이제 석유의 고갈과 환경규제 심화 등 환경문제가 대두됨에 따라 친환경 자동차가 각광받는 시대가 왔다.

이러한 가운데 친환경자동차기술은 미래형 자동차기술의 핵심이며, 본 기술 개발을 통한 자동차 산업의 도약은 국가경쟁력 향상을 위해 꼭 필요한 일이라고 할 수 있다.

가솔린엔진 차량보다 먼저 개발된 전기차

전기자동차는 자동차의 구동 에너지를 기존의 자동차와 같이 화석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차이다.

어린 시절, 누구나 한 번쯤은 전기를 이용해 달리는 자동차를 상상해본 적이 있을 것이다. 시커먼 배기가스 대신 청정공기를 뿜어내고, 전기만 있으면 어디든 갈 수 있는 자동차. 먼 미래의 일이라 생각했던 전기자동차는 사실 디젤 엔진, 가솔린 엔진을 사용하는 오토사이클(등용사이클)방식의 자동차보다 먼저 고안됐다.

1832-1839년 사이에 스코틀랜드의 사업가 앤더슨이 전기자동차의 시초라고 할 수 있는 최초의 원유전기마차를 발명하고, 1835년에 네덜란드의 크리스토퍼 베커는 작은 크기의 전기자동차를 만들게 된다.

그러나 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 한동안 실용화되지 못하다가 근래에 공해문제가 심각해지면서 다시 개발되기 시작했다.

전기차 구동시스템은 축전지, 모터, 감속장치 및 제어장치(MCU:Motor Control Unit)로 구성되어 있다. 이 가운데 가장 핵심기술은 성능이 우수한 축전지 개발이다.

모터를 비롯한 다른 장치들은 주변 기술의 발달과 더불어 어느 정도 실용화 수준에 와있고 지속적인 개선이 진행됐으나, 축전지의 경우 충전의 용이성, 수명, 충전효율, 충전시간, 저온성능, 에너지 밀도 등 다양한 제약조건으로 인한 기술상의 어려움이 있다.

전기자동차, 전체 자동차 시장의 10-15% 차지할 것

최근 전기차 관련 기술이 급속히 성장하면서, 미래 자동차로써의 탄력을 받고 있다.

작년 9월 13일 독일 프랑크푸르트에서 열렸던 ‘2011 프랑크푸르트 모터쇼’에서 주요 자동차 업체들이 상용화를 목표로 한 전기차를 대거 선보이는 등 전기차 부문이 부각됐으며, 모터쇼 내내 화제가 끊이지 않았다.

1999년까지는 미국이 전기차 시장을 주도했으나, 2000년부터는 일본이 미국을 추월하여 우위를 차지하고 있다.

관련 전문가들은 2020년까지 전기차가 전체 자동차 시장의 10-15%를 차지할 것이라는 전망을 내놓는다.

특히 미래형 교통수단으로 하이브리드를 꼽고 있는 일본 자동차 업체와 클린디젤을 꼽는 독일 자동차 업체들도 전기차 부문으로 이동할 준비를 하고 있으며, 여기에 미국업체는 하이브리드와 클린디젤을 넘어 바로 전기차로 넘어가려는 모습도 보이고 있다.

세계 각국에서 환경규제가 강화되는 가운데 저렴한 리튬이온 배터리의 생산, 가격경쟁력을 갖춘 모터 생산능력 그리고 전기차를 위한 사회적인 시스템과 분위기 역시 한 몫을 하고 있다.

쉐보레는 글로벌 경차인 ‘스파크’를 전기자동차 버전으로 출시할 예정이다. 다임러AG와 르노닛산은 오는 2014년 전기차를 출시할 예정인데, 2010년 4월 전기차 부문에서 협력을 밝힌 두 업체는 닛산 인피니티 모델을 기반으로 한 전기차를 메르세데스벤츠 브랜드로 출시할 예정이다.

