지속가능한 성장을 위한 친환경 물결 - 성큼 다가온 전기차 시대
2012-02-25  |   25,053 읽음

앞으로도 수십 년간 가솔린이나 디젤차들이 거리를 활보하고 다닐 것을 의심하는 이들은 없다. 그럼에도 언젠간 화석연료가 고갈될 것이고 날로 심각해지는 지구온난화 문제를 해결하기 위한 세계 각국의 규제는 더욱 거세지고 있다.

지난해 유럽연합은 2015년까지 모든 자동차의 CO₂ 배출량을 130g/km로 막겠다고 엄포를 놓았고 미국도 2016년까지 자동차 메이커의 평균 CO₂ 배출량을 156g/km로 억제하기로 결정했다. 중국과 인도, 브라질마저 이런 흐름에 동참하고 있기에 지금 당장 혹은 몇 년만 반짝 사업을 할 회사가 아니라면 친환경 경영은 이미 선택이 아닌 필수가 돼 버렸다. 살아남기 위해 치열한 경쟁을 벌이는 메이커들은 이를 해결하기 위해 생산공정에서부터 완성차에 이르기까지 다각적인 노력을 기울이고 있으며 최근의 흐름을 보면 전기차가 그 선두에 있다.

전기차가 당장 화석연료로 움직이는 차들을 대체할 가능성은 없다고 하더라도 최근 몇 년간 선보인 컨셉트카의 파워트레인 대부분이 전기이고 양산형 전기차들이 속속 등장하는 것으로 봤을 때 빠른 속도로 우리 곁에 다가오고 있는 것이 엄연한 현실이다. 

미국 에너지국(Department of Energy)의 보고서에 따르면 2015년 미국내 전기차 수가 100만 대에 달할 전망이고 J.D. 파워는 2015년까지 전세계의 전기차 판매량이 300만 대에 이를 것이라고 내다봤다. 조금 더 급진적인 맥킨지는 2020년 전기차가 전체 자동차 시장의 40% 차지할 것으로 전망했다.

혹자는 전기차 충전에 필요한 전기를 얻는 데에 화석연료가 쓰이기에 효율적이지 못하다고 주장하고 있지만 이는 설득력이 떨어진다. 미국 환경보호청(EPA)의 조사에 따르면 현재 시판 중인 닛산 전기차 리프의 100마일당 소요 전력을 34kwh로 평가해 가상의 연비를 측정한 결과 1L의 연료로 42km 이상을 주행하는 것으로 나타났다. 즉, 동급의 가솔린차보다 같은 거리를 달리는 데 3배 이상 적은 화석연료를 쓴다는 결론이다.

각국 정부의 전기차 지원 뒤따라
이에 따라 각국의 전기차 지원도 이전보다 조금 더 구체적이고 실질적으로 바뀌고 있다. 지난해 미국 에너지국은 전기자동차 인프라와 충전소 설치를 위한 자금 지원을 발표했다. 구글을 비롯해 전기자동차 관련 80개 이상 기업과의 파트너십을 통해 미국 전역에 충전소를 건설 중이다.

내부에서조차 전기차 부분에서 뒤져 있다는 불만이 일던 독일도 메르켈 총리가 2020년까지 100만 대의전기차가 거리에 운행되도록 하겠다며 적극적인 정부 지원을 약속했다. 메르켈이 지휘하는 전기차 프로젝트(샤우펜스터, Schaufenster)를 통해 올 여름 2만~5만 대의 전기차가 독일 주요 대도시를 중심으로 운영될 예정이다.
덴마크와 영국은 전기차 지원에 가장 적극적인 나라들이다. 영국은 이미 지난해를 ‘전기차의 해’로 선포하고 전기차 구매자에게 최대 5,000파운드(약 882만원)의 보조금을 지원하고 있다. 덴마크는 2012년 말까지 전기자동차 사용을 위한 인프라 작업을 마칠 예정이다.

