 NOX와 VOC의 영향으로 생성되는 지표 오존이 더 심각한 문제다[30] 2023년 7월 서울에서 열린 '친환경연료 국제 심포지엄'에서도 탄소 중립 달성을 위해선 전기차에만 의존해선 안 된다는 주장이 여럿 있었다. 내연기관의 탄소 방출량이 환경단체의 선동과는 다르게 가공할 양은 아니었다. 사람이 연간 호흡하는 과정에서 방출하는 이산화탄소(약 340kg)와 내연기관 자동차가 연간 운행하며 평균적으로 방출하는 이산화탄소(약 1.5톤)의 양을 비교했을 때, 자동차 한 대는 고작 사람 4.4명이 호흡만으로 만들어내는 양과 동일하다. 한마디로 120년 이상 갖춰온 내연기관 기술, 인프라, 산업 구조, 법률 등을 버리고 당장 퇴출시키자는 환경운동가 4명이 모이면 살아있다는 이유로 자동차와 동일한 양의 온실기체를 만들어낸다는 것이다.[31] 이것은 일종의 보호무역 장치로 쓰여왔다. 미국의 연비규제안은 휘발유 차량에 유리하도록 NOx와 같은 배기가스를 맞추기 어렵게 되어있고, 유럽의 연비규제안은 CO2 규제를 맞추기 어렵게 하여 경유차에 유리하도록 하였다.[32] 2017년 기준 일반 화력발전 열효율 38%, 복합화력발전 열효율 46%. 출처: http://epsis.kpx.or.kr/[33] 2017년 기준 약 3.7%. 출처 : http://epsis.kpx.or.kr/[34] 공인연비 인증모드인 CVS-75 기준.[35] 극적인 비교를 위해 효율이 떨어지는 내연기관 수치를 반영한 경향도 없지 않다.[36] 논문이 미래의 시나리오를 근거로 든다거나 수치가 전체 주행중 차량의 평균이 아닌 차종의 평균으로 다소 주관적이고 전기차에 편향적이긴 하지만 다수 나온다.[37] 위 연구 결과에서는 현재 시점에서는 지역에 따라 하이브리드차의 효율이 더 높지만 세계적 추세에 따라 재생에너지 비율이 점점 높아지고 있기에 근미래에는 곧 전기차의 효율이 하이브리드차를 뛰어넘을 것이라는 결과 역시 담겨있다는 점도 상기할 필요가 있다. 물론 우리나라는 그 한계가 30% 내외이며, 195개 국가 중 신재생에너지의 발전비중을 맘대로 늘릴 수 있을만큼 지형적인 조건이 갖춰진 곳도 몇군데 없다는 점도 알고있을 필요가 있다.[38] 효율이 좋은 복합발전소를 계속 짓고는 있는데 그만큼 일반 화력발전소도 늘고 있어서 눈에 띄는 변화가 없다. 서술 기조가 중립적이지 못한면이 있는데, 휘발유와 경유에서 최고기록의 열효율을 예로든것처럼 화력발전소의 현존 최고 열효율을 보면 62.2%이다. 평균값이 더디게 변하고 있다는것은 사실이지만, 그건 내연기관 자동차의 엔진도 마찬가지의 문제이다.[39] #[40] #[41] 전기차도 킬로와트시당 5~6km 이상이라면 고효율 차량으로 분류된다.[42] 차량 10만 대 판매당 화재 발생 건수가 내연기관차는 1,529.9건, 전기차는 25.1건[43] 대다수의 외국 브랜드 전기차는 2020년 이후부터 한국 판매를 시작했고 기존에 판매중이었던 차종도 1억원 전후의 고가 차량들이 많아서 볼트 EV를 제외하면 판매량은 극히 적었다. 테슬라 모델3는 2019년 연말부터 고객인도를 시작했지만 소수의 차량이 인도되었을 뿐이라 실질적인 출시는 2020년 3월부터 이루어졌다.[44] 조그만 소형 18650 배터리 1개만 하더라도 일단 외부충격이나 단락으로 터지면 가정집 수준에선 물통에 던져넣는 것 외의 마땅한 방법이 없다. 이러한 폭발적 연소는 리튬이온 배터리 자체의 특성이기 때문이다. 심지어 물을 뿌리는 것은 상황을 더 악화시킬 수 있다.