그동안 수소전기차를 개발하던 혼다는 전기차 개발에 주력하고 있으며, 빠르면 내년 소형 전기차 모델 ‘피트’를 출시할 예정이다.

‘리프’로 최초 상용전기자동차 시대를 연 닛산도 새로운 전기차 모델을 준비 중이며, 도요타는 미국 전기차 테슬라 업체와 협력해 최초의 전기차 SUV를 개발 중에 있다. 현대·기아차도 전기차 부문에 빠르게 대응하고 있다.

현대차는 이미 2010년 전기차 ‘블루온’을 개발했으며, 기아자동차는 소형차 ‘레이’를 가솔린과 전기차용으로 각각 출시했다.

남산 명물로 자리매김한 ‘땅콩버스’

‘스파크’는 쉐보레의 글로벌 경차로써 2013년부터 전기자동차 버전인 ‘스파크 전기자동차’로 시판될 예정이다.

짐 페데리코(Jim Federico) 쉐보레 글로벌 전기자동차 총 연구책임자는 “스파크 전기자동차는 순수 전기차로, 주행 패턴이 비슷하거나 통근 거리가 짧은 도심 지역 고객들에게 선택의 폭을 넓혀 줄 것”이라고 밝혔다.

‘블루온’은 현대자동차의 첫 번째 양산형 전기차로써 유럽전략형 소형차 i10을 바탕으로 개발돼 국내에서는 정부기관 및 지방자치단체 등에 제공해 시범 운행 중에 있다.

앞으로 전기차 양산 중단에 관련된 이야기들에 대해 현대자동차 관계자는 “전기차 양산을 중단하는 것이 아닌 앞으로의 정부와 시장방향을 좀 더 지켜볼 예정”이라고 말했다.

‘레이’는 경형 CUV에 전기차 버전을 추가해 지난해 말부터 판매가 진행되고 있는데, 기아자동차에서 고객을 대상으로 판매하는 첫 전기차이다.

국내에서 대중화에 가장 성공한 전기차는 남산 순환 전기버스 ‘E-primus’이다. 이미 E-primus는 남산의 명물로 자리매김해 일명 ‘땅콩버스’라는 애칭까지 생겼으며, G20 행사장의 셔틀버스로도 화제가 됐다.

또한 한국화이바, 현대중공업에서 순수 국내기술로 개발·생산한 세계 최초로 운영된 전기 노선버스이다.

하루평균 주행거리만 200km, 총 누적 운행거리 10만km를 돌파했으며, 하루 평균 1,000명이 이용한다. 서울시는 여의도와 강남 등 운행거리 20km 이하 단거리 노선에 2014년까지 총 377대의 전기버스를 투입할 계획이다.

‘전기차에 대한 소비자 기대’ 조사 결과 ‘매우 비현실적’

한편, 전기자동차에 대한 소비자 기대가 너무 비현실적이어서 업체들이 가까운 장래에 이를 충족시키기는 어려울 것 같다는 한 조사 결과가 발표됐다.

이는 컨설팅 회사 딜로이트가 17개국 1만 3,500명의 소비자를 대상으로 전기차에 대한 인식과 태도를 조사한 바에 따른 것이다.

이에 따르면 응답자의 대부분이 전기차를 최초로 구매하거나 구매를 검토할 의향이 있다고 응답해 대부분의 국가에서 소비자들은 전기차에 대한 관심이 매우 높은 것으로 나타났다.

또한 가격은 20% 미만의 소비자만이 전기차에 대해 2,000달러 이상 더 지불할 의사가 있다고 응답했는데, 현재 전기차 배터리 팩의 가격은 1만 달러 이상이다.

주행거리는 대부분의 소비자들은 배터리 1회 충전 시 200마일(약 321km) 이상을 주행할 수 있어야 만족할 것이라고 응답했는데, 이는 현재 전기차 주행거리의 약 2배에 해당한다.

