전기자동차에 대해알아보자

전기 공급원으로부터 충전받은 전기에너지를 동력원(動力源)으로 사용하는 자동차.

하이브리드자동차, 수소차 등과 함께 "환경친화적 자동차" 중 하나로 정의되어 있다. 이 글에서는 전기로 구동하여 도로를 주행하는 승용차에 대해 서술한다.

디젤 엔진과 가솔린 엔진 등의 내연기관을 장착한 자동차나 전동기와 내연기관을 같이 장착한 하이브리드 자동차와는 다르게 순수히 전기만 사용하여 구동하는 자동차를 의미한다. 기존 내연기관으로 작동하는 일반적인 자동차와는 달리 전기를 이용해 구동력을 얻으므로 매연을 배출하지 않는다는 장점이 있어서 화석연료(석탄, 석유 등)로 인한 이산화탄소 증가가 지구온난화의 원인으로 밝혀진 이래 각국에서는 전기차를 중심으로 친환경차 개발에 박차를 가하고 있다. 아직도 여러모로 단점들이 있지만 세계 유수의 자동차 업체들이 치열하게 경쟁 및 개발하고 있어 빠르게 극복되고 있다.

정부는 친환경 정책에 의거하여 각종 전기차 장려 정책을 펴고있다. 2020년 기준 전기차 지원금은 정부 약 800만원[]에 지자체 약 500~800만원을 합한 1,300~1,600만원 정도를 지원금으로 지급한다. 또한 취등록세 170만원을 면제해준다.

친환경에 대한 사람들의 인식이 변화하고, 세계적으로도 친환경 정책이 대세로 자리잡고 있어 전기차와 같은 친환경 차량의 시장규모와 판매량은 계속 늘어날 전망이다. 주요 선진국들은 10~30년 이내로 생산되는 모든 자동차를 친환경차로 바꾸겠다는 선언을 했으며, 메이저 자동차 회사들도 비슷한 계획을 발표했다. 특히 대한민국에서는 2018년 이후에 판매량이 급격히 늘었으며 앞으로도 더 가속화될 것으로 보인다.

전기자동차 역사

전기자동차 자체는 의외로 내연기관 자동차보다 빠른 시기에 개발되었다. 1828년 헝가리 사제 아니오스 예들리크는 최초로 소형 전기차 모형을 만들었다. 1834년 스코틀랜드 발명가 로버트 앤더슨은 최초로 사람이 탈 수 있는 일회용 전기차를 만들었다. 그러나 전기 재충전 기술이 없었기 때문에 실제로 사용 가능한 전기차는 재충전이 가능한 납축전지가 발명된 1859년 뒤에야 만들어지게 된다. 1881년 프랑스 발명가 귀스타브 트루베는 최초로 현대적 의미의 충전식 전기차를 시연했다. 심지어 100㎞/h를 처음 돌파한 것도 내연기관 자동차가 아닌 전기자동차였다.

그러나 당시의 전기자동차는 기술적인 한계로 인해 성능 향상이 지지부진했고 현재와 비슷한 문제인 비싼 가격, 심하게 무거운 배터리, 너무 긴 충전 시간, 짧은 주행거리 등의 심각한 문제가 많았던 반면에 내연기관 자동차는 대량생산체제를 통해 가격을 낮추고 지속적인 개량을 통해 우수한 성능과 항속거리를 갖추게 되었다. 가까운 거리는 전기차, 먼거리는 열차로 이동했으나 점점 더 차를 타고 먼거리로 이동하고 싶은 욕구가 늘어나며, 텍사스에서 석유가 나오면서 경제성이 생기게 됐으며 석유라는 압도적인 성능의 연료를 등에 업고 빠르게 향상되는 내연기관을 쫓아가기에는 아직 전기전자공학이 충분히 성숙하지 못했다. 결국 전기자동차는 경쟁력을 잃고 시장에서 사라졌다가 1990년 이후 내연기관 차량의 환경 문제가 대두될 때쯤에나 다시 주목 받게 되었다. 여담으로 1960년 이전의 대한민국의 운전면허 규정에는 전동기를 장착한 차량에 대한 규정이 존재한다.

현대적인 의미의 전기자동차는 2005년 이후부터 본격적으로 개발이 이루어지기 시작했는데, 21세기의 눈부시게 향상된 전력전자 기술과 우수한 반도체 등의 첨단 기술에 힘입어 내연기관 차량이 100년에 걸쳐 쌓아올린 내연기관의 성능을 고작 10년도 안 돼서 쫓아오는 데 성공했다.[] 전기자동차는 더 이상 시기상조의 영역에 있지 않으며, 이에 따라 세계 전기자동차 시장이 급격히 성장하고 있고 전기자동차를 위한 전력 인프라가 구축 되고 있다. 전기차가 단 10년만에 급격한 성장을 이룬데에는 2012년 출시된 테슬라 모델 S의 대성공이 크며 당시 전기차라 해봐야 주행거리가 100을 겨우 넘기는 소형전기차 밖에 없는 상황이라 발표 당시만 해도 비웃음 거리였으나, 뚜껑을 열어보니 내연기관차보다 더 빠른 무시무시한 성능이란게 밝혀지며 그야말로 자동차 시장의 판도를 완전히 뒤바꿔버렸다. 이로인해 모델 S는 자동차 역사를 바꾼 몇 안되는 자동차 중 하나로 인정받아 여러 매체에서 최고의 자동차 중 하나로 선정받았다. 기존의 전기차는 90년대 부터 본격적으로 연구되었다지만, 어디까지나 실험용, 연구용 딱지를 떼지는 못했고, 판매하는 차종도 주류는 아니었다. 기존의 전기차는 시장 경쟁력을 가지지 못했으며, 제조사들의 관심에도 뒷전이었다. 이는 테슬라 이전과 이후의 전기차 디자인을 보더라도 알수 있다. 테슬라 이전에는 기존 차체를 재이용 하거나 새로 만들더라도 디자인 감각은 떨어지는 물건들이 다수였으나, 테슬라 이후엔 본격적으로 세련된 자동차들이 나오기 시작하며 기존 제조사들도 진지하게 판매용으로 만든 차량들을 제조하기 시작했다 이후 테슬라는 단순히 전기차 시대를 개막한 것에 그치지 않고 꾸준히 차를 개선시키며 판매량은 물론 현재 자동차 중에서도 세손가락 안에 꼽히는 극강의 성능을 자랑하는 자동차로 여전히 군림하고 있다.

