‘진화, 바퀴 위의 녹색혁명’을 주제로 열린 ′11 서울모터쇼의 핵심화두는 단연 친환경이었다. 온실가스 저감을 위한 하이브리드카의 안정적인 시장점유는 물론 전기차가 조기상용화 단계에 접어들고 있다. 고유가와 ′12년 온실가스배출 규제가 단계적으로 실행됨에 따라 그린카 시장에서 우위를 점하기 위한 국내외 완성차업체 간의 경쟁이 갈수록 치열해질 것으로 예상된다.
‘녹색성장위원회’의 자료에 따르면 그린카는 다섯 가지 종류로 구분된다. 플러그를 꽂아 충전하는 전기차(EV), 전기차에 엔진을 추가한 플러그인 하이브리드차(PHEV), 엔진으로 전기를 충전하는 하이브리드차(HEV), 수소와 산소로 전기를 생산하는 연료전지차(FCEV) 그리고 디젤엔진을 사용하지만 배출가스가 적고 연료 효율이 좋은 클린디젤차(CDV)이다. 그린카는 가솔린엔진 대비 Co2배출량이 적으며, 연비가 높은 차량으로 연비의 효율은 단기적으로 내연기관의 개선으로 이룰 수 있지만 장기적으로 보면 내연기관을 대체하는 친환경자동차 개발이 온실가스 저감과 에너지 고효율을 동시에 이룰 수 있다는 점에서 자동차시장의 주류가 될 것으로 예상된다.
하이브리드 자동차(HEV, Htbrid vehicles)
전통적인 엔진에 전기동력 시스템이 추가된 것으로 소형의 고효율 축전지·모터기술과 새로운 형태로 발전된 엔진·발전기 기술이 결합되어 차량 주행연비의 향상과 배기가스 감소를 구현한다. 가솔린차의 경우 에너지의 약 20%만이 구동에 사용되며 손실된 80%중에서 약 40%는 배기구로 방출되고 30%는 라디에이터에 의해 냉각된다. 하이브리드 자동차는 가솔린차에 비해 대략 30~50%의 연료를 절감할 수 있으며 엔진이 공회전 상태에 있을 동안 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있다. 그러나 배터리의 무게와 고비용의 문제가 남아 있다.
하이브리드 자동차는 1997년 토요타의 프리우스로 상용화되어 14년의 역사를 지니며 꾸준한 성장세를 보이고 있다. 지식경제부에 따르면 올해 초 경차 및 하이브리드차 등은 총 16,523대가 판매되었으며 유가상승 등 친환경 자동차 중 가장 상용화되어 꾸준한 판매를 올리고 있다. 국산차의 경우 상대적으로 연비가 낮은 LPI방식(LPG+전기)은 차량가격을 연비로 보전하고자 하는 소비자의 기대에 못 미치며 전년 2월 대비 38.2% 감소한 293대의 판매에 그쳤으나 수입차는 작년에 비해 12.1%가 증가해 641대로 선전하였다.
업체별 세계 하이브리드차 시장점유율은 토요타가 81.3%, 혼다가 10.4% 등 일본 완성차업체들이 90%이상을 차지하고 있고, 포드와 GM의 점유율은 각각 3.9%와 2.5% 수준이다. 하이브리드 자동차 산업은 향후 연료전지자동차 산업과의 가교 역할을 할 것으로 기대되며, 기술적인 측면에서도 연료전지자동차에 필요한 기술의 상당 부분을 미리 해결할 것으로 예상한다. 연료전지자동차가 조기 상용화될 경우에는 일부 특수 차량을 제외한 대부분의 차량이 연료전지 시스템을 탑재할 것으로 보인다.