충전시간은 대부분의 소비자들이 2시간 이내의 충전시간을 원했는데, 현재 240볼트로 충전에 걸리는 실제 시간은 약 3-8시간으로 실제 전기차를 구매할 경우 그들의 대부분은 가격과 주행거리, 충전시간 등에 만족하지 못할 것으로 나타났다.

2020년까지 100만대 전기자동차 보급

전기자동차가 대중화되기 위해서는 획기적인 성능의 축전지개발, 충전 및 A/S 등을 대처하기 위한 기반시설의 마련, 친환경적인 폐차처리 방안 마련 등이 매우 중요한 전제조건이라 할 수 있다.

환경부에서는 ‘수도권 대기환경 개선 특별법 시행령’에서 수도권 지역 공공기관에서 신차를 구입할 경우 저공해 자동차를 20% 이상 구입할 것을 의무화 하고 있어 전기차 및 하이브리드 자동차, 청정연료 자동차 등의 보급이 확대될 것으로 예상되고 있다.

이에 따라 2011년에만 전국 지자체 전기자동차는 375대, 공공기관에는 44대가 보급됐다.

또한 2020년까지 100만대(누적)의 전기자동차 보급, 2012년까지 총 4,000대의 전기차 보급 및 3,000기의 충전인프라 설치, 전기자동차 구매보조금 지원, 2013년 이후 일반구매자에 대한 세제 지원 및 인센티브 등 구체적인 전기자동차 보급정책 방안을 마련해 실행할 계획이다.

2012년부터 ‘전기차 쉐어링’ 사업 실시

정부의 전기차 지원은 어떤 상황일까. 환경부에서는 현재 공공기관과 전국지자체에서 전기차를 구입할 때 보조금을 지원하고 있다.

그러나 개인 보조금은 아직 구체적 계획이 없는 상황인데, 환경부 관계자는 “아직까지 충전인프라가 완전히 구축되지 않은 상태이기 때문에 먼저 공공인프라를 구축해놓은 뒤에 개인인프라를 구축할 계획”이라고 설명했다.

정부에서 보조해주는 지원금 외에 또 다른 방법으로는 올해부터 시행될 ‘전기차 쉐어링’ 사업이 있다.

‘카 쉐어링’ 사업은 일종의 차량 공유제로, 필요한 만큼 자동차를 사용한 뒤 지정된 장소에 반납하는 제도이며, 이번에 시행되는 ‘전기차 쉐어링’은 오는 7월부터 수도권에 급속 충전기를 갖춘 지점 10곳을 만들어서 전기차 20대로 운행할 예정이다.

이번 사업에 상용되는 전기차는 대용량의 배터리를 탑균 1,000명이 이용한다. 서울시는 여의도와 강남 등 운행거리 20km 이하 단거리 노선에 2014년까지 총 377대의 전기버스를 투입할 계획이다.

‘전기차에 대한 소비자 기대’ 조사 결과 ‘매우 비현실적’

한편, 전기자동차에 대한 소비자 기대가 너무 비현실적이어서 업체들이 가까운 장래에 이를 충족시키기는 어려울 것 같다는 한 조사 결과가 발표됐다.

이는 컨설팅 회사 딜로이트가 17개국 1만 3,500명의 소비자를 대상으로 전기차에 대한 인식과 태도를 조사한 바에 따른 것이다.

이에 따르면 응답자의 대부분이 전기차를 최초로 구매하거나 구매를 검토할 의향이 있다고 응답해 대부분의 국가에서 소비자들은 전기차에 대한 관심이 매우 높은 것으로 나타났다.

또한 가격은 20% 미만의 소비자만이 전기차에 대해 2,000달러 이상 더 지불할 의사가 있다고 응답했는데, 현재 전기차 배터리 팩의 가격은 1만 달러 이상이다.