[45] 국립소방연구원에서 기존의 진압방식을 거꾸로 응용한 새로운 방사장치를 실험했고 결과는 성공적이었다. 수조나 커버와는달리 소화전에 연결하고 곧바로 방사할 수 있는 장비이다. 현재 보급된 장비들중 미검증된 장비들의 사용실태점검과 규격표준화를 거쳐 확대도입을 논의할 계획이라고 한다. # [46] 질식소화덮개, 특수 수화수조 등[47] 단파 및 VHF 아마추어 무선을 사용하는 무전기이다. 무전을 송신하는 것은 당연히 관련 자격증 취득과 무선국 개설 신고가 필요하지만(이러한 절차 없이 무전 송신을 할 경우 당연히 처벌 받는다. 안 걸릴 것 같지만 지역별로 전파관리소에서 주기적으로 차량을 운행하면서 전파 탐지를 한다.) 수신만 하는 것은 이러한 것들이 필요 없기 때문. 무선 동호인들은 차량에 흔히 모빌국이라고 불리는 차량용 무전기를 설치하기도 하기 때문에 별 특이한 건 아니다.[48] 근거 없는 판단은 아닌게 주요 시장인 서유럽과 한국은 이미 AM방송이 사양세에 접어들었다.[49] 실제로 EMC/EMI 인증을 받지 않은 일부 LED 조명은 FM라디오에도 영향을 주곤 하는데, 바꿔 말하면 기본적인 차폐만 제대로 되어 있다면 FM라디오 청취에는 전혀 문제가 없다.[50] 1700마력짜리 성형 엔진을 탑재한 2차 대전기의 전투기들이 이런 식이라고 보면 된다.[51] 실제로 강력한 화력, 방어력 증강!을 시작으로 12.7mm 중기관총 8정을 다니까 공간이 모자라네? 대형화하자! 엔진이 딸리네? 강력한 엔진을 달자! 폭격기 호위해야 하는데 터보차져는? 대형화에다 엔진 출력 남아도니 풀옵으로 달자! 이런 식으로 해서 나온 게 P-47.[52] 다만 변속비를 크게 할수록 변속기 크기가 과하게 커지고 무거워지게 된다. 일반적인 변속기 장착 위치를 감안하면 이는 좋지 못하므로 변속기 자체의 변속비 범위는 1~3 내외로 작게 구현하고 변속기 출력과 바퀴 사이에 고정 감속비를 가진 최종감속기를 하나 더 추가하게 된다. 이 최종감속기는 전기차도 있다.[53] 그래서 변속기를 박았다면 굉장히 주의 깊게 운용하게 된다. 예를 들어 포르쉐 타이칸은 후륜에만 변속기가 붙어있는데 운전자가 전비 주행을 원한다면 아예 후륜 쪽 클러치를 빼버리고 전륜으로만 운행하게 되어 있다. 즉슨 변속기가 끼어있다는 것 자체가 손실이므로 아예 주행에 개입하지 않게 하는 것이다.[54] 혼다 어코드와 테슬라 모델 S를 비교한 예시도 참조하면 좋다.[55] 물론 이는 배터리 사양과 모터 설계에 따라 한계가 있지만 내연기관과는 달리 허용되는 시간 내에서는 매우 큰 폭의 과부하 토크를 낼 수 있다.[56] 변속기 자체도 정적으로 효율을 까먹는 요인이다. 때문에 정속 주행 상황에서는 오히려 손실이 크다.[57] 당연하지만 현재 전기차 모터의 크기는 수랭식이기 때문에 가능하다는 점을 알고 있어야 한다. 물 한방울 안들어가는 공랭식으로 만들게 되면 70마력만 넘겨도 슬슬 자동차에 올리기 힘들 정도로 커지며, 이런 차이가 있는 이유는 공랭식보다 수랭식의 냉각 능력이 우수하기 때문이다. 하지만 의미없는 비교인 것이 엔진 역시 공랭으로는 100마력 이상 고출력 내기 힘든건 매한가지다. 공랭식 내연기관 자동차가 없는 건 아니지만 폭스바겐 마이크로버스같이 뻑하면 고속도로 달리다 과열로 퍼져가지곤 갓길에 서서 엔진룸 열고 연기 풀풀 피어올리던 많이 옛날 물건이다.[58] 과부하 동작 시에 출력까지 평소보다 높게 쓸 수 있을지는 모터마다 다르다. 최대출력까지 같이 오르려면 전원 전압이 올라가든지, 모터의 전기적 사양이 연속조건에서 여유가 있어야 하는데 이는 모터의 설계와 배터리 사양에 따라서 케바케다. 