기술발전 뿐 아니라, 각 국가의 정책 역시 전기차 시대를 불러오고 있다. 미국 캘리포니아와 유럽 각 국들도 2025~2040년 안에 내연기관을 퇴출한다고 선언했다. # 물론, 실제로 퇴출 가능할지는 회의적인 의견도 있으나, 이러한 선언이 나온다는 것 자체가 앞으로 국가가 나서서 내연기관에 규제 등 압박을 가할 가능성이 크기 때문에 기존 내연기관 자동차 회사들도 전기차 양산 계획을 가지고 있다.

전기자동차 음모론

전기자동차가 외압으로 인해 시장에서 사라졌다는 이야기가 많은데 20세기 초에 전기자동차가 내연기관 자동차에게 밀려 사라진 시기와 2000년쯤에 있었던 GM EV1과 관련된 음모론이 있다.

일단 20세기 초의 경우에는 전기자동차의 기술적인 기반이 되는 전기전자분야가 본격적으로 발달한 건 20세기 초중반으로, 내연기관 자동차와 전기 자동차가 경쟁했던 시기보다 훨씬 늦은데다 전동기와 전자공학, 특히 배터리 기술이 충분히 성숙하기까지는 더 시간이 필요했기 때문에 당시에 내연기관의 성능과 가성비를 쫓아가는 건 시기상 불가능했다. 현재 전기자동차의 배터리에 사용되는 리튬이온배터리는 처음 상용화 된 시기가 1991년으로 생각보다 굉장히 최근에 개발된 물건이며, 지금의 전기자동차도 이 리튬배터리가 개발된 직후에야 경쟁력이 생겨서 조금씩 등장하기 시작했다.

애당초 당시에 전기자동차가 잠깐 치고 나올 수 있었던 이유는 내연기관에 비해 제어와 제작이 매우 쉬웠기 때문이지 우리가 지금 알고 있는 성능이나 효율 등의 장점이 있어서가 아니었다.[] 당시 전기자동차는 DC모터로 제작되었는데 전용 회로는커녕 건전지만 꽂아줘도 회전하는 게 DC모터일 뿐더러 정지 상태에서도 토크가 나오므로 구동도 쉬워서 결국 그냥 사이즈가 큰 미니카나 다름없는 물건이었다. 당연히 내연기관의 개발에 비하면 손쉽게 만들 수 있었고 그래서 잠깐 반짝 했을 뿐이다.

GM EV1와 관련된 음모론은 해당 제품이 상업적으로 성공한 듯 보였으나 모종의 이유로 제조사에서 직접 제품을 전량 파기했고, 이렇게 된 이유가 미 정부와 정유업체, 자동차 제조업체들의 외압과 음모 때문이라는 주장이다. 실제로도 당시의 제품은 충분히 훌륭했고 정유업체나 다른 자동차 제조업체로부터 여러모로 태클이 들어온 것 역시 사실이다. 그러나 저 제품이 실패한 이유는 로비나 음모 때문도 없진 않겠지만 GM의 주장이 맞다면 오래 전부터 이어져 내려오던 전기자동차 제품 개발과 관련된 전통적인 문제가 또 터진 것에 불과하다. 바로 배터리 문제와 돈이 안된다는 것. 

전기자동차의 성능이 좋아질수록 사정이 나빠지는 국가들로 주로 중동지역이 꼽히는데 중동의 국가들은 석유를 팔아먹어 국민소득이 높은 전형적인 부자형 후진국이기 때문이다. 운송 분야는 전체 석유 소비량의 약 50%를 차지하기 때문에 전기자동차가 보편화 되면 출혈이 심할 것으로 예상되는 국가들로 손꼽히고 있다. 또한 현대 전기 발전원으로 쓰이는 원료 대부분은 석탄과 원자력이기 때문에 전력 수요가 늘어난다고 해서 석유 소비가 늘어나는 것도 아니다.