주행거리는 대부분의 소비자들은 배터리 1회 충전 시 200마일(약 321km) 이상을 주행할 수 있어야 만족할 것이라고 응답했는데, 이는 현재 전기차 주행거리의 약 2배에 해당한다.

충전시간은 대부분의 소비자들이 2시간 이내의 충전시간을 원했는데, 현재 240볼트로 충전에 걸리는 실제 시간은 약 3-8시간으로 실제 전기차를 구매할 경우 그들의 대부분은 가격과 주행거리, 충전시간 등에 만족하지 못할 것으로 나타났다.

2020년까지 100만대 전기자동차 보급

전기자동차가 대중화되기 위해서는 획기적인 성능의 축전지개발, 충전 및 A/S 등을 대처하기 위한 기반시설의 마련, 친환경적인 폐차처리 방안 마련 등이 매우 중요한 전제조건이라 할 수 있다.

환경부에서는 ‘수도권 대기환경 개선 특별법 시행령’에서 수도권 지역 공공기관에서 신차를 구입할 경우 저공해 자동차를 20% 이상 구입할 것을 의무화 하고 있어 전기차 및 하이브리드 자동차, 청정연료 자동차 등의 보급이 확대될 것으로 예상되고 있다.

이에 따라 2011년에만 전국 지자체 전기자동차는 375대, 공공기관에는 44대가 보급됐다.

또한 2020년까지 100만대(누적)의 전기자동차 보급, 2012년까지 총 4,000대의 전기차 보급 및 3,000기의 충전인프라 설치, 전기자동차 구매보조금 지원, 2013년 이후 일반구매자에 대한 세제 지원 및 인센티브 등 구체적인 전기자동차 보급정책 방안을 마련해 실행할 계획이다.

2012년부터 ‘전기차 쉐어링’ 사업 실시

정부의 전기차 지원은 어떤 상황일까. 환경부에서는 현재 공공기관과 전국지자체에서 전기차를 구입할 때 보조금을 지원하고 있다.

그러나 개인 보조금은 아직 구체적 계획이 없는 상황인데, 환경부 관계자는 “아직까지 충전인프라가 완전히 구축되지 않은 상태이기 때문에 먼저 공공인프라를 구축해놓은 뒤에 개인인프라를 구축할 계획”이라고 설명했다.

정부에서 보조해주는 지원금 외에 또 다른 방법으로는 올해부터 시행될 ‘전기차 쉐어링’ 사업이 있다.

‘카 쉐어링’ 사업은 일종의 차량 공유제로, 필요한 만큼 자동차를 사용한 뒤 지정된 장소에 반납하는 제도이며, 이번에 시행되는 ‘전기차 쉐어링’은 오는 7월부터 수도권에 급속 충전기를 갖춘 지점 10곳을 만들어서 전기차 20대로 운행할 예정이다.

이번 사업에 상용되는 전기차는 대용량의 배터리를 탑재하여 일정 수준이상의 주행거리가 확보된 고속 전기차로써 국가표준에 부합하는 충전방식을 구비한 차량으로 한정한다.

지경부는 이번 사업에 총 35억 원을 지원할 예정이다. 지경부 관계자는 “이번 실증사업은 국민들이 전기차를 실생활에서 직접 이용함으로써 전기차 보급을 활성화함은 물론, 관련 서비스사업자의 초기시장 진출을 촉진하고 개발된 전기차의 수요기반을 점검하고 향후 확대가능성을 모색하는데 의미가 있다”고 전했다.

대여지점은 사람이 많이 몰리는 환승 주차장이나 쇼핑몰처럼 접근성이 높은 곳에 설치된다. 임대 서비스 유형은 충전소 지점 간 출퇴근 등에 활용가능토록 시간대별로 대여하는 ‘포인트 투 포인트형(Point To Point)’, 주요 거점에 설치된 충전소를 이용해 2시간 이상 대여하는 ‘업무형’, 기존 렌트카처럼 주말이나 휴일에 1일 이상 대여하는 ‘레저형’으로 구분·시행된다.

