전기차 vs. 내연기관차..과연 에너지 효율 격차는?

내연기관 차량의 주 에너지원은 확석연료이고, 여기에 저장된 에너지를 사용하려면 내연기관을 가동해야 한다. 차량 운행 중에는 공조장치나 전자장치도 작동해야 하므로 주행하지 않더라도 동력기관(엔진)이 저속으로 계속 도는 공회전 상태로 두는 경우가 많다. 그런데 시동 건 채로 한 자리에 계속 머물면 매연이 쌓이다 보니 공회전 하는 시간이나 장소를 법적으로 제한하는 경우가 많다. 이 측면에서 전기자동차는 상당히 유리하다. 차량에 저장된 에너지는 배터리에서 직접 나와 공조장치나 전자장치를 작동시킬 수 있으므로 주행 상태가 아닐 때는 동력기관(모터)가 멈춰있다. 이미지 크게 보기 3세대 K5 즉, 공회전이 일어나지 않고 그만큼 에너지를 아끼는데, 시내 주행 연비를 높이는데 이바지한다. 게다가 주행 여부에 상관없이 매연이 전혀 발생하지 않아 주변의 대기환경을 오염시키지 않는다. 정차 중에도 매연을 발생시키지 않고 이것저것 할 수 있다는 점은 최근 ‘차박’, 즉 차량에서 숙박이나 캠핑하는 행위가 인기를 얻으면서 전기차의 장점으로 주목받고 있다. 소음이나 탁한 공기 없이도 차량이 하나의 거대한 발전기 역할을 하면서 여러 캠핑 관련 장비를 작동시킬 수 있어 일반 차량보다 쾌적하게 하룻밤을 묵을 수 있기 때문이다. 일부 제조사는 이런 점에 주목하여 전기차 배터리의 전력을 외부로 끌어다 사용하는 기술인 V2L(Vehicle to Load) 같은 편의기능을 추가하고 있는 상태다. 이미지 크게 보기 현대차 아이오닉 5 일각에서 전기차가 사용하는 전기는 화석연료로 생산하고 여러 단계를 거치기 때문에 전체적으로 효율이 떨어져 내연기관차보다 매연을 더 발생시키지 않겠냐는 의심을 하기도 한다. 그런데 이는 사실이 아니다. 최근 개발된 내연기관은 최대 열효율이 40~50%에 달하기도 한다. 다만, 주행 속도나 여건이 수시로 변하면서 항상 최고의 효율을 내기는 어렵다. 그래서 실질적인 효율은 20~30% 정도에 머문다. 반면, 대형 발전소는 50% 안팎의 효율로 꾸준히 전기를 생산하고 있고, 송전과 배전에서 발생하는 손실은 그리 크지 않다. 그리고 전기모터는 80~90%의 매우 높은 효율로 동작한다. 이렇게 어림짐작 해봐도 전기차가 우위에 있다는 점을 쉽게 알 수 있다. 이미지 크게 보기 2021 쏘나타 센슈어스 Well-to-Tank는 1차 에너지원인 원료가 가공되어 자동차의 에너지 저장 장치인 연료 탱크나 배터리까지 도달하는 과정의 효율을 말한다. Tank-to-Wheel은 이 에너지로 동력기관(내연기관이나 전기모터)를 가동해 동력 전달 장치를 통해 바퀴를 굴리는 과정까지의 효율이다. 둘을 종합적으로 보면, 원료에서 바퀴에 이르기까지의 최종 효율인 Well-to-Wheel이 된다. Tank-to-Wheel은 미국 에너지부의 분석과 전기전자학회(IEEE)에 발표된 결과가 비슷한데, 전기차가 압도적으로 우수하다. 화석연료에서 출발하더라도 최종 효율은 전기차가 앞서고 있다는 것이 중론이다. 그러므로 이에 따른 매연이나 온실가스 배출량도 종합적으로 덜 나오게 된다. 게다가 대부분의 대형 화석연료 발전소는 도심에서 떨어져 있다. 전기차 보급이 인구 밀집 지역의 매연 문제를 개선하는 해법 중 하나로 활용되고 있는 이유가 여기에 있다는 얘기다.

[정우덕 칼럼] 전기차 vs. 내연기관차..과연 에너지 효율 격차는?

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