하이브리드카를 비롯해 현재까지 이 분야에서 기술적 우위를 점하고 있는 일본 메이커와 일본정부는 2020년까지 승용차 판매의 15~20%를 플러그인 하이브리드를 포함한 전기차로 이끌 야심찬 목표를 세웠다. 이밖에 프랑스와 중국도 전기차 구입시 5,000~8,000유로(약 738만~1,182만원)까지 지원금을 주는 동시에 충전소 건설에 적극 나서고 있으며 인도는 전기차 판매시 공장 출고가의 20% 금액을 리베이트로 생산업체에 돌려주는 제도를 실시하고 있다.

각국의 친환경 자동차 전략에 보조를 맞춰 메이커들의 전기차 생산 계획도 발 빠르게 전개되고 있다. 2013년까지 자동차 메이커들은 약 20개의 전기차를 쏟아낼 예정이다. 닛산 리프는 2013년까지 세계 시장에 50만 대 이상 판매를 목표로 하고 있다. 이미 카를로스 곤 회장은 르노-닛산의 전기차 생산 능력을 2015년까지 25만 대로 확대할 계획을 밝힌 바 있다. 이와 함께 르노 브랜드 플루언스 ZE(르노삼성 SM3 ZE)의 올해 판매목표를 7만 대로 잡고 있으며 2013년 경형전기차 조(Zeo)를 내세워 바람몰이에 나설 계획이다.

쉐보레 볼트를 통해 가능성을 엿본 GM은 스파크 EV로 전기차 대열에 합류하고 아우디, BMW, 메르세데스 벤츠도 각각 e-트론, i시리즈, e-셀 등을 시장에 투입해 전기차 시대의 주도권을 잡기 위해 만반의 준비를 하고 있다.

비싼 차값과 부족한 인프라 극복 과제
전기차가 친환경 자동차의 대세인 것은 분명하지만 아직까지 몇 가지 넘어야 할 문제도 안고 있다. 우선 짧은 주행거리를 극복해야 한다. 지금까지 개발된 전기차들의 평균 항속거리는 160km 정도. 도심의 출퇴근 용도로는 무난하지만 장거리여행은 문제가 있다. 혁신적인 배터리 개발이 우선이지만 단기간에 해결될 부분은 아니다. 쉐보레 볼트나 아우디 A1 e트론처럼 발전용 내연기관을 얹는 방법도 있지만 궁극적인 해결책은 못된다.

이러한 배터리 문제를 극복하기 위해 메이커들은 충전된 배터리를 아주 짧은 시간에 교환할 수 있는 시스템을 개발했다. 현재의 주유소처럼 단 몇 분 만에 충전되어 있는 새 배터리로 교환받을 수 있는 충전소를 곳곳에 배치해 충전에 따른 불편함을 어느 정도 해결할 수 있다.

한편에선 효율적인 초고속충전소 건설을 서두르고 있다. 지난해 BMW, 다임러, 아우디, 포드, GM, 폭스바겐, 포르쉐 등 7개 업체들은 전기차의 고속충전을 위한 국제 표준을 개발하기로 합의했다. 이 표준안이 완성되면 필요 이상으로 복잡한 개별 충전 시스템 개발을 위해 들어가는 연구개발비를 줄일 수 있어 짧은 시간에 훨씬 더 많은 고속충전소를 세울 수 있게 된다.

또 하나 전기차 대중화를 막는 큰 걸림돌은 비싼 차값이다. 물론 정부의 지원이 가장 손쉬운 방법이긴 하지만 언제까지나 정부 정책에만 기댈 수는 없다. 메이커 스스로도 이를 해결하기 위한 노력을 기울여야 한다. 그런 면에서 전기차 부품 중 가장 비싼 배터리를 임대로 돌려 차값을 낮추려는 스마트 EV를 눈여겨 볼 필요가 있다. 다임러에 따르면 올해 판매할 스마트 EV의 값은 독일 현지기준으로 1만6,000유로(약 2,363만원) 정도다. 2만유로를 훌쩍 뛰어넘는 i-MiEV나 리프에 비하면 부담이 크게 준다. 또 구입자가 매월 60유로(약 9만8,000원)의 배터리 임대료를 내야 하지만 충전료가 싸기 때문에 이를 포함해도 디젤이나 가솔린의 연료비와 비교하면 경쟁력이 충분하다.