또한 기존의 자동차 제작사들에도 악재이다. 내연기관 자동차의 핵심은 엔진으로 이는 기존의 자동차 제작사들의 전유물이었다. 허나 앞으로 시장의 대세가 될 축전지 방식의 전기자동차의 핵심은 바로 배터리인데, 기존의 회사들은 자동차 회사이지 화학 관련 회사가 아니었으므로 기존의 배터리 제작회사들에게 의존하는 그림이 될 수밖에 없고 이는 시장 주도권을 그들에게 내준다는 뜻이기도 하다. 쉽게 말해 기존의 자동차 제작사들이 자동차의 심장(엔진)을 제외한 차량의 껍데기만 만들어서 팔아야 되는 상황이 되는데 이는 자동차 산업의 진입장벽이 낮아져서 경쟁이 치열해지고 수익성이 낮아진다는 것을 의미한다.(막말로 말해서 전기로 돌아가는 장난감 자동차도 2000년도 중국에서 많이 수입되었다.) 현재 현대 코나 일렉트릭,재규어 I-페이스, 아우디 e-트론 등이 LG화학의 배터리를 사용한다고 알려져 있다. 2020년 테슬라는 중국시장에 판매되는 모델 3의 고급 트림은 LG에너지솔루션의 중국공장과 한국공장 생산 배터리를 납품받아 사용하고 있다. 이런 이유로 테슬라는 아예 배터리 까지 자체생산해 시장을 장악할 계획을 세우고 있다.

 

전기자동차 특징

전기 사용
가장 큰 특징. 전기자동차는 전기가 동력원이며 내연기관 대신 전동기로 구동력을 발생시킨다. 전기는 동력으로 변환되는 과정에서 오염물질이 배출되지 않아 공해가 없으며 동력변환 효율이 매우 우수하고 회생제동, 전기댐퍼 등을 이용해 버려지는 에너지를 회수하기도 용이하다. 또한 전기 시스템은 부피가 무척 작고 동력 배분이 자유로워서 파워트레인 계통의 단순화로 엄청난 공간 창출과 무보수화를 쉽게 현실화 할 수 있으며, 모터는 공회전이 없기 때문에 차량이 서있을 때의 비효율을 제거할 수 있다. 전기자동차는 전기를 동력원으로 써서 전기자동차라고 하는 것이므로 사용할 전기를 얻는 방법은 매우 다양하게 구현 될 수 있다. 배터리(외부 충전), 연료전지, 가스터빈과 내연기관을 이용한 발전기 구동 등등 여러 가지 전원을 사용해서 전기자동차가 만들어질 수 있다.
단, 우리가 흔히 알고 있는 친환경과 에너지 효율이라는 특징은 순수히 전기자동차만의 이야기가 아니며, 동력원에 대한 이해가 필요하다. 왜냐하면 에너지의 환경성과 효율성은 소비와 더불어 생산도 고려해야 하기 때문이다. 

적은 소음
전동기는 내연기관에 비해 기계적인 구조가 매우 단순하고 폭발이 발생하지 않아서[] 비교적 적은 소음으로 주행할 수 있다. 전기로 운행하는 지하철과 경유 기관차의 소음이 얼마나 차이가 나는 지를 비교해 보면 좋을 것이다. 너무 소음이 없다보니 주변에서 차량이 접근하더라도 보행자가 눈치채기 어려워 사고 위험성이 높아질 정도다. 그래서 일부 차량은 스피커를 달아서 저속에서 가상 주행음을 내기도 한다. 공상과학 영화에서 나올 법한 특이한 가상주행음을 가진 전기자동차도 있는데, 궁금하면 '전기차 가상 엔진 사운드 시스템'을 유튜브에서 찾아보자.
하지만 고속에서는 아무래도 실내 방음이 잘 된 내연기관 차량도 많고 바람이나 노면 소음이 워낙 크다보니 큰 차이를 못 느끼기도 하는데 차이를 못 느껴도 이상한 건 아니다. 전기자동차도 엔진만 전동기로 바꾼 거지 결국 바퀴 달린 자동차이므로 노면과 기계 소음은 그대로 들어오기 때문이다.[] 엔진 소음과 진동만 제거됐다고 이해하면 된다.

뛰어난 제어 성능을 쉽게 얻을 수 있다
현대에 개발되는 전동기들은 모터 드라이버라는 전용 회로로부터 전자제어를 받으므로 내연기관에 비해서 제어가 쉽고 성능이 일관성 있게 나온다. 모터 드라이버는 모터의 특성을 고려하여 최적의 성능을 내도록 설계되며 내부적으로도 여러 가지 제어 변수를 1초에 수만 번씩 실시간으로 피드백 받아 계산하고 제어한다. 그래서 차량의 속도 및 토크 제어와 회생제동이 대단히 쉽고 빠르며 매우 정확해서 말도 안되는 수준의 트랙션 컨트롤도 구현할 수 있다.[] 게다가 드라이버를 통해 정보를 얻거나 성능 한계점을 찾아내기도 쉬운 데다 필요하면 튜닝 데이터와 향상된 펌웨어를 온라인으로 넣어줄 수도 있다. 특히 자율주행과 같은 차량의 소프트웨어 제어가 아주 용이하다는 장점이 있어서 다양한 업체에서 자율주행 기술을 개발할 수 있게 된 원동력이기도 하다.