플러그인 하이브리드차(PHEV, Plug-in hybrid vehicles)
플러그인 하이브리드차는 하이브리드자동차와 기본적으로 거의 유사한 기술로 구성되어 있다. 기존 하이브리드보다 좀 더 진보된 단계로 가정에서 충전한 전기로 구동되다가 전기가 부족하면 자체발전기를 사용해 전기를 재충전해 가면서 사용하는 차량을 말한다. 플러그인이라는 말이 내포하고 있듯이 외부 전원을 통해 충전하는 대형 배터리팩 사용과 차량 내부에서 확보된 에너지를 어떤 방식으로 사용하느냐를 결정하는 에너지관리기술 등이 중요하다. 이에 따라 일반 HEV기술에 포함되지 않는 플러그인 특성의 기술을 지칭한다.
′05년에 토요타는 프리우스 하이브리드카를 PHEV로 개조할 수 있는 키트(kits)를 만들었다. 대형 배터리와 모터, 관련 전자장치들로 인한 추가적인 비용으로 하이브리드차량 가격은 가솔린차보다 비쌀수밖에 없다. 최근 조사된 하이브리드차 추가 가격은 평균 430만원으로 혼다나 토요타에서 출시한 새로운 하이브리드차는 기존 차량보다 40%가량 연비가 뛰어나지만 가격은 약 25% 더 비싸다. 이러한 하이브리드차가 가진 연료절감의 장점은 주로 도시 내 주행 시 효과를 보이지만 고속도로를 주행할 경우 디젤 차량이 보다 효율적인 것으로 나타났다. 배터리의 수명은 10년이다.
전기차 (EV, Electric vehicles)
일반적으로 전기차(EV)는 충전 가능한 배터리를 사용하는 자동차를 말한다. 전기차는 오랜 개발의 역사를 가지고 있다. 1832년 영국 스코틀랜드의 사업가 앤더슨이 전기차의 시초인 원유전기마차를 발명하고 1895년 전기삼륜자동차가 개발됐다. 이후 1900년을 전후해 인기를 끌었으나 1920년 미국 텍사스에서 원유가 발견되면서부터 휘발유 가격의 하락과 내연기관의 대량생산으로 경쟁력에서 밀리고, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못했다. 최근 공해문제가 심각해지면서 다시 개발되고 있다.
자동차의 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있다. 전기자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 전기자동차는 엔진이 전기 모터로 대치된 것 외에 내연기관 자동차들과 약간씩의 차이를 보인다. 그러나 가장 큰 문제는 에너지의 공급원인 배터리이다. 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 배터리기술과 충전기술이 발전되고 모터 및 관련 부품의 성능이 뒷받침되면서 많은 자동차업체들이 올해를 기점으로 속속 들이 선보이고 있다. 향후 세계 각국에서 전기차 개발에 박차를 가하고 있어 이산화탄소를 배출하지 않는 수소연료전지차 대신 전기차가 그 자리를 차지할 것으로 기대하고 있다.
연료전지자동차 (FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)
연료전지자동차는 연료전지로부터 생산된 전기로 구동되는 전기자동차의 일종으로 모터에서부터 바퀴에 이르는 구조는 기존의 전기자동차와 같으나 저장된 전기를 사용하는 것이 아니다. 전기를 만들면서 모터를 돌려 차량을 달리게 한다는 점에서 차별화된다. 수소와 산소를 반응시켜 나오는 전기를 동력으로 사용하며, 무공해, 고연비, 소음·진동이 거의 없는 최고의 친환경 자동차이다. 상용화를 위한 기술발전이 상당히 요구된다.
한편 수소연료전지자동차는 연료전지를 동력원으로 하는 자동차와 그 주변기술로써, 차량의 수소시스템 안전설계를 포함한 고안전 차체 설계기술을 요구한다. 수소연료전지자동차는 개발비용이 막대한 가운데, 법규정비와 인프라 구축 및 수소충전소와 연료전지차의 안전문제 등 대책마련이 필요하다. 1대당 약 6억 원이 소요되는 상용기술로의 전환까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 미국의 자동차업계에서는 일본업계를 견제하기 위해 연료전지차와 대체연료차 개발의 병행을 추진하고 있는 가운데, 연료전지차의 조기 양산에 주력하고 있다. 토요타는 ′15년 연료자동차를 양산할 예정이다.
