산업통상자원부와 환경부는 지난해 12월 전기차 상용화사대의 기반 조성을 위한 종합대책을 발표했다. 이는 2015년도에 전기차 보급물량을 3천대로 확대하고, 최대 420만원의 세제지원을 2017년까지 연장하기로 한 것이다. 또한 그동안 지속적인 성능개선에도 1회 충전 주행거리가 150km로 가솔린차 620km에 비해 25% 수준인 점을 감안해, 300km까지 확대하기 위해 222억원을 투자할 것이라고 밝혔다.

이처럼 정부가 전기차 개발에 열을 올리는 이유는 향후 전기차가 블루오션 시장으로 확대될 조짐을 보이기 때문이다. 세계 각국은 지구온난화에 대응하기 위해 1997년 교토의정서, 2009년 코펜하겐 기후변화회의 등을 통해 국가별 CO₂배출감소를 위한 목표치를 설정하고 있다. 우리나라의 온실가스 감축목표액은 2020년 BAU(Business As Usual) 대비 30%(2억4천600만톤)이며, 교통부분에서 약 18% 비중인 4천600만톤 절감을 목표로 하고 있다.

또한 선진국들의 자동차 CO₂배출량 규제에 대비해야 한다는 의견도 있다. EU는 2012년부터 승용차의 CO₂ 배출량을 각 사별 평균 130g/km로 규제하고 있으며, 미국 캘리포니아주는 2005년부터 자동차 업체별로 친환경차를 일정규모 이상 판매하도록 의무화하고 있다.

석유에너지의 수입액 부담도 한 몫하고 있다. 한국스마트그리드사업단이 작성한 ‘전기자동차 충전인프라 구축방안’에 따르면, 석유에너지 수입에서 수송부문이 차지하는 비중이 34%에 달해 경제성장에 있어서 큰 저해요인으로 작용하고 있다. 그리드사업단은 2030년에 원유가격을 배럴당 200달러로 전망하며, 한국은 석유수입이 세계 4위가 될 것으로 예측했다. CO₂발생량이 제로에 가까운 전기차의 상용화는 이와 같은 온실가스 감축목표액을 달성하거나 석유에너지의 수입액을 감축할 수 있는 대안으로 부각되고 있는 것이다.

물론 전기차의 충전을 위한 전기를 생산할 때는 화석연료를 사용한다는 문제가 있다. 한국정책금융공사가 발표한 ‘전기차 시장 동향과 주요 쟁점 분석’에 따르면, 우리나라는 아직 화석연료 발전 비중이 높아 전기차를 사용하더라도 발전소에서 충전용 전기를 생산할 때 발생하는 CO₂량으로 인해 큰 폭의 이산화탄소 저감효과는 기대하기 어려운 것으로 나타났다.

한국정책금융공사는 내연기관 차량을 동급 전기차(BEV)로 대체할 경우 이산화탄소 배출량이 20% 가량 줄어들 것으로 예상했다. 이에 대해 세경대학교 전기자동차학과 천종필 교수는 “현 시점에서 퍼센티지가 낮더라도 이는 석유자원을 사용할 때보다는 획기적으로 CO₂양을 줄이는 것이며, 장기적으로 보면 환경문제를 해결할 수 있는 중요한 변화 중 하나가 될 것”이라고 전망했다.

전기모터 VS. 엔진

전기차는 배터리에 저장된 전기를 동력원으로 사용하는 자동차로, 전기를 얼마나 동력원으로 쓰느냐에 따라 그 유형이 구분된다. HEV는 엔진으로 발전기를 구동시키고 그 전력으로 전기모터를 가동시키는 직렬형 전기차이다. 한국정책금융공사의 보고서에 따르면, HEV는 제동에너지를 전기에너지로 변환해 배터리에 저장하기 때문에 브레이크 마찰로 에너지를 잃는 내연기관보다 효율적이라고 밝혔다. 차량 정차 시에는 엔진을 정지시켜 불필요한 연료소모를 방지하고, 재출발 시에는 전기모터로 가동해 연비향상을 극대화할 수 있는 것이 장점이다. 1997년 출시된 도요타의 프리우스가 대표적으로 2013년 누적판매량은 300만대를 돌파했다.