유지보수성이 뛰어나다
내연기관 차량은 엔진을 돌릴 연료를 공급하고 매연을 배출하며 동력을 적절히 변환하기 위해 변속기, 라디에이터, 흡배기, 머플러, 타이밍 벨트, 점화플러그, 알터네이터 따위의 말만 들어도 두통을 유발하는 물건들이 산더미처럼 들어가며 복잡한 기계장치들을 원활하게 작동시키기 위한 엔진오일, 미션오일 등등의 각종 윤활유들까지 필요하다. 이런 온갖 자잘한 부품 전부가 고장요인이 될 수 있으며, 차가 아무리 멀쩡해도 주기적인 정비가 필수적으로 필요하다. 그리고 당연히 유지보수를 위한 시간과 비용은 전부 소비자가 떠맡아야 한다. 하지만 전기자동차는 부속 파트부터 모터, 모터드라이브, 전원 등등으로 파트를 단순하게 나눌 수 있어 비교적 고장요소가 적고 이 파트 전체에 소모성 부속이 없으며 구조가 단순하므로 정비성이 뛰어나다. 파워트레인이나 조향, 서스펜션 등의 부속 설계는 차량을 만드는 이상 전기자동차도 당연히 필요하지만 내연기관 자동차의 기계설계 난이도와는 감히 비교할 수 없다. 게다가 마찰이 일어나는 부위도 거의 없어서 소모품도 적게 필요해 엔진오일 등의 공해물질로 인한 오염과 지출이 극도로 적다.

차량 구조 설계가 용이하다
기존 내연기관은 갈수록 각국 정부의 환경 규제가 강화되지만 소비자의 기대치를 충족시키기 위해 연비와 출력이 향상되어야 한다. 따라서 갈수록 내연기관의 부품과 구조가 복잡해지고 있으며, 이로 인해 엔진 설계와 제조 기술의 발전이 아무리 뛰어나더라도 엔진의 크기가 커지는 것은 어쩔 수 없는 노릇인데, 전기차는 환경 규제에서 자유로울 뿐더러 앞서 언급한 것처럼 전기는 동력으로 변환되는 과정에서 일반 내연기관보다 훨씬 좋은 효율을 얻을 수 있기 때문에 큰 내연기관 엔진보다 더 작으면서도 높은 효율을 얻을 수 있는 모터를 사용한다. 그러므로 차량 구조 설계가 용이하며 제조사에 따라서 앞부분에 수납공간을 추가하거나 안전 장치나 차체 강성을 더 높게 제작하는 등 기존 내연기관 차량에 비해 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 이를 잘 보여주는 설계가 듀얼 모터일 것이다. 내연기관에 비해 전기모터는 상대적으로 크기를 작게 만들 수 있으니 아에 모터를 두개 탑재하는 것이 가능한 것. 그리고 현재 대중적이라고 할 수 없지만, 리비안 모터 4개를 달아서 탱크턴이 가능한 모습을 보여준다. 또한, 전기자동차는 내연기관차들이 가지는 크기의 라디에이터 그릴을 가질 필요가 없다. 이는 테슬라 차량들의 디자인에 반영되어 있다.

주행 외 배터리 활용
현대 코나 일렉트릭과 기아 니로EV의 유틸리티 모드, 테슬라 차량의 캠핑 모드와 애견 모드가 이를 대표한다. 내연기관 자동차는 애당초 자동차 배터리 자체가 시동 및 내부 전자장비 외의 전원으로 쓰기에는 적합한 사양이 아니며, 때문에 엔진을 켜지 않으면 순식간에 방전되기 십상이다. 그나마도 그 큰 엔진을 2kW 남짓의 알터네이터 돌리겠다고 움직이니 매연과 소음이 펑펑 나와서 하루종일 공회전을 돌릴 수도 없다.
반면, 전기차는 그냥 가지고 있는 대용량 배터리를 교류로 변환하면 바로 쓸 수 있으므로 공회전 따위의 문제가 없으며 차량을 몇시간이나 굴릴 만큼 용량도 빠방하므로 배터리 사용량을 계산하긴 해야겠지만 방전 문제에서도 비교적 자유롭다. 덕분에 전기차들은 대용량 배터리를 십분 활용하여 거대한 보조배터리의 역할을 수행할 수 있다. 루시드가 양방향 충전을 지원한다고 하며, 현대차 그룹도 V2G(Vehicle to Grid))를 도입한다고 한다.

전기자동차 급전 방법

특징에서 언급했다시피 현재 전기자동차가 넘어야 할 가장 큰 벽은 효과적인 전원의 구현이다. 전동기는 이미 지난 수십년간 매우 높은 완성도로 충분히 성숙하였으며, 전동기 제어기술도 수 메가와트 급의 전동차까지 전자식 운용이 가능할 정도로 우수하다. 때문에 전기자동차를 분류하는 기준으로 전원을 뭘 쓰느냐가 가장 많이 사용되며, 경우에 따라서는 아예 이름까지 바뀌기도 한다. 대표적인 예시로, 수소자동차는 일반적으로 수소연료전지차를 말하는 것인데 이 수소연료전지 자동차도 수소를 전기로 바꿔서 그 전기로 모터를 구동하므로 결국 전기자동차의 일종이다.