토크를 쏟아낸다고 무조건 출력이 같이 오르지 않는 이유는 배터리가 전류를 더 크게 쏴줄 수는 있어도 전압을 높여서 줄 수는 없기 때문이다. 결국 모터의 전압이용률이 100%가 되면 전류를 더 넣지 못하니 이런 경우에는 최대토크만 올라가고 최대출력은 변하지 않게 된다. 즉, 성능곡선은 더 높은 토크로 시작하지만 결국 속도가 올라감에 따라 미끄럼틀처럼 최대출력에 맞춰서 토크가 내려오게 된다.[59] 위에서도 언급했다시피 변속기는 기본적으로 까먹는 효율이 있어서 타이칸도 이런 단점을 고스란히 받는다. 그래서 포르쉐는 전비 운행 상황에서 후륜 변속기를 아예 파워트레인에서 분리해버리는 선택을 했다. 설계 복잡도 및 효율을 성능과 교환한 셈이다.[60] 사람 무게만으로 11톤이 나가게 하려면 몸무게 60kg 기준 200명 가까이가 필요한데 시내버스보다 바닥면적이 2.5배 넓은 지하철 한 칸이 출퇴근시간 수준으로 혼잡할 때의 승차정원이 그정도 된다. 쉽게 생각해보면 아무리 푸시맨을 동원하고 억지로 낑겨 타고 밀어 넣는다고 한들 사람이 가득 찬 지하철 한 칸에 타고있는 사람들을 전부 내리게 해서 시내버스 한 대에 밀어넣는 일이 가능할지 생각해 보면 된다. 터무니없다.[61] 예시로 배터리 전압이 800V라고 해도 실제로 모터가 800V를 다 먹고 있는 것이 아니다. 모터드라이브가 모터의 회전수와 전류지령 크기를 고려해서 모터에서 발생하는 역기전력을 상쇄하기 위한 전압 + 전류를 유지하기 위한 전압만큼을 잘 조절하면서 모터와 줄다리기를 하고 있기 때문에 정전류 제어가 가능한 것이다.[62] 회생제동이 이 상태를 일부러 유지시키는 것이다. 다만 여기서 말한 것처럼 무작정 끌려가기만 하면 발전량을 제어할 수가 없으므로 모터드라이브는 끌려가는 상황을 연출하면서도 전압출력량을 조절함으로써 끌려가는 힘을 제어한다. 즉, 발전량까지도 제어할 수 있다. 그래서 회생제동력이 자유자재로 조종이 가능한 것이다.[63] 모터 TN 커브를 보면 최대토크 값이 저 위에 일자로 떠있고 출력은 회전수에 비례해서 올라가는 속도 범위가 있는데 그 범위가 이 상태다. 원하는 토크를 회전수와 상관없이 쭉 일정하게 유지할 수 있으므로 정토크 영역이라고 한다.[64] 영구자석이 붙는 모터들은 영구자석의 자력을 약화시키고, 없는 모터들은 회전자의 여자전류를 줄인다. 더 쉽게 설명하자면 모터의 반발력 자체가 모터의 힘과 비례하므로 역으로 어떤 식으로든 모터의 힘 자체를 깎는다고 이해하면 된다. 그럼 반발력도 약화된다.[65] 모터 TN 커브를 보면 정토크 영역을 지나서 회전수가 올라가는 만큼 토크가 미끄럼틀처럼 내려오면서 출력이 일정하게 나가는 속도 영역이 있을건데 이를 정출력 영역이라고 한다.[66] 모터 TN 커브를 보면 정출력 영역을 지나서 토크가 확 꺾여내려가고 출력도 떨어지기 시작하는 속도 시점이 있을텐데 그 영역에서 발생하는 일이 이 상황이다. 이 영역은 모터마다 성능차가 매우 크므로 특성 영역이라고 부른다.[67] 당연한 얘기지만 회전체의 일률(출력)은 토크x회전속도이다. 감속기어를 쓰면 모터 자체의 회전속도를 미친듯이 높여야 하므로 언더드라이브가 걸리지 않을 때 같은 구동축 토크를 얻기 위해 전력을 퍼부어야 하는 것보다 더 많은 전력을 소모해야 한다. 모델 S가 과부하를 걸면서까지 이런 짓을 하는 것도 그런 이유.[68] 클러치를 사용하는 변속기는 정밀성이 상당히 높아야 하고, 토크컨버터식 변속기는 유체 때문에 동력전달 효율성을 까먹는다.