최근 르노삼성은 SM3 Z.E라는 순수 전기차를 환경부 전기차 실증산업에 투입했고 더불어 제주도 스마트 그리드 실증단지에서 친환경 운송 분야에 참가한다고 밝혔다. Z.E는 제로 이미션(무공해)의 줄임말로 100% 모터로 구동되는 순수 전기차를 뜻한다. 국내에선 아직 연구개발용(1세대)이지만 이미 같은 베이스(2세대)인 르노 플루언스가 유럽에 양산을 시작했기 때문에 양산차나 다름없는 완성도를 갖췄다. 제주도 스마트 단지 내에서 운영중인 실제 SM3 Z.E를 섭외해 시승에 나섰다. 

시내구간 스트레스 없이 달려
그간 국내에 선보인 전기차들이 대부분 소형이었다는 것을 감안할 때 준중형차를 베이스로 한 SM3 Z.E는 넉넉한 실내공간이 장점이다. 뒷좌석과 트렁크 사이에 수직으로 위치한 배터리로 인해 트렁크가 약 13cm 길어지고 LED 테일 라이트로 꾸민 것을 제외하면 노말과 비슷한 분위기. 대신 크기나 무게배분이 달라진 만큼 차체보강을 통한 안전 강화, 앞뒤 서스펜션 감쇠력을 새로 세팅했다.

실내공간은 SM3와 크게 다르지 않다. 계기판은 가운데 속도계를 중심으로 좌측에 배터리 충전 게이지, 우측에 정보창과 소비전력 게이지를 달았다. 시동키를 돌리면 ‘띵’ 하는 소리와 함께 계기판에 ‘GO’라는 불이 들어온다. 이때 가속 페달을 밟으면 별도의 소리나 진동 없이 차가 스르륵 굴러 나가기 시작한다. 전기모터로 구동되기 때문에 당연히 이산화탄소 배출이 없다.
전기차의 특성상 빠르게 상승하는 토크밴드로 시내주행시 답답함을 느낄 수 없다. 저속에서는 가속 페달을 아주 조금만 밟아도 차가 휙휙 나아가는 것이 오히려 가솔린 모델보다 재밌다. 모터는 최고출력 95마력(70kW)에 최대토크 23kg·m를 발휘한다. 간단히 테스트해 보니 0→시속 100km 가속에 12~13초가 걸렸다. 엔진이 없지만 리튬이온 배터리(250kg)의 추가로 실제 1.6L 가솔린 모델과 무게가 비슷하다. 그럼에도 가솔린 모델보다 훨씬 가볍게 달려 나갈 수 있다.

시내구간에서 주로 접하는 시속 50~60km 구간은 특별한 소음, 진동이 없다. 가속 페달에 힘을 줘 시속 70~90km를 지날 때 ‘잉~’ 하는 전기모터 소리가 약하게 들리고 이후 시속 110~130km 구간은 시스템 노이즈보다 윈드 노이즈만 부각된다. 메이커 측이 발표한 SM3 Z.E의 최고시속은 약 150km. 실제 테스트한 결과 시속 130km까지 무난히 속도가 오르는 것을 확인했다.

한편 그간 타본 EV 중에서는 회생제동 시스템이 가장 유연하게 개입한다. 내리막이나 브레이킹 때 버려지는 에너지를 배터리로 재충전해 주행가능거리를 늘리는 기능이다. 연구개발용인 테스트 모델이라 에너지 흐름미터가 없어 정확한 에너지 흐름을 눈으로 볼 수는 없었지만, 아마도 양산 모델에는 탑재가 될 것이다. 