현재는 전기자동차가 상용화 되는 과정에서 테슬라 사의 유명세, 하이브리드 자동차 등의 기존 내연기관 체제에서 전기 동력을 활용하려는 노력 등등 여러가지 이유로 배터리 급전 방식이 가장 크게 유행하고 있는 추세지만, 저장이 어렵다는 전기에너지의 단점이 어디 가는 건 아니므로 기술의 발전에 따라서는 언제든지 바뀔 수도 있다. 현재의 기술로도 움직이고 있는 장비에 급전을 하기 위한 수단들은 어딘가 나사 빠진 단점이 반드시 하나 이상 있으므로 정확한 이해 없이 선입견을 가지는 것은 옳지 않다는 것을 상기하기 바란다.

전기자동차 장점

수소만 충전하면 내연기관처럼 어디든지 제약 없이 돌아다닐 수 있다.

연료전지의 발전 효율이 40~50% 정도로 상당히 우수한 편인데다 출력밀도도 현대의 내연기관과 거의 동등하게 나와서 성능도 꿀리지 않는다. 그리고 지속적인 연구로 지금도 꾸준히 성능과 효율이 향상되고 있다.

부피가 워낙 크다보니 저장할 수 있는 수소의 양 자체는 적긴 하지만 그래도 동일 중량당 에너지가 휘발유 대비 3배 이상이다보니 초고압으로 압축하면 꽤 괜찮은 크기의 에너지를 들고 다닐 수 있다. 그래서 다른 방식들에 비해 항속거리 확보가 유리하고 다른 용도로 에너지를 활용할 여유가 있다. 현대 넥쏘가 저장할 수 있는 6.33kg의 수소는 총 898.23MJ의 에너지를 가지는데 이를 Wh로 환산하면 약 250kWh에 달한다. 배터리 기반 차량들이 배터리 용량 100kWh 찍느라 진땀을 뺀 것을 생각하면 상당한 용량이다. 그러나 수소의 열량에 비해서 배터리 방식과 의외로 항속거리 차이가 별로 안 나는데 이는 위에서 언급했다시피 연료전지의 동력변환 효율이 아직 4~50% 수준이라 열로 빠지는 에너지가 많기 때문이다. 이는 연료전지가 열도 생산할 수 있다는 의미가 되므로 축전지 방식과는 달리 히터를 틀거나 할 때 고통 받을 일이 없다.
수소 충전 시간이 매우 짧아서 그냥 천연가스 넣는 것과 큰 차이가 없다. 이는 상당한 장점으로, 기존의 화석연료 자동차를 타던 습관대로 차량을 타고 다니더라도 충전소만 제때 만나면 장거리 운행에도 별 불편함이 없다.

동력 체계의 경량화와 고효율화가 상대적으로 유리하다. 왜냐하면 배터리에 비하면야 수소와 수소탱크의 무게는 없는거나 다름 없기 때문이다. 차량의 경량화는 운동 성능과 더불어 여러모로 이점이 많으므로 대형 차량의 개발이 상대적으로 수월하다. 다만 수소탱크의 형태가 차량 내에 고밀도로 탑재하기 좋은 형태가 아닐 뿐더러 전기자동차 같은 경우는 생각보다 차량 중량이 연비에 큰 차이를 불러오지는 않으므로 대량생산 된 제품이 나오기 전까지는 비교가 다소 어렵다.

차량 중량이 연비에 주는 영향이 적은 이유는 고중량 차량들의 연비가 나쁜 이유에 있다. 근본적으로 무거운 차량들의 연비가 나쁜 이유가 가속할 때 차량의 중량에 비례해서 에너지가 많이 들고 감속 할 때에는 이렇게 막대한 운동 에너지를 전부 열로 태워버리기 때문인데 전기자동차들은 가속하느라 투입한 막대한 운동 에너지를 감속 시에 열로 날리는게 아니라 회생제동으로 다시 회수를 할 수 있어 가장 비중이 큰 가감속시의 에너지가 보존 되기 때문이다.[] 따라서 항속거리 등의 성능 차이가 대형차량에서 어떻게 나타날지는 제품이 나와야만 확실히 알 수 있을 것으로 보인다.

정리하자면 수소전기차는 5톤 이상의 상용차에 매우 적합하다는 결론이 나온다. 현재 시중에 나온 순수전기차가 승용차임에도 배터리 무게 및 용량, 그리고 충전문제로 골머리를 썩이고 있으며 물리학적인 한계로 인하여 개선이 매우 힘든 실정이다. 공차중량이 10톤은 우습게 넘어가는 상용차를 굴릴려면 배터리 중량만도 톤단위로 계산해야 하는데 이러면 가격, 충전시간 등등 금전 투입 대비 성능이 안 나온다. 거기다 상용차는 특성상 장거리 장시간 운행으로 인하여 사고확률 역시 높은 편이며 사고 등으로 차량화재사고가 나게 되면 정말 답이 안 나온다! 이미 탑승인원 사망률이 너무 높고 수영장을 채울 용량의 물을 뿌려야 겨우겨우 진압된다는 것이 입증된 현재시점에서 순수전기상용차는 말그대로 수십톤의 폭탄덩어리나 마찬가지란 소리이다. 수소 보급 문제 및 인프라 설치 문제가 난관이지만 이것만 극복하면 이보다 좋은 궁합이 없을 것이다.

