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L당 최대 50㎞, 배터리·모터로 80㎞ … 전기차 꿈꾸는 하이브리드

중앙일보 2015.05.28 00:07 7면 지면보기
엔진·모터 같은 비율로 작동

‘PHEV’ 8L로 부산까지 주행

전기차시대 앞당기는 기술들

전기차 직전 단계 ‘레인지 익스텐더’?

엔진은 배터리 충전 위해서만 사용




1) 쏘나타 PHEV는 외부전원 충전 기능을 통해 보다 전기차에 가까워졌다. 2) 쉐보레 볼트는 엔진이 배터리 충전을 위해서만 작동한다. 3) 닛산 리프는 세계에서 가장 많이 팔린 전기차다. 4) BMW i8은 3기통 엔진과 전기모터를 통해 신개념 스포츠카를 지향한다. [사진 각 업체]




‘전기자동차’가 국가적 관심 사항으로 떠오르고 있다. 정부와 지자체, 민간기업들의 전기차 관심이 커지면서 현재 3000여대 수준인 보급대수가 내년엔 1만대 이상으로 늘어날 걸로 보인다.



서울시는 올해 전기차 575대 보급을 목표로 세웠다. 환경부는 내년에 1만대 추가 보급을 목표로, 총 1500억원의 예산을 기획재정부에 신청했다. 이러한 관심을 반영하듯 지난 4일엔 ‘세계 전기차 학술대회 및 전시회(EVS28)’가 경기도 고양시 킨텍스에서 개최되기도 했다.



국내에서만 부는 바람이 아니다. 이미 세계의 자동차 시장은 하이브리드(2가지 이상 동력원 사용) 바람을 거쳐 본격적인 전기차 시대에 한발 더 다가서고 있다. 프로스트 앤 설리번 한국 지사가 발표한 ‘2015 세계 전기차 시장 보고서’에 따르면 지난해 30만4000여대였던 전기차 판매량이 올해는 46만6000대를 넘어설 것으로 보인다.



내연기관 엔진이 전기차로 변화하는 과정을 살펴보면 단계가 있다. ‘내연기관 → 하이브리드 → 플러그-인(외부 전원으로 충전 가능) 하이브리드 → 전기자동차’로 정리할 수 있다.



올 들어 국내 시장엔 플러그인 하이브리드(PHEV·Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 모델들이 많이 선을 보이고 있다. 하이브리드가 엔진을 중심으로 전기모터가 보조를 하는 역할이었다면, 플러그-인 하이브리드는 엔진과 모터가 동등한 수준으로 동력을 전달한다는 점이 다르다. 또 전기자동차처럼 플러그를 꼽아 배터리를 충전시킬 수도 있다.



플러그-인 하이브리드는 기존 하이브리드와 전기차의 중간 과정 형태다. 배터리 충전을 위한 별도의 충전소가 필요치 않고, 엔진이 배터리 충전까지 해주기 때문에 배터리 방전 걱정을 하지 않아도 된다. 대부분의 주행은 전기모터 만으로 해결하기 때문에 100㎞를 주행하는데 필요한 연료는 2~5리터 수준에 불과하다. 연비로 따지면 리터당 20~50km에 이른다.



상황에 따라 엔진과 모터를 함께 사용해 스포티한 주행도 즐길 수 있다. 조만간 현대 쏘나타 PHEV와 기아 K5 PHEV가 출시될 예정이다. 수입차 업체의 경우 이미 포르쉐 카이엔 S E-하이브리드와 파나메라 S E-하이브리드, BMW i8 등이 판매되고 있다.



여기서 더 나아가 전기모터가 중심이 되고, 엔진은 배터리 충전만을 위해 사용하는 자동차도 개발됐다. 플러그-인 하이브리드보다 더욱 전기차에 가까운 형태다. 이를 ‘레인지 익스텐더(Range extender)’ 자동차라고 지칭한다. 대표적인 모델은 한국지엠이 2016년 출시하겠다고 발표한 쉐보레 볼트다.



2세대로 변경된 신형 볼트는 2개의 모터와 발전기용 엔진이 탑재됐다. 배터리와 전기모터만으로 약 80km를 주행한다. 엔진을 가동해 전력을 공급받으면 주행거리는 676km까지 늘어난다. 고용량 배터리는 LG화학과 공동으로 개발했다.



반면 전기차는 이름 그대로 전기를 사용해 움직이는 차를 일컫는다. 배터리에 충전된 전기가 모터에 공급되면서 동력을 일으키는 방식이기 때문에 배출가스가 전혀 없다는 장점이 있다. 엔진에서 발생하는 소음에서도 자유롭다.



현재 국내에서 시판 중인 전기차는 기아자동차의 레이EV·쏘울EV, 한국GM의 스파크EV, 르노삼성의 SM3 Z.E.와 BMW i3, 그리고 닛산 리프 등 경차부터 세단까지 종류도 다양하다.



하지만 아직 전기차는 배터리 한계 때문에 주행거리에 제약이 많다는 게 문제다. 현재까지 출시된 대부분 전기차의 이동거리는 150~200km 수준이다. 이는 일정한 속도로 주행했을 경우다. 가감속이 반복되거나 히터를 사용하는 등 전기 사용이 잦아지면 이동 가능거리가 더 많이 줄어든다.



배터리 충전에 소요되는 시간도 걸림돌로 작용한다. 급속 충전 시설을 통해도 최소 20분 이상이 소요된다. 가정용 충전기를 사용하면 몇시간이 필요하다. 또 무거운 배터리의 경량·소량화를 비롯해 충전 시설과 관련한 인프라 확충 역시 해결 과제다.



오토뷰=김선웅 기자 startmotor@autoview.co.kr
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