가장 중요한 것은 충전. SM3 Z.E는 가정용 주전원(220V, 완속 충전)를 통해 6~8시간, 고속충전소(32A 400V, 급속 충전)에서 약 25~30분 만에 배터리가 완전히 충전된다. 더불어 국내에 소개된 전기자동차 중 유일하게 퀵드롭 배터리 교환 시스템을 채택해 주행 가능거리 확장이 가능하다. 퀵드롭은 교환 스테이션에서 SM3 Z.E의 방전된 배터리를 차체 하단으로 빼고 다시 완충된 배터리를 직접 넣는 방식이다. 약 5분 만에 모든 과정을 마칠 수 있기 때문에 전기차의 주행거리 제약을 극복하는 데 큰 도움을 줄 것으로 예상된다.

어쨌든 르노삼성은 올해 부산공장에서 SM3 Z.E를 생산한다는 목표로 EV 기술개발과 인프라 구축환경에 힘쓰고 있다. 드디어 머지않은 미래에 합리적인 가격으로 누구든지 전기차를 구입할 수 있게 되는 것이다. 그 가능성을 SM3 Z.E를 통해 확인할 수 있었다.

SPECIFICATIONS
모터 최고출력 70kW, 23kg·m 배터리용량 22kWh 최고시속 150km
0→시속 100km 가속 13.0초


mini  interview
제주 스마트 그리드 단지내 SK C&C 본부에서 SM3 Z.E 테스트를 맡고 있는 김월수 과장에게 물었다.
실생활에서 돋보이는 SM3 Z.E의 장점은 무엇인가요?
진동이 적고 정숙하며 효율이 뛰어나다는 점입니다. 아직 전기차에 대한 전기요금이 책정되지 않았지만 대략 계산했을 때 휘발유 대비 1/13 수준으로 주행이 가능합니다. 즉 휘발유 10만원으로 갈 수 있는 거리를 7,500원으로 갈 수 있다는 뜻입니다.
전기자동차의 단점도 있을 텐데요.

순수 전기차는 주행가능거리가 짧다는 단점이 있습니다. 더욱이 여름과 겨울에는 공조장치 사용이 잦아 주행거리가 더 짧아지죠. SM3 Z.E는 보통 160km를 주행할 수 있지만 한겨울에는 약 110km 정도로 주행거리가 짧아지기도 합니다.
충전은 문제가 없나요?
완속 충전기를 사용할 경우 충전시간은 7~9시간으로 길어집니다. 고속 충전기 인프라가 아직 부족한 실정이죠. 그나마 SM3 Z.E가 테스트되는 제주도에는 충전기가 많은 편입니다.

경박스카 레이 기반의 전기차로 옆구리의 데칼과 뒷면의 차명에 들어간 ‘EV’, 저항을 줄인 휠을 빼면 일반 모델과 구분하기 어려울 정도다. 그릴 부분에 가정용 220V 전원으로 충전할 수 있는 완속 충전구가 있고 25분 만에 80%까지 충전할 수 있는 급속 충전 포트는 주유구 자리에 있다. 가솔린 모델과 같은 라인에서 생산하기 때문에 수요에 따라 대량생산이 쉽고 안정된 품질을 확보할 수 있는 것도 레이 EV의 장점이다. 6개의 에어백, VDC, HAC 등 안전장비도 그대로 담았다.

한 번 충전으로 최대 139km(신규 5사이클 복합연비 기준은 91km)를 달릴 수 있지만 실제상황에선 변수가 많다. 모터 동작과 배터리 상태를 보여주는 전용 클러스터는 IT 기기에 익숙한 신세대 오너들의 입맛에 맞춰 디자인된 듯 화려하다. 또 7인치 내비게이션은 주행가능거리와 충전소 위치 등 전기차에 꼭 필요한 정보를 직관적으로 표시하도록 업그레이드됐다. 리튬이온 배터리를 바닥에 얇게 펴 바른 덕분에 실내공간도 가솔린 모델과 같다. 분리형 슬라이딩 2열 시트 등 고급 편의장비는 빠졌다.