전기자동차 단점

기존의 모터, 모터 드라이브로 구성된 전기차 체계에서 연료전지와 수소탱크가 추가된다. 연료를 전기로 변환할 연료전지가 있어야 하므로 이는 당연하지만 연료전지를 위한 에어필터나 연료공급라인 등이 추가 되며, 외기로부터 산소를 공급받아야 하기 때문에 외부 환경에 더 민감해지고 정비요소가 증가한다. 덤으로 현재 연료전지의 내구수명이 간신히 주행거리 20만km를 찍은 수준이라 고장빈도와 수리비용을 감안하면 아직 연료전지의 신뢰성이 좋은 편은 아니다. 내연기관만 해도 관리만 잘하면 엔진 고장 없이 40만km를 넘게 찍는 게 어렵지 않고 리튬 배터리조차도 용량 문제를 제외하면 사실상 반영구적이므로, 더 개선이 필요하다.[]

정비가 극단적으로 까다롭고 전용 시설이 필요하다. 연료전지 스택 정비를 위해서는 남아있는 수소를 빼야하는데 공기보다 가볍기 때문에 따로 포집은 하지않고 대기로 날려보내지만 반응성이 높아 폭발의 위험성이 있어 미국의 경우 주위에 건물이 없는 야외의 특정 공간에서 수소를 빼도록 강제되고 있다.

막대한 인프라 구축 비용과 안전한 보관, 운송 기술 개발이 필요하다. 수소 인프라 구축은 기존에 대체하거나 활용할 만한 인프라가 없기 때문에 아예 밑바닥부터 시작해야 하며, 수소 충전소는 설치 비용이 수십억에 달하고 위험성도 더 크다.[] 그리고 이런 대량의 인프라가 필요한 연료 기반 체계는 항상 그렇듯이 인프라가 먼저 vs 시장성이 먼저로 닭과 계란 같은 난제가 생기기 때문에 국가 차원의 장기간의 인프라 구축과 지원을 필요로 하며 이 때문에 보급이 느려질 수밖에 없다. 인프라의 구축은 정부가 단지 충전소 같은 시설을 세금 퍼부어서 잔뜩 깔면 해결 되는게 아니다. 인프라의 설치와 관리가 사업성이 있을 만큼 신뢰성과 경제성이 있어야한다. 그렇게 구축된 수소 인프라를 중심으로 새로운 산업이 성장할 수 있는 것인데, 그렇지 않으면 국가가 손수 나서서 기존의 주유소들을 무리하게 박살내는 것 밖에 되지 않는다. 한마디로 수소 인프라 구축의 가장 큰 문제는 수소자동차도, 수소충전소도 돈이 안 된다는 점이다. 이건 생각보다 상당히 심각한 문제인 게, 수소 인프라를 민간 산업이 감당하지 못하면 결국 전부 정부가 운영해야 하기 때문이다. 이러면 세금으로 만든 수소 인프라가 새로운 일자리를 창출하기는커녕 더욱 세금만 퍼먹는 꼴이 되므로 국가적으로 매우 심각한 손실이 된다.

충전소까지 수소를 공급하는 것도 문제다. 40톤이 넘는 튜브 트레일러 1대가 꼴랑 500kg의 수소를 운반할 수 있다. 이는 겨우 60대 정도의 수소 승용차에 공급하면 끝나는 양이다. 게다가 대부분의 교량이나 입체교차로 등은 총 중량 32톤 이상의 차량은 진입금지다.

화석연료 수준의 가격 경쟁력과 생산성을 확보하기 위해서는 천연가스나 석유에서 수소를 추출해야 하는데 이 방법은 결국 이전과 똑같이 화석연료에 의존하게 된다는 문제가 있다. 이러면 소비자 입장에서는 차값도 비싼데 친환경성도, 충전비용도 메리트가 없기 때문에 굳이 수소차를 살 이유가 없다. 휘발유나 경유는 세금이 워낙 많이 붙이니까 그렇게 비싼 거지 세금 다 없애면 거의 반값으로 떨어지므로, 수소차를 탈 이유는 더더욱 없어진다. 전기도 모든 발전 과정이 항상 깨끗한 것은 아니지만 전기의 생산 수단은 수소보다는 다양하며, 공해 감소와 저렴한 단가를 동시에 가져갈 수 있다는 점을 감안하면 상당히 아쉬운 점이다.

수소 가격이 휘발유나 경유 가격을 월등히 상회한다. 2019년 기준 300마일을 달리기 위한 수소 충전 가격은 미국 캘리포니아에서 $80 정도로 전기 충전은 물론 화석 연료보다도 훨씬 비싸다. 정부 및 제조사 보조금으로 실제 오너들이 부담하는 액수는 훨씬 낮지만 보조금을 지원한다는 의미 자체가 현재로서는 경쟁력이 없다는 것. 수소 충전 보조금 지원이 끝난 차량의 처리도 문제다. 중고차 아무도 안 산다 문제는 이 수소 가격이 앞으로도 저렴해질 가능성이 많지 않다는 점이다.

수소연료전지 스택의 특성상 전력 생산에 깨끗한 공기가 필요하기에 일종의 달리는 공기 청정기 역할을 해준다. 차량에 따라 어느 만큼의 공기를 정화했는지 보여주기도 하는데 절대적인 효과는 미미하지만 미세 먼지 이슈와 엮여 보급과 지원에 나름 탄력을 받는 요소가 되고 있다. 문제는 그런 공기 청정 역할을 하기 위한 에어 필터는 아무도 원치 않는 개인의 돈으로 관리 해야 한다는 것이다. 에어 필터 자체가 물론 비싼건 아니지만 이럴거면 그냥 전기차에 필터를 붙이고 다녀도 상관 없는 일이다. 또한 필터가 미세먼지를 100% 걸러주지도 못하기에 미세먼지도 연료전지의 수명을 깎아먹는 요소 중 하나다.