PHEV는 배터리를 충전해 전기모터로 주행하다가 배터리가 소모되면 HEV처럼 내연기관 엔진과 전기모터를 동시에 사용해 구동하는 전기차이다. PHEV는 HEV보다 고용량의 배터리가 탑재되며, 2010년 출시된 GM의 볼트가 대표적이다. 볼트는 출시 이후 2014년 6월까지 7만7천여대가 판매되었다. BEV는 가정용 또는 전용충전기로 배터리를 충전하고, 전기모터를 가동해 구동하는 전기차이다. 한마디로 순수전기차인 BEV는 모터로 구동하므로 변속기가 필요없고, 내연기관에 필요한 부품수가 크게 줄어든다. 하지만 모터구동을 위한 배터리의 무게가 KWh 당 10kg 이상이므로 동급 가솔린 차량보다 무겁고, 배터리 가격이 비싸 차량가격이 고가에 형성되어 있다. BEV는 고성능 전기차 제조사인 테슬라모터스가 가장 큰 주목을 받고 있다. 테슬라는 순수전기차 모델S를 출시해, 2013년 2만2천477대를 판매했다.

충전방식에 따른 분류

전기차는 충전방식에 따라 크게 세 가지 방식으로 구분된다. 첫째, 직접충전 방식이 있다. 전기차의 충전구와 충전기를 직접 연결하여 전력을 공급하며, 전기차 내부에 장착된 배터리를 일정수준까지 재충전하는 방식으로 충전시간에 따라 완속충전(4~6시간)과 급속충전(20~30분)으로 구분된다. 일반 가솔린 차량의 충전시간이 3~4분 걸리는 것에 비하면 상당한 시간이 걸린다는 것을 알 수 있다. 

둘째, 비접촉식 충전방식이다. 주차장 바닥 하부에 교류를 발생시키는 급전선로를 자성재료(코어)와 함께 매설하고, 자동차 바닥부에는 지하에서 발생한 교류에 의한 자기장을 받아 유도전류를 발생시켜 에너지를 전달받는 방식이다. 셋째, 배터리 교체 방식이 있다. 전기차가 상용화되지 못하는 이유 중 하나는 충전시간이 길다는 것이다. 이런 문제를 해결할 수 있는 대안이 바로 배터리를 통째로 교체하는 방식이다.

향후 전기차 업체들은 충전방식의 연구개발을 통해 긴 충전시간으로 인해 느끼는 소비자의 불편을 최소화해야 할 것으로 보인다. 국내 전기차 업체들은 보통 급속충전이나 완속충전 방식의 직접충전을 하고 있으나 내연기관에 비해 지나치게 긴 충전시간으로 인해 소비자들이 구매를 꺼리고 있기 때문이다.

긴 충전시간 극복을 위한 대안

전기차는 충전방식의 문제뿐만 아니라 높은 가격도 하나의 걸림돌로 작용하고 있다. 전기차 판매업체인 인텍 관계자는 고속전기차의 대당 가격이 5천만원에 달하고, 저속전기차는 1천5백~2천만원이다 보니 같은 가격이면 내연기관 차량을 사고 만다는 생각이 팽배하다고 했다. 충전시간이 긴 전기차를 구입하느니 3분이면 주유가 충분한 내연기관 차량을 구매하는 것은 어쩌면 당연한 심리로 보인다. 현재 전기충전소가 서울, 경남과 부산, 제주도 지역에 집중되어 있어 고속도로 이용 시에는 다소 불편한 점도 전기차 구매를 꺼리는 요인으로 지적된다.

이를 해결하기 위해서는 충전인프라의 구축이 필요하다. 전기차는 주·정차 시간 동안 충전기를 통해 충전함으로써 충전시간을 절약할 수 있다. 정부에서는 이에 대한 해결책으로 내년부터 전기차 충전인프라를 구축하기 위한 대책을 내놓았다. 2020년까지 공공급속충전시설을 현재 177기에서 1천400기로 확충하고 특히 고속도로 휴게소에 본격적으로 설치하여 전국 운행이 가능토록 할 계획이다. 고속도로 휴게소에는 2014년 6기에서 2017년까지 100기, 2020년까지 200기를 설치한다는 방침이다.

또한 내년부터 공공급속충전시설의 체계적인 운영·관리를 위해 민간전문기관에 위탁관리하고 그동안 무료로 운영되던 공공급속충전시설의 전력 이용 요금을 최소한의 범위에서 부과한다는 계획이다. 이와 더불어 공동주택의 충전문제 해소를 위해 이동형 충전기 사용제도를 도입하고 민간충전사업을 허용해 내년에는 시범운영을 거쳐 2016년부터 본격적으로 보급할 예정이다.

