최근 도로 위에서 전기차를 점점 더 많이 볼 수 있게 되었습니다. 테슬라, 현대, 기아, 폭스바겐 등 주요 자동차 브랜드들은 이미 전기차 시장 경쟁에 뛰어들었고, 앞으로는 내연기관차보다 전기차가 훨씬 더 일반화될 것으로 예측되는데요. 왜 전기차가 이렇게 중요하게 여겨지고 있을까? 를 생각해보면 그 이유를 알고 있는 사람은 많이 없습니다. 이번 기사에서는 전기차 상용화 이유와 전기차의 핵심인 ‘배터리’에 대해서 한 번 자세히 살펴보려고 합니다.
왜 전기차인가?
(사진출처: 이슈메이커)
전기차의 개발이 본격화된 가장 큰 이유는 환경 문제 때문입니다. 기존 내연기관 자동차는 휘발유나 디젤 등 화석연료를 태워서 움직이는데 이 과정에서 이산화탄소(CO2) 같은 온실가스가 배출되어 지구온난화의 주요 원인으로 꼽히고 있습니다. 게다가 대기오염 물질도 많이 발생시키기 때문에, 도시의 공기 질을 나쁘게 만들기도 하죠.
반면 전기차는 배기가스를 전혀 내뿜지 않습니다. 전기로 모터를 돌려서 구동되기 때문에 운행할 때 대기오염을 유발하지 않는 것이죠. 물론 전기를 만드는 발전소에서 나오는 오염물질 문제는 여전히 존재하지만, 전 세계적으로 태양광, 풍력 등 재생에너지를 활용하는 방향으로 가고 있기 때문에 장기적으로는 친환경적 대안으로 자리 잡고 있습니다.
또한 석유 자원의 한계도 주요 원인 중 하나인데요. 석유는 언젠가는 고갈될 수 밖에 없는 자원이고, 대부분 중동 지역에 집중되어 있어서 에너지 안보 측면에서도 문제가 있죠. 반면 전기는 다양한 방법으로 생산가능하니 에너지 독립성 측면에서도 유리한 선택입니다.
이러한 이유 때문에 유럽연합(EU)이나 미국, 중국 등 여러 나라들은 내연기관차의 판매를 중단하고 전기차로의 전환을 법적으로 추진하고 있습니다. 따라서 앞으로 전기차는 단순히 ‘선택’이 아니라 ‘필수’가 될 전망입니다.
전기차 배터리란 무엇인가?
(사진출처: SK에코플랜트 뉴스룸)
전기차의 심장은 바로 ‘배터리’라고 할 수 있습니다. 전기차는 배터리에 저장된 전기를 이용해 모터를 돌려 달리기 때문에, 배터리의 성능이 전기차의 성능을 좌우한다고 보면 됩니다.
현재 전기차에 주로 쓰이는 배터리는 ‘리튬이온배터리’인데요. 이 배터리는 에너지 밀도가 높아서 가벼운 무게로도 많은 전기를 저장할 수 있는 것이 장점입니다. 스마트폰, 노트북에도 이 배터리가 사용되지만 전기차는 훨씬 큰 배터리가 들어가기 때문에, 한 번 충전하면 400km 이상 달릴 수 있는 차량도 있고, 최신 모델들은 600km 이상 주행도 가능합니다. 전기차 배터리팩은 수백 개의 작은 배터리 셀들이 모여서 만들어지는데, 이들이 함께 작동해서 전기차에 필요한 전력을 공급하는 것입니다.
배터리 용량은 kWh(킬로와트시)로 표시되는데요. 예를 들어 60kWh 배터리라면, 1킬로와트의 전력을 60시간동안 사용할 수 있다는 뜻으로 보면 됩니다. 용량이 클수록 한 번의 충전으로 더 멀리 갈 수 있지만, 그만큼 배터리가 무겁고 비싸집니다.
전기차 배터리의 수명은?
(사진출처: 오토메이션월드)
많은 소비자가 전기차 구매를 고민할 때 가장 걱정하는 부분이 배터리 수명입니다. 배터리는 사용하다 보면 충전과 방전을 반복하면서 성능이 서서히 떨어지는 ‘배터리 열화’가 발생하는데 이때쯤이면 교체가 필요해 교체 비용도 고려해야 하죠.
일반적으로 전기차 배터리는 8년 또는 16만km 정도의 보증을 제공하는 경우가 많습니다. 이후에도 배터리가 갑자기 멈추는 것은 아니지만, 충전 용량이 줄어들어 한 번 충전으로 달릴 수 있는 거리가 감소하게 됩니다.