차내에 수소를 주입하는 시간은 빠른데, 주입을 위해 충전기기를 준비하는 시간이 길다. 지하수소탱크에서 충전기기에 일단 수소를 주입하고 그 수소로 차량에 주입을 하게 되는데, 충전기기에 수소를 채우는데 시간이 걸린다. 그 때문에 한 대에 주입하고 약 20분 후에나 다음 차량에 주입할 수 있는 상태가 된다. # 2020년 이후에 설치된 충전소는 대부분 충전기에 두 개 이상의 탱크를 연결해서 교대로 사용하는 방식으로 충전 대기 시간을 단축했지만 설비의 복잡함으로 인해 안그래도 비싼 건설비용 부담이 더 심해졌고 유지관리 비용도 증가해서 수소차의 최대 문제인 충전 인프라의 확장성에는 오히려 악영향을 줬다.

차량의 수소탱크가 거의 비어있을 때만 주입이 가능하다. 몇 군데 있지도 않은 수소충전소를 보고 미리미리 충전해둬야지 하고 가봤자 수소탱크가 비어있지 않으면 충전 못 한다.

충전소의 충전압 상태에 따라 풀 충전이 불가능한 경우도 있다. 2019년 상반기 현재 서울의 경우 상암에서는 풀 충전이 안 되고 양재에서는 가능한 듯.

고성능 모델을 만들 수 없다. 수소 스택에서 전기를 만들어내는데 시간이 걸리기에 갑작스럽게 부하가 크게 걸리는 성능을 내는데는 구조적인 제약이 있다. 물론 배터리 용량을 전기차 수준으로 크게 늘리면 가능하지만... 그냥 전기차 사고말지

수소 스택을 제외하면 전반적인 구성이 전기차와 동일하다. 즉, 전기차의 일부 약점을 고스란히 가지고 있는 셈이다.

전기자동차 에너지 효율

생각보다 많은 사람들이 전기자동차가 효율적이라고 하면서도 고효율이 의미하는 것이 무엇인지를 잘 모르는 경우가 많다. 물론 전기자동차에서 말하는 효율도 내연기관과 마찬가지로 같은 에너지로 얼마나 더 멀리 갈 수 있느냐이다. 따라서 효율이 좋을수록 에너지 소비량도 줄어들긴 하므로 효율 = 연비 = 친환경성이라고 생각하되 효율이 높아서 충전 비용이 싸다고 이해하면 안된다. 경제적인 문제를 따져보려면 단지 차량 자체의 효율 뿐만이 아니라 에너지의 생산 비용을 고려해야 하기 때문이다. 전기자동차의 충전 비용이 싼 이유는 효율이 높아서도 있지만 위에서 설명했다시피 일단 에너지원의 단가가 싸다보니 같은 양의 에너지를 생산할 때의 원가가 전기쪽이 더 싸고 에너지 생산 수단이 다양하다는 점이 가장 크다.

하이브리드 자동차 같은 경우는 내연기관과 모터가 같이 들어가니 계산이 애매해지며, 자료마다 탄소 배출량이 왔다갔다하는 경향이 있는데 이 경우에는 계산에 사용된 자원과 해당 국가의 발전원 비중이 다르기 때문이다.

전기자동차 가격

현재 충전 인프라 다음으로 전기자동차를 구입하는 데 가장 큰 걸림돌은 가격이다. 2020년 현재까지 동급 차량 대비 가격이 매우 높은 편이다.

기본적으로 동급 내연기관 차량 대비 50% 이상 가격이 비싸다.[] 물론 전기자동차는 세제혜택이나 보조금 등이 있기 때문에 실 구매가는 다소 줄어들긴 하지만 그런 부분을 감안해도 실 구매가가 동급 내연기관 자동차 대비 10~20% 정도는 비싼 편이고 이 금액이라면 내연기관 자동차를 선택한다면 자동차 급이 달라진다.[]

환경부에서는 수도권대기환경개선 특별법 관련하여 전기차 의무판매비율을 높이려 하고 있다. 의무판매비율을 달성하지 못하면 과태료가 부과된다고 한다. 사실 자동차 업체에서 전기차판매에 소극적인 이유 중 하나가 비싸고 수익성이 나오지 않기 때문이다. 미국이나 중국에서도 전기차 의무판매제도를 추진하고 있으며 유럽에서는 내연기관 판매 금지를 추진하고 있다. 출처 물론 현실은 시궁창으로 2020년이 다되가도록 향후 20년 내 화석연료차 금지 전망은 0에 수렴한다. 일단 배터리 문제와 안전성 문제부터 해결을 해야 규제를 하든가 말든가 할 것이다.