클린디젤차 (CDV)
기존의 디젤 자동차는 온실가스의 주범이었으나 커먼레인 엔진기술과 배기가스 후처리장치 등의 다양한 디젤엔진의 발전으로 이산화탄소, 질소산화물, 분진까지 가솔린 자동차에 비해 현저히 줄어든 것은 클린디젤이다. 기존의 디젤자동차 대비 CO2의 배출량이 25% 적으며 동급 가솔린자동차 대비 효율이 높은 초고효율 시스템이 장착된 자동차로 현재까지 그린카 중 시장 점유율이 가장 높으며 ′20년까지 가장 큰 비중을 차지하게 될 차로 주목받고 있다. 디젤자동차는 디젤엔진 기술이 우수한 유럽을 중심으로 형성되었으며 CO2 배출량에 근거한 유럽의 자동차 세제 정책은 클린디젤차량의 보급률 향상에 기폭제가 됐다.
′10 I&Company에 따르면 유럽의 클린디젤차 수요는 ′10년 768만대 ′16년도에는 994만대의 판매를 올릴 것으로 전망된다. 국내 자동차산업은 세계 5위의 생산국이나, 클린디젤자동차 기술 측면에서는 선진국에 비해 열위한 수준이며, 연료분사 및 후처리장치와 같은 핵심부품 및 제어기술은 전략 수입에 의존 중이다. 지식경제부는 클린디젤자동차의 핵심부품 산업 육성에 대한 예비타당성 조사를 실시하고 ′11년부터 기술 개발 및 연구기반구축 사업이 추진될 수 있도록 계획중이며, 클린디젤차의 세계시장 선점을 위해 기존 가솔린자동차에 대한 가격경쟁력 우위와 함께 고연비·저공해의 첨단기술 경쟁력을 확보해나간다는 방침이다.
이와는 별도로 광주광역시에서는 완성차 업체와 연계된 부품업체를 집적화시키기 위한 산업단지 조성을 추진 중이며, 연구기반구축사업으로 건립되는 연구센터를 산단 내에 구축하여 클린디젤자동차 부품 생산 집적지로 발전시킨다는 계획이다.
국내 자동차 업계, 목적지는 친환경
올해 서울모터쇼에서 현대차는 쏘나타 하이브리드와 아반떼 하이브리드, 그리고 전기차 블루온을 선보였다. 쏘나타 하이브리드는 2.4리터급 가솔린 엔진과 30Kw급 전기모터를 탑재하고, 6단 자동변속기를 적용하여 최고출력 212마력의 성능과 리터당 17km까지 주행 가능한 연비를 갖췄다. 기아차는 K5하이브리드를 통해 6단하이브리드 변속기와 30킬로와트급 하이브리드 전기모터를 장착하여 리터당 20km의 연비를 달성했다.
기아의 전기차 팝은 기아차 유럽디자인센터에서 설계된 독특한 디자인의 3도어의 콘셉트카로 최고출력 68마력에 해당하는 50Kw급 전기모터와 공간 활용성이 뛰어난 리튬 폴리머 겔 배터리를 적용했으며, 한번 충전으로 160km까지 주행할 수 있다. 한국GM은 양산형 플러그인 전기차인 쉐보레 볼트와 전기차 알페온 e-어시스트를 공개했다.
알페온 e-어시스트는 2.4리터급 가솔린 엔진에 15Kw급의 전기모터가 결합한 하이브리드 모델로, 리튬 이온 배터리를 탑재하고 엔진 스톱/스타트 기능을 갖춰 연비를 기존 모델보다 25% 향상시켰다. 르노삼성은 르노 플루언스 전기차 플랫폼을 기반으로 만든 SM3 전기차를, 쌍용차는 코란도C 전기차를 선보였다
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