전기자동차

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전기자동차(電氣自動車, 영어: electric car, battery electric car, all-electric car) 또는 줄여서 전기차(電氣車)는 전기를 동력원으로 삼아 운행하는 자동차를 일컫는다. 전기 자동차는 내연기관 대신 전기 모터를 사용해 운동 에너지를 얻는다.

그 다음 그냥 태슬라

역사[편집]

1899년에 처음으로 시속 100km를 실현한 전기 자동차인 'La Jamais Contente
1904년독일에서 제작된 전기 자동차
1912년토론토모터쇼에서 전시된 전기 자동차와 골동품 자동차
1913년토마스 에디슨과 전기 자동차. 국립미국사박물관(National Museum of American History)에 전시되어있다.

전기 자동차는 1873년에 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 중량이 무겁고 충전 시간이 너무 길다는 문제가 있어 대중화되지 못하였다. 미국에서는 구조가 간단하고 내구성(耐久性)이 크며 운전하기가 쉬운 등 장점을 살려 주로 여성용으로 1920년대 중반까지 소량 생산되기도 하였다. 1990년대 이후 공해 문제가 심각해지며 전기 자동차 개발도 다시 활발해지기 시작하였다.

1996년 GM은 개발용 모델인 EV를 토대로 고성능 전기 자동차 GM EV1을 생산하였다. GM EV1은 한 번 완충 시 최장 208km를 150km/h로 달릴 수 있으나, GM은 이 모델을 수익성이 없다는 이유로 단종시킨 후 모두 회수해서 폐차하였다. 소비자와 환경 단체들은 GM EV1의 단종과 폐차에 정유업체의 로비가 개입되었다는 음모론을 제기하기도 하였다.[1]

성능[편집]

전기 자동차는 내연기관 자동차와 종종 비교되고 있다. 이에 여기서는 전기 자동차와 내연기관 자동차의 성능을 비교한다.

운용비[편집]

서비스 비용은 전기 자동차가 내연기관 자동차보다 더 작다. 내연기관 자동차의 납축전지배터리는 제한적인 용도에서 사용되는 소형이므로 교체 비용이 크지 않은 반면에, 전기 자동차에 사용되는 [Li-ion] 배터리는 교체시 큰 비용이 소요된다. 그러나 Li-ion의 배터리기술이 발전하면서, 전기 자동차와 내연기관의 혼성방식(하이브리드)인 도요타프리우스자동차는 300,000km 이상을 배터리 교체 없이 가는 것으로 알려져있다. 도요타는 10년/150,000 마일 혹은 8년/ 100,000 마일의 보증제도를 가지고 있고 새로운 배터리의 가격은 2008년 2,600달러에서 2,300달러로 앞으로 가격은 계속 낮아질 전망일 것으로 보였지만 2018년 현재 리튬이온 배터리의 주 원료인 코발트의 가격 상승과 수요와 공급에 불균형으로 가격이 낮아지지 않고 있다.

에너지 효율성[편집]

전기 자동차의 에너지 효율성은 전기에너지의 충전과 방전 효율에 따라 정해진다. 보통 한번 충전하였을 경우 충전량의 약 70%에서 85%의 전기에너지가 실제 사용이 가능하다. 또한 충전간에 약 9.5%정도의 에너지 손실이 일어난다. 보통의 전기 자동차는 이 동력 소비의 대략 20%정도는 배터리 충전의 비효율성 때문이다. 휘발유자동차의 대부분의 에너지는 열로 발산되어 없어진다. 즉, 휘발유 자동차 엔진은 열효율성이 20%밖에 안 되기 때문에 효율성이 낮다. 따라서 전기 자동차의 에너지 효율성은 휘발유자동차의 에너지 효율성보다 떨어지지만 하이브리드 자동차의 에너지 효율성보다는 뛰어난 것으로 알려져 있다.

그러나 에너지원으로부터 바퀴 구동까지의 에너지 효율을 따져보면 꼭 그렇지도 않다. 전기 자동차가 요하는 전기는 발전소에서 만들어지는데, 발전소의 발전효율은 40%가 넘지 않고, 송전시 손실되는 에너지도 많기 때문이다.

테슬라 모델 X의 측면 충격 테스트

전기 자동차의 안전 문제는 주로 국제 표준 ISO 6469에서 다룬다. 전기 자동차의 안전성은 세 부분으로 나뉜다.

  • 온보드 전기 에너지 저장[2]
  • 배터리 기능 안전 수단과 고장으로부터 보호[3]
  • 전기적 위험으로부터 탑승자 보호[4]

화재 위험[편집]

ICE와 마찬가지로 전기 자동차 배터리는 충돌이나 기계적 고장 이후 불이 붙을 수 있다.[5] 비록 ICE 차량보다 주행 거리 당 화제 사고가 덜하지만 플러그인 전기차 화재 사고가 발생했다.[6] 2012년 5월 중국 선전에서 고속 승용차가 BYD e6 택시와 충돌한 후 중국에서 최초의 현대식 충돌 관련 화재가 보고됐다.[7]

특징[편집]

안전성[편집]

운전자의 측면에서 볼때, 전기 자동차의 안전성은 높다고 할 수 있다. 배터리의 큰 질량으로 인해 전기 자동차는 같은 크기의 가스 자동차보다 질량이 많이 나간다. 자동차 충돌 사고 시 무거운 차량의 운전자가 입는 피해는 평균적으로 가벼운 차량의 운전자보다 적다는 것을 고려한다면 그 안전성은 가스 자동차보다 높다. 하지만 몇몇 전기 자동차는 마찰력이 작은 타이어를 사용하여 문제가 되고 있다.