크랭킹 동작이 없기 때문에 출발을 위한 준비는 다소 어색하다. 스티어링은 조금 가볍지만 가속 페달의 감각은 일반차와 별반 다르지 않다. 약간 늘어난 몸무게(187kg 증가)를 걱정했지만 롤도 생각 외로 작고 0→시속 100km 가속도 만족스럽다. 수치상으로 제로백이 15.9초로 가솔린(18.7초)보다 빠르다. 반면 최고시속이 130km로 낮고 제동력도 조금 아쉽다.

SPECIFICATIONS
모터출력 50kW, 17.0kg·m 배터리용량 16.4kWh 최고시속 130km
0→시속 100km 가속 15.9초

MINI  E  (2010)
미니 E는 영국 옥스퍼드에서 실어 나른 차대와 미국 캘리포니아에서 제작한 파워트레인을 가지고 독일 뮌헨의 BMW 연구센터에서 완성한 차다. 캘리포니아산 파워트레인의 정체는 미국의 전기차 부품 전문업체인 AC프로펄션(AC Propulsion)의 모터와 배터리. 배기 파이프가 없는 정도만 빼면 겉보기에는 그저 튀는 스티커를 붙인 평범한 미니로만 보인다. 뒷자리가 없어진 것을 빼고는 실내도 똑같다.

시동 버튼을 누르면 버저음과 함께 배터리 게이지가 올라갈 뿐 주차장의 정적은 그대로다. 타이어가 바닥을 구르는 소리와 함께 조용히 주차장을 벗어나 차량행렬 속으로 들어갔다. 저속주행을 시작하면서 바로 느낀 것은 엔진차와는 다소 다른 엑셀 반응. 가속 페달을 휙 놓아버리면 마치 엔진 브레이크와 같은 감속과 함께 왈칵 몸이 앞으로 쏠려 버린다. 운동에너지를 다시 전기로 회수하는 제동회생장치가 마치 브레이크처럼 작동하기 때문이다.

미니E의 중량은 1,450kg으로, 20L 가량의 연료를 채운 쿠퍼와 비교한다면 250kg 정도 늘어난 무게다. 하지만 가속감은 쿠퍼S를 뺨칠 정도로 맹렬하다. 늘어난 무게 덕분에 코너링에서의 경쾌함이 조금 줄어들긴 했지만 미니만의 빠릿빠릿한 핸들링도 여전하다.
시승을 마치며 확인한 총 주행거리는 55.6km. 배터리의 잔량은 약 38%로 이 정도의 거리를 달리기 위해 배터리의 절반을 써버린 셈이다. 빗속을 달리느라 헤드라이트와 에어컨을 켜고서 급가속을 반복한 탓이 클 것이다. 완전충전시 150km 정도는 충분히 달릴 것으로 보인다.

SPECIFICATIONS
모터출력 150kW, 22.4kg·m 배터리용량 35.0kWh
 최대 항속거리 180km

Nissan  Leaf  (2011)
리프는 지금까지 보통의 자동차를 사용해오던 가족이 당장이라도 이용할 수 있는 거의 유일한 전기차이다. 전용의 전기차 플랫폼을 사용해 설계한 덕분에 배터리를 차체 바닥에 깔아 겉에서 보기에는 보통 차와 다름없는 패키징을 갖고 있다.
보닛 앞에 자리한 닛산 로고를 들어 올리면 크고 작은 충전 소켓 두 개가 나온다. 큰 것은 급속 충전기 전용 소켓으로 80%의 충전을 30분 만에 끝낼 수 있다. 작은 것은 200~240V의 가정용 소켓으로 완충에 7~8시간이 걸린다.

실내 또한 기존의 차와 크게 다른 부분이 없어 친숙하게 느껴진다. 변속기가 있던 곳에 똑같이 자리한 짧은 시프터를 통해 전진과 후진, 중립을 제어하지만 거기에 일반과 에코 등 주행 모드를 선택하는 기능이 들어간 것 정도가 차이점이다.
신속한 반응속도 덕에 오른발의 움직임은 조금도 머뭇거림 없이 깨끗한 가감속으로 이어진다. 신호대기에서 시속 100 km까지 가속하는 데 걸리는 시간을 어림잡아 실측해 보니 10초 정도로, 1.5톤이 넘는 무게를 생각하면 결코 나쁘지 않은 수치다. 중형 모델 이상의 차에서 기대할 수 있는 무게 있는 주행질감은 전기차 특유의 정숙성과 어울려 리프의 달리기를 더욱 특색 있게 만든다.