국내에서 직접충전방식인 급속충전시설의 확충에 열을 올리고 있는 가운데, 미국의 테슬라모터스는 획기적인 충전방식을 선보였다. 테슬라가 어떤 새로운 충전방식을 들고 온 것이 아니지만, 기존의 배터리 교체 방식에서 교체시간을 워낙 짧게 하는 현장을 보여줘 획기적이라고 하기에 충분했다. 테슬라모터스의 CEO인 엘론 머스크는 지난해 12월 자신의 트위터를 통해 배터리 교체 방식을 선보였다. 영상을 보면 전기차 두 대의 배터리를 교체하는데 각각 1분 33초와 1분 36초 걸리는 것을 확인할 수 있다. 전기차 첫차의 배터리 교체와 동시에 주유를 했던 일반 가솔린차량은 4분이 지나서야 주유소를 떠난다. 영상이 끝나자 사람들은 환호한다. 배터리충전 방식은 짧은 시간 내에 전기차 충전이 가능한 만큼, 새로운 충전방식으로 각광받고 있으나 아직 국내에는 관련 인프라와 기술 부족으로 시기상조라는 견해도 있다.

전기차 시장 선점에 나서야

현재 국내에서 생산되는 전기차는 삼성르노자동차의 SM3 Z.E.와 기아자동차의 레오 EV가 대표적이다. 그 외에는 중소기업에서 전동카트나 골프카트 정도를 생산했으나, 시티엔티가 망하면서 중소기업에서는 전기차 생산의 명맥이 끊길 위기에 처해있기도 하다. 최근 파워서플라이라는 전기차 개발업체는 0.5톤형 전기트럭 피스를 선보이며 중소기업으로서 전기차 시장에 뛰어들기 위한 준비작업에 들어갔다. 파워서플라이는 내년부터 지원되는 정부 보조금을 바탕으로 소상공인과 영세농어민에게 피스를 팔 계획이다.

원래 파워서플라이는 전기차 부품을 만드는 회사였으나, 전기차 부품 개발을 위한 테스트베드로 전기차를 만들어보고 이 분야에 대한 가능성을 느껴 0.5톤형 전기트럭을 만들었다는 것이 강오순 차장의 설명이다. 아무리 소형트럭으로 전기차 시장을 공략하더라도 전기차의 긴 충전시간은 걸림돌로 남을 수밖에 없다. 따라서 파워서플라이는 가정에서 사용할 수 있는 홈충전기를 지원함으로써 전기차 충전으로 인한 애로사항을 극복한다는 복안을 갖고 있다. 당장 내년부터 정부의 전기차 상용화대책이 나오고 전기차 시장이 커질 것을 감안한다면 국내 자동차 업계의 전기차 개발도 서둘러야 할 것으로 보인다.

세경대학교 천종필 교수는 “일본의 자동차 업계가 제2의 소니사태를 우려해 국내 기업에 전기차 기술이 유출되는 것을 경계하고 있다”고 밝혔다. 1980년대만 해도 삼성이나 LG는 소니와 견줄 만한 기업이 아니었으나, 2000년대 들어오면서 입장이 바뀌는 상황에 이르렀다. 이에 도요타와 같은 일본 자동차 업계는 국내 자동차 회사와의 기술제휴를 아예 하지 않고, 전기자동차의 주도권을 먼저 잡으려고 역량을 집중하고 있다.

천종필 교수는 전기차에 회동재생장치를 시급히 도입할 필요가 있다고 강조했다. 회동재생장치는 처음에 전기를 충전해서 전기모터가 움직이면 그 움직이는 동력을 전기로 환원해서 배터리에 전기를 저장하는 기술을 말한다. 천 교수는 회동재생장치 기술을 전기차에 접목하면 충분히 에너지효율을 높일 수 있고 내연기관 차와의 경쟁력을 확보할 수 있다고 부연했다. CO₂배출량 규제, 석유에너지의 수입액 상승 등으로 내연기관 차에 대한 부담은 커지고 있으며 앞으로 전기차의 성장잠재력은 크다고 볼 수 있다. 정부에서도 지원대책을 내놓으며 적극적으로 나서고 있는 시점이므로, 전기차 시장 선점을 위한 자동차 업체의 발 빠른 기술개발 노력이 필요할 것으로 보인다.