배터리 수명을 늘리기 위해서는 과충전과 과방전을 피하고 너무 뜨겁거나 추운 환경인 극한의 온도를 피하는 것이 중요한데요. 대부분의 전기차에는 배터리 온도 관리 시스템이 있어서 이런 문제를 어느정도 보완해주지만 여전히 차주의 주의도 필요합니다.
최근에는 배터리 기술 발전으로 수명이 더욱 길어지고 있고, 배터리 재활용 기술도 개발되고 있어 배터리 교체 비용 부담도 줄어들 전망입니다.
충전소 문제
(사진출처: 정보통신신문)
전기차 사용에 있어서 중요한 또 하나의 문제는 ‘충전소 인프라’입니다. 내연기관차는 주유소에서 단 몇 분이면 연료를 채울 수 있지만, 전기차는 아직까지 완충에 시간이 걸리는 편입니다. 고속충전기를 사용하면 30분~1시간 이내에 80%까지 충전이 가능하지만, 일반 충전기는 그보다 시간이 더 걸리는 것이 현실입니다.
따라서 도심이나 고속도로 등 어디서나 쉽게 충전할 수 있는 충전소 확대가 필수적인데요. 현재 우리 정부는 2030년까지 충전기 50만 기 구축을 목표로 하고 있으며, 공공기관이나 아파트, 상업시설 등에서 충전소 설치를 늘려가고 있습니다. 유럽, 미국 등도 정부 차원에서 충전소 설치를 적극 지원하고 있으며, 앞으로는 ‘충전 걱정’도 점점 줄어들 것으로 기대되고 있습니다.
감전 사고 및 안전 이슈
(사진출처: 더위드카)
전기차가 전기로 달린다는 점 때문에 일부에서는 ‘감전사고’에 대한 걱정도 있습니다. 실제로 전기차에는 400V에서 800V의 고전압 배터리가 탑재되어 있고, 충전 중이나 사고 시에는 감전 위험이 존재할 수 있습니다.
그러나 전기차는 감전 위험을 방지하기 위해 여러 안전 장치를 갖추고 있습니다. 예를 들어, 차량이 사고로 큰 충격을 받으면 고전압 배터리에서 모터로 흐르는 전기를 자동으로 차단하는 시스템이 설치되어 있으며, 충전기에도 감전 방지 장치가 있어, 일반인이 사용하는 데 큰 문제는 없다고 볼 수 있습니다.
물론 장마철이나 침수 시에는 감전에 주의해야 하며, 침수된 전기차는 전문가의 점검 후에만 사용하는 것이 안전할 것입니다.
(사진출처: 파이낸셜뉴스)
또한 화재 위험도 존재하는데요. 리튬이온 배터리는 과열되거나 손상될 경우 열폭주(thermal runaway) 현상이 일어날 수 있습니다. 이때 배터리가 급속히 가열되면서 화재나 폭발이 발생하게 되는데요. 최근 전기차 화재사고의 사례들을 보면 사고로 큰 충격을 받은 전기차에 화재가 발생하고 불과 30초만에 차 전체로 불이 퍼지면서 차량이 완전히 전소되는 걸 볼 수 있죠. 이처럼 리튬이온 배터리는 화재시 불을 진압하기도 쉽지 않아 더 큰 사고로 번질 수 있는 위험이 있습니다. 이 때문에 제조사들은 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 온도와 전압을 지속적으로 모니터링 하여 위험을 사전에 방지하고 있습니다.
앞으로의 과제
전기차의 대중화와 함께 해결해야 할 과제는 아직 많은데요. 전기차 가격이 높은 이유 중 하나인 배터리 가격을 낮추는 것도 관건이고, 리튬, 코발트 등 배터리 원료도 한정되어 있어 자원 확보 문제도 있습니다. 이와 더불어 새로운 배터리 기술들도 연구개발 단계에 있는데요. 전기차 대중화가 이루어지면서 폐배터리 재활용 문제도 중요해질 것으로 전망됩니다.
결론
전기차는 단순히 자동차 산업의 혁신이 아니라, 지구 환경을 지키기 위한 필수적인 변화입니다. 그 중심에는 ‘배터리’가 있는데요. 앞으로 배터리 기술은 더 발전할 것이고, 충전소 등 인프라도 점점 좋아질 것이기 때문에 소비자들도 전기차에 대해 올바른 이해를 가지고, 안전하게 사용한다면 앞으로 환경 친화적인 교통 수단으로서 전기차가 보다 더 대중화될 수 있을 것 같습니다.