전기자동차의 중고가 방어는 매우 좋은 편으로, 테슬라 전기차는 기존 내연기관 차와 비교도 되지 않을 정도로 감가가 낮다. 이외에도 구형 플랫폼에 출시시기가 오래 지난 르노삼성 SM3 ZE를 제외하고, 손쉽게 접할 수 있는 현대/기아 전기차는 동급 내연기관 대비 가격 방어가 좋은 편이다. 정부 보조금 없이 구매한다면 맞는 말이지만, 보조금 미지원 차량이 아닌 이상 약 2천만원 가까이 손해보면서 보조금을 포기하고 전기차를 구매하는 경우는 거의 없다. 예를 들어 2016년식 아이오닉 일렉트릭은 제주도에서 보조금과 제조사 할인을 고려한 실구매가는 1600만원대 였으며, 2020년 주행거리가 6만~8만km인 모델이 시장에서 1500~1600만원 가량에 판매되고 있다. 출시되자 마자 니로 EV를 구매한 경우도 비슷하게 감가를 거의 맞지 않았다.[] 다만, 신형 모델이 꾸준히 나오면서 항속거리, 전장 옵션, 구동계 성능, 초고속 충전 가능 여부 등 구형 모델과 차별화 되는 요소가 점점 많아지면서, 구형 전기차도 일반 내연기관차와 마찬가지로 큰 감가를 피할 수 없을 것이다.

전기자동차 배터리

전기자동차의 발전과 보편화의 가장 큰 걸림돌이다. 전지(장치) 항목에서도 알 수 있다시피 배터리의 발전속도가 매우 더디어서 일반 자동차용 납 배터리는 150년전과 기술적으로 큰 차이가 없을 정도다.[] 배터리 분야가 발전이 없는 것은 아니지만 다른 분야에 비하면 굼벵이 수준인게 현실이다.[] 여전히 배터리 수명도 애매하고 교체비용도 대단히 비싸며, 온도에 민감하고 화재 발생 시 진화가 불가능한 수준인건 덤.[] 배터리의 부피 대비 용량을 늘리면서 무게를 줄일 수 있다면 산업 전반에 엄청난 변화를 불러올 수 있다. 비단 전기자동차뿐만 아니라 모든 무선 전자기기들이 배터리에 크게 의존하며, 외골격 등 배터리가 발목을 잡는 분야가 한둘이 아니므로 배터리의 혁신은 곧 산업 전반의 혁신이라 보아도 무방하다.

특히 현용 배터리의 무게도 문제이다. 제네시스 G80의 경우 전동화 모델은 엔진, 미션과 같은 무거운 것들이 빠져있음에도 불구하고 일반 휘발유 모델에 비해 300kg 이상 무겁다. 성인 남성 5명을 태우고 운행하는 수준으로 이는 당연히 에너지 낭비로 이어진다.

결국 차세대 배터리를 먼저 만들어내는 국가나 기업이 전기차 시장을 선도할 것이다. 그러나 신개념 배터리 출시는 요원하고, 기존 배터리의 개선도 느릿느릿하며, 뛰어난 결과물이 나왔더라도 여러 한계로 인해 실험실에서 나오지 못하는 연구도 수두룩하다. 일단 현재로썬 혁신이라 할 만한 개량 중에선 전고체 배터리가 상용화에 가장 가깝다.

현재 각 회사들이 독자적인 배터리를 개발하려는 움직임을 보이고 있어서 LG화학같은 기업에서 곤란해 하는 상황이다. 당연하지만 그만큼 고객들을 잃기 때문이다.

전기자동차 향후 전망

2020년의 블룸버그 전망에 의하면 2036년쯤 전기차 판매가 내연차 판매를 앞지를 것으로 전망되고 있다.# 또, 미국도 2021년에 기존의 빅3 내연기관 자동차 회사들이 2030년에는 신차 절반을 전기차로 생산하도록 하도록 하여, 전기차로의 전환은 피할 수 없는 시대적 흐름이 되었다.# 사실상 거의 모든 회사가 전기차 생산을 시작하며 바야흐로 전기차 시대가 개막되었다.

세계 모든 메이저 자동차 메이커가 전기차 생산에 뛰어드면, 경쟁 및 규모의 경제로 인해 가격도 지금보다 큰 폭으로 낮아질 것으로 예상된다.

이는 마치 과거 1960년대에 등장한 쿼츠 시계가 기계식 시계의 모든 기능적 단점을 극복하고 시계 시장을 주름잡아 기계식 시계 자리를 대체한 것 처럼[], 전기차도 내연기관 자동차의 자리를 대체할 것으로 예상되고 있다. 경쟁에 밀려 사라질 위기에 처한 기계식 시계가 현재는 사치품의 감성으로 살아남았다면, 향후 내연기관 자동차는 전기차 충전 인프라가 없는 산간 오지용, 혹은 자동차계의 할리 데이비슨 같은 독특한 감성이 있는 브랜드만 살아 남거나, 고가의 사치품 영역으로서 포지션을 구축한 브랜드만 살아 남을 지도 모른다. 또한 군용, 산업용 등 특수 용도로는 계속 살아남을 것이 거의 확실하다.[]

또한, 기계식 시계가 밀려나면서 과거 수많은 시계 수리공 일자리가 사라진 것 처럼[], 전기차의 대중화 과정에서 자동차 부품업계와 자동차 수리 관련 업종[]에도 큰 변화를 줄 것으로 예상되어, 시대 변화를 따라가지 못하는 업종의 도태 위험이 도사리고 있다.

대한민국의 경우 2022년 기준 2500만 대 정도의 전체 차량등록대수 중에서 전기차는 34만 대 정도로 집계되었다. 대략 1.5%에 조금 미치지 못하는 수준.