[기획]전기차(EV), 내연기관과 뭐가 다른 것일까?

 최근 전기차가 속속 등장하면서 기존 내연기관(Engine) 자동차와 무엇이 다른지 궁금해 하는 이들이 많다. 굴러가는 것은 둘 모두 같지만 사용하는 동력의 종류가 다른 만큼 각종 제원 표시 단위가 생소하다는 소비자가 적지 않다. 그러나 몇 가지만 알면 전기차도 손쉽게 이해할 수 있다.

 먼저 전기차와 내연기관차는 동력을 만드는 에너지가 다르다. 전기차는 말 그대로 '전기(Electric)'가 핵심 에너지인 반면 내연기관차는 흔히 사용하는 휘발유와 경유 등의 화석연료가 에너지원이다. 그런데 이들 원천 에너지를 저장하려면 나름의 공간이 필요하기 마련이다. 일반적인 내연기관 자동차는 기름이 연료탱크에 보관되며, 전기차는 배터리에 전력이 저장된다. 따라서 내연기관차의 연료탱크에 해당되는 게 전기차에선 배터리로 볼 수 있다.

 일반적으로 연료탱크는 엔진 배기량, 자동차의 구동 특성, 용도에 따라 크기가 다르다. 이는 전기차도 마찬가지여서 차의 크기와 용도, 성격에 따라 배터리 용량이 천차만별이다. 국내에서 판매되는 전기차 가운데 르노삼성 SM3 Z.E., 기아차 쏘울 EV, 쉐보레 스파크 EV, BMW i3 중 배터리용량이 가장 큰 차는 기아차 쏘울 EV다. 용량만 27㎾h에 달한다. 시간당 27㎾의 전력을 저장할 수 있다는 의미다. 반면 가장 작은 차는 스파크 EV다. 내연기관과 마찬가지로 연료탱크가 클수록 무겁다는 점을 감안할 때 배터리도 용량이 크면 중량 부담이 커져 작은 차는 대용량을 탑재하기 쉽지 않다. 

 이외 내연기관차의 엔진에 해당되는 것은 전기차의 모터다. 엔진 내에서 연료를 태워 동력을 얻는 내연기관과 달리 전기차는 배터리에 저장된 에너지(전기)를 모터로 가져와 구동축을 회전시킨다. 따라서 전기모터가 얼마나 많은 힘으로 회전하느냐가 곧 성능을 의미한다. 국내에선 BMW i3의 전기모터가 125㎾로 가장 높고, SM3 Z.E.의 출력이 70㎾로 가장 낮다.

 이처럼 전기모터라도 제품 성격에 따라 최대 출력은 얼마든지 다를 수 있다. 이는 동일 배기량일 때 엔진 내 최대 출력이 차종마다 다른 것과 같은 이치다. 더불어 모터 출력의 경우 클수록 가속에 유리하지만 그만큼 배터리 전력 소모도 높아져 효율은 낮아지기 마련이다. 

 한편, 내연기관과 전기차 모두에게 중요한 공통 사항은 공차중량이다. 둘 모두 가벼울수록 성능과 효율에 유리하고, 주행거리도 길어지기 때문이다. 공차중량은 스파크 EV가 1,240㎏으로 가장 가벼운 반면 SM3 Z.E.가 1,580㎏으로 무겁다. 이는 어디까지나 차의 크기와 관련이 있지만 BMW i3의 경우 준중형급임에도 중량이 1,300㎏에 불과하다. 철재 대신 신 가벼운 탄소섬유복합플라스틱을 차체로 활용한 덕분이다.

 또한 전기차도 내연기관차와 마찬가지로 효율이 존재한다. 다만 'ℓ당 ㎞'가 아닌 '㎞당 ㎾h' 단위를 쓴다. 전기차 효율의 경우 스파크 EV가 '6㎞/㎾h'로 효율이 최고인 반면 SM3 Z.E.는 4.4㎞로 가장 짧다. 하지만 동일 조건일 때 1회 충전으로 가장 멀리 가는 차는 쏘울 EV로 148㎞에 달한다. 쏘울 EV는 전력효율이 ㎾h당 5㎞로 낮은 편이지만 배터리 용량이 27㎾h로, 효율이 가장 좋은 스파크 EV보다 9㎾h나 크기 때문이다. 한 마디로 연료탱크를 키워 주행거리를 늘린 셈이다.  

 또한 전기차 충전은 내연기관차의 연료 주입에 해당된다. 그러나 내연기관차는 5분 이내에 탱크를 채울 수 있지만 전기를 충전할 때는 얼마나 많은 에너지를 배터리에 밀어 넣느냐가 관건이다. 일반 가정용 220V로 충전하는 것보다 고압으로 충전할 때 완충 시간이 적게 걸리는 배경이다. 현재 전기차 충전의 경우 기술적으로 5분 안에 완전 충전하는 방법도 개발돼 있지만 상용화는 되지 않고 있다.

 하지만 내연기관차와 마찬가지로 전기차도 각사의 제품 전략에 따라 어떤 성격을 갖느냐가 매우 중요하다. 기아차 쏘울 EV처럼 주행거리에 초점을 두는가 하면 스파크 EV처럼 성능에 중심을 둘 수도 있다. 이와 달리 성능과 효율을 적절히 배합한 SM3 Z.E.도 있고, BMW처럼 성능과 효율을 동시에 추구하되 이를 위한 방편으로 경량화를 추구한 경우도 있다.

 따라서 전기차를 단순히 배터리와 모터의 제원만으로 비교 우위를 설명하기란 쉽지 않다. 각사마다 추구하는 차별화 전략이 모두 달라서다. 게다가 충전방식도 BMW i3와 스파크 EV는 콤보타입인 반면 SM3 Z.E는 교류 3상 방식, 쏘울 EV는 차데모 방식이다. 내연기관과 비교하면 연료를 쓰는 것은 같지만 연료 주입구 모양이 제각각인 형국이다. 

 권용주 기자 soo4195@autotimes.co.kr

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