닛산이 주장하는 완충 배터리의 주행거리는 160km. 그러나 체감으로 다가오는 실제 주행거리는 이보다 짧다. 에코 모드를 작동하지 않고 이것저것 켠 상태로 달렸을 때 체감하는 주행 가능 거리는 110km 정도. 야간에 에어컨을 켜고 달린다면 실제 행동반경은 55km 안에 머무르게 되는 셈이다. 닛산이 밝힌 160km의 주행거리를 달리고 싶다면 시프터를 옆으로 젖힌 뒤 아래로 내려 에코 모드를 활성화시키면 되지만, 대신 답답할 정도로 굼뜬 움직임을 감수해야만 한다.

SPECIFICATIONS
모터출력 80kW, 28.6kg·m 배터리용량 24.0kWh 최고시속 145km
최대 항속거리 160km

Mitsubishi  i-MiEV  (2010)
미쓰비시가 만든 i-MiEV(Mitsubishi innovative Electric Vehicle-미쓰비시 혁신 전기차의 약자)의 디자인은 659cc 가솔린 엔진을 얹은 형제차 i와 같다. 스마트 포투보다 폭이 좁지만 어른 4명이 앉을 공간이 있고, 트렁크는 246L로 미니보다 100L나 크다. 리튬이온 배터리팩이 연료탱크 대신 바닥 밑에 들어간다. 그리고 전기모터가 뒤에 놓인 재래식 엔진을 대체한다. 출력은 47kW로 63마력으로 0.6L 휘발유차보다 6마력이 앞선다. 거의 소리가 없고, 시속 140km를 낼 수 있다.

배터리 때문에 i보다 무게가 약 200kg 늘었다. 한데 배터리가 아주 낮은 곳에 자리잡고 있어 코너링에서 안정성을 높인다. 다른 전기차들과 마찬가지로 i-MiEV는 오르막에 강하고 좁은 도로를 아주 잘 달린다. 덩치가 작고 스티어링 휠이 가벼울 뿐 아니라 회전반경이 작아 주차하기 식은 죽 먹기. 시가지주행 때는 에코 모드를 고르면 출력을 18kW(24.5마력)로 억제한다.
40km의 거리를 달렸을 즈음 대시보드 모니터가 전력이 3분의 1밖에 남지 않았음을 알렸다. i-MiEV를 곳곳에서 빨리 몰았고, 스테레오를 크게 틀었으며 추운 겨울 날씨라 난방이 필요했다. 한데 그처럼 빨리 전력이 소모된다면 재래식 엔진의 공식연비와 마찬가지로 주행거리 130∼160km를 달성하기 어려워 보인다.      

SPECIFICATIONS
모터출력 49kW, 18.4kg·m 배터리용량 16.0kWh 최고시속 130km
최대 항속거리 130~160km

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전기차는 초럭셔리 메이커 롤스로이스도 개발을 서두를 정도로 친환경차의 대세로 자리잡았다화석연료를 사용하고 각종 오일을 교체해야 하는 엔진에 비하면 모터와 배터리의 유지비용은 훨씬 적다. 다만 초기 개발비로 인해 전기차의 부품값을 낮추려면 조금 더 시간이 필요하다전기차에서는 배터리의 충전량과 주행가능거리가 매우 중요하기 때문에 계기판에 정확한 정보가 표시되어야 한다향후 등장할 르노의 전기차들. 르노는 현재 닛산과 함께 가장 공격적으로 전기차 마케팅을 펼치는 브랜드 중 하나이다기아 레이 EV는 내비게이션을 통해 주행가능거리와 충전소 위치 등의 정보를 제공한다