충전기는 전기차의 제한적 이동거리를 감안해 일정 간격 또는 접근성 등을 고려해 무인형태로 설치·운영되며, ‘전기차 공동이용 시범사업’ 참여 차량뿐만 아니라 다른 일반 전기차에 대해서도 충전서비스를 제공할 예정이다.

지경부는 이 같은 기능을 수행하기 위해선 중앙의 운영시스템과 통신은 필수이며, 단말장치와 통신장치, 각종 인증절차, DB보안과 같은 시스템 개발이 필요하다고 전했다.

특히 외부의 직간접적 해킹에 의해 대응할 수 있는 보안체계도 구축할 계획이다.

전기차 핵심부품의 성능개선 통해 경쟁력 강화해야

주행거리를 살펴보자. 현재 전기차는 150km~200km 수준의 주행거리를 제공하고 있는데, 배터리가 떨어지기 전에 충전을 해야 한다는 부담을 갖고 있다.

아직 충전 인프라가 충분히 확보되지 않았고, 배터리 용량을 더 늘리면 비용이 높아지기 때문에 전기차 업체들은 자동차 사용자들이 얼마의 주행거리가 필요한지 파악하는 것이 매우 중요하다.

게다가 주행거리가 긴 사람들 입장에서 여전히 내연기관에 비해 4분의 1 또는 5분의 1 정도의 짧은 제한거리를 가지고 있는 전기차는 부담일 수밖에 없다.

이를 해결하기 위해서는 전기차 배터리 용량을 늘리던지, 충전소를 매 간격마다 세워야 할 것이다. 또 이를 위해 충전기의 규격화도 필요하다.

지경부는 2010년 12월에 발표한 ‘그린카 산업 발전전략’에서 약속한 녹색산업인 준중형 전기차 개발을 위해 작년 7월말 협약 후 8월부터 본격 착수를 시작했다.

이번 프로젝트는 최종 선정된 현대차 컨소시엄(총 44개 기관)이 이끌게 됐다. 이번 프로젝트로 인해 전기차 활성화에 큰 걸림돌로 작용해온 낮은 성능과 비싼 가격 해결을 기대할 수 있으며, 전기차 핵심부품의 성능개선을 통해 가솔린차와 같이 운전자가 불편함 없이 운행이 가능토록 하는데 목적이 있다.

또한 가솔린차에 비해 5배가량 높은 전기차 가격이 배터리를 비롯한 주요 부품의 경쟁력 약화에 있다고 판단, 전기차 부품업계 경쟁력 강화 차원에서 프로젝트를 진행했으며, 전기차 및 핵심부품 제조 원천기술을 확보함으로써 세계 자동차 4강, 그린카 3강 도약을 위한 초석이 마련될 예정이다.

정부는 또 2020년까지 전기차 100만대 보급 계획에 맞춰 전국의 공공시설과 대형마트, 주차장 등에 전기차 충전기 설치를 지원하고 있다.

서울과 제주도에 261개의 충전기를 설치해 실증사업을 추진하고 있으며, 충전기 사업에는 한국전력과 SK, GS칼텍스가 참여하고 있다.

자동차의 패러다임이 변하고 있다. 이제 자동차는 품질과 성능 뿐 아니라 디자인, 친환경적 기술의 측면까지 부합해야 하는 최첨단 생활수단으로 거듭나고 있다.

이에 전기차는 이 모든 것을 충족시키는 자동차로써 더 많은 준비와 대응을 통해 발전하여 탄탄히 자리매김해야 할 것이다.

이를 위한 정부와 관련 업계의 신중하고 철저한 노력이 요구되며, 앞으로 다양한 지원과 시도를 통해 국내 자동차 산업이 세계 자동차 산업을 리드할 수 있는 날이 오기를 기대해본다.

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