보행자의 입장에서 보자면, 안전하다고는 보기 힘들다. 전기 자동차는 내부연소엔진을 갖춘 차량에 비해 소음이 적다. 전기 자동차의 적은 소음은 표면적으론 장점일 수 있으나, 이면적으로 봤을 때 보행자가 자동차 운행 소리를 듣지 못하고 자동차를 피하지 않아 예기치 못한 사고가 발생할 가능성이 있다.

시장성[편집]

전기 자동차가 곧 가솔린 자동차의 시장점유율을 넘어설 것이라는 판단은 시기상조다. 가솔린 자동차의 경우 몇십년간 인류의 생활에서 없어서는 안될 주요한 도구가 되었기 때문에 그 인프라가 탄탄하다. 예를 들어 가솔린 차를 타고 여행할 경우 곳곳에 보이는 주유소를 이용할 수 있으나 인프라 구축이 미흡한 전기 자동차의 경우 충전소를 찾기 위해 오랜 시간을 들여야 한다. 게다가 전기 자동차의 배터리를 충전시키는 시간은 가솔린차의 주유시간보다 매우 오래 걸리기 때문에 여행자에게 제약이 된다. 또한 배터리 충전 용량의 한계 때문에 전기 자동차는 장거리 운행에 있어서 단점이 있다. 현재 전기 자동차를 위해 조성된 환경은 느린 전기 충전에 알맞게 되어있어 재충전되는 동안 차량은 주차되어 있어야 한다. 이러한 점은 통근용으로 차량을 사용하는 사람들에게는 큰 문제가 없지만 장거리 운전자의 경우 재충전 시간으로 인해 이동간 소요시간이 늘어나는 문제점을 감수해야 한다. 하지만 이러한 장거리 운전자는 전체 운전자의 약 10%밖에 되지 않는다고 한다.

관리 비용[편집]

전기 자동차의 관리비용은 동급의 가솔린 자동차와 직접적으로 비교할 수 있다. 내연 기관으로 주행하는 가솔린 자동차의 경우 보통 1리터의 가솔린으로 약 9.7kwh의 에너지를 발생시킨다. 반면 전기 기관을 이용하는 경우 배터리에서 발생하는 2.7kw의 전기에너지는 1리터의 가솔린으로 발생하는 에너지와 비슷한 크기를 보이며 EV1의 경우 100km를 주행할 때 약 11kwh의 에너지를 소비한다.

전기 자동차의 유지비용도 가솔린 자동차와 비교하였을 때 크게 낮다. 전기 자동차가 사용하는 납축전지의 경우 주기적인 교체가 필요한, 반면 니켈 수소 배터리의 수명은 보통 자동차의 수명과 같으며 토요타 자동차의 프리우스 전기 자동차의 경우 300,000km를 배터리 교체 없이 주행할 수 있다고 한다.

종류[편집]

구동계의 배치에 의한 분류[편집]

전기 자동차는 전동 모터를 포함한 구동계의 배치에 따라 몇 개의 분류가 가능하다. 통상의 가솔린 자동차에 가장 가까우며, 비교적 간단한 개조에 의해 엔진부분을 바꾸어, 프로펠라 샤프트나 데프 등을 그대로 사용하는 것에서 구동 타이어 가까이에 모터를 배치, 경우에 따라서는 감속 기어를 사용하여 구동바퀴에 접속하는 것, 그리고 가장 기존 자동차와 다른 구동계의 배치인 인허브 모터를 가진 것 등이 있다. 후륜, 전륜의 2륜구동이나 에리카와 같은 4륜구동도 가능하다.

배터리식 전기자동차[편집]

배터리식 전기자동차는 축전지에 충전된 전기를 사용하여 전동기를 가동한다. 예전부터 있었으며, 개량되어 왔다. 리튬 이차 전지의 성능과 가격은 현재 2~3배정도의 개선을 목표로 개발이 진행되고 있으며, 부품 수도 적게 들기 때문에 장래적으로는 보통 승용차라도 플러그 인 하이브리드 자동차보다 싸질 수도 있다. 단, 트럭이나 버스를 움직이는 단계에 도달하려면 가격이 1/50 이하로 하락해야 하는데, 사실상 불가능하므로 가선식과의 가격 경쟁은 힘들다.

플러그인 하이브리드 자동차[편집]

기본은 하이브리드 자동차이지만, 이차 전지 용량을 하이브리드 자동차와 전지 자동차의 중간 크기로 하고, 비상시에는 다시 충전해 두는 것으로 단거리는 전지 자동차로서 활용하는 형식이다. 가정 전원이 이용 가능하고 어디서도 충전 할 수 있다는 간편성을 염두에 둔 방식이다. 트럭에 비해 단거리 이용이 많은 승용차의 특성에 주목하여, 전동 주행을 단거리 이용으로 줄여서 전지 코스트를 줄인 가솔린 자동차와 전기 자동차의 하이브리드 방식이다.

수소 연료 전지차[편집]

수소 연료전지로 발전하고 전동기를 구동하는 타입으로 수소를 직접 연소하여 이용하는 수소차하고는 에너지를 내는 방법이 다르다.

대표적인 수소차는 현대 Nexo, 도요타 미라이가 있다.

알코올 연료전지 자동차[편집]

알코올을 직접 연료전지에 공급하는 방식하고, 연료 개질기를 사용하여 알코올에서 수소를 얻어, 수소 연료 전지에 공급하는 방식이 있다.

발전 이후의 시스템은, 전동기를 구동하는 전기 자동차와 거의 같으며, 알코올을 연료로 하여 직접 내연기관에서 연소시키는 자동차하고는 다르다.