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훨씬 더 비싼 돈을 내고서라도 환경보호를 위해 전기 자동차를 선택할, 깨어있는 분들도 계실 겁니다. 하지만 부끄럽게도 저 같이 항상 금전적인 스트레스를 받고 사는 사람으로서는 선뜻 전기자동차를 사겠노라 말할 자신이 없는 것이 현실입니다.

지구온난화와 석유자원 고갈이 심화되고 있는 상황에서 운행 중 유해한 배기가스를 배출하지 않으며 석유자원을 절약할 수 있는 전기자동차가 많은 관심과 기대를 받고 있습니다. 이러한 전기자동차에 의해 핵심 부품인 2차 전지, 전기 모터, 충전시설 등에서도 새로운 사업기회가 열리고 있습니다. 하지만 이렇게 장및빛 미래가 펼쳐질 것 같은 전기자동차산업에도 반드시 해결해야 할 기술적인 문제점들이 너무나 많습니다.

지금부터 전기자동차의 기술적인 문제점들을 알아보면서, 제가 왜 선뜻 전기자동차를 선택할 수 없는지 변명(?)을 한번 해볼까 합니다.

 

전기자동차 vs 가솔린 자동차

전기자동차와 가솔린 자동차의 가장 큰 차이는 역시 배터리의 사용유무가 되겠습니다. 내연기관 자동차의 경우 연료를 연소시켜 그 폭발에너지로 동력을 발생시키지만 전기자동차는 차 내부 배터리에 저장된 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 전기 모터를 구동시켜 주행하게 됩니다.

이런 구동원리의 차이로 인해 전기자동차는  ①오염물질의 배출이 없는 친환경자동차
                                                                 ②전기 모터를 사용하기 때문에 무소음 무진동

등의 장점을 가지게 됩니다. 하지만 그 외에 우리가 흔히 사용하는 내연기관 자동차 이상의 소비자들을 끌어 당길 수 있는 매력적인 요소가 딱히 없는 것이 사실입니다. 즉, 현실적으로 소비자들은 친환경적인 요소보다는 지금 당장의 편의성, 저렴한 구매비용, 유지비용, 높은 안정성 등을 더 고려한다는 것이죠. 즉, 기존에 타던 자동차를 단순히 대체하는 것 이상의 전기차를 원하는 소비자들의 심리가 전기자동차가 산업이 넘어야 할 가장 큰 장벽이 아닌가 싶습니다.

 

전기자동차의 문제점 = 리튬이차전지의 기술적 한계

다른 이차전지들에 비해 에너지밀도가 큰 리튬이차전지는 전기자동차를 부활시킨 원동력이지만 동시에 전기자동차가 지닌 한계의 원인이 되기도 합니다. 즉, 가솔린 자동차를 뛰어넘는 성능을 지닌 리튬이차전지의 개발이 시급하고 그렇지 않으면 과거의 전기차들처럼 또 다시 쇠락의 길을 걸을 수 있다고 생각합니다. 그렇다면 현재 전기자동차용 리튬이차전지가 지니는 문제점이 무엇이 있는지 알아보겠습니다.

 

① 비싼 리튬이차전지 가격

전체 차량 가격 중 리튬이차전지의 가격이 보통 30~40%를 차지하고 있는데 비싼 이차전지 가격으로 인해 동급의 가솔린자동차에 비해 2~5배 정도 가격이 비싼 상황입니다. 따라서 이차전지의 가격을 낮추는 것이 시급한데 현재 이차전지의 기술로는 에너지 밀도를 높이기 어려워 Cell의 탑재수량을 줄이는 것이 한계가 있습니다. 때문에 Cell의 개당 가격을 낮추는 방법, 특히 구성재료 중 가장 비싼 양극재의 가격을 낮추는 방법이 필요한 시점입니다.

 

② 짧은 주행거리와 긴 충전시간

보통 1회 충전시 최대 주행거리가 100~150km 정도로 장거리 운행에는 적합하지 못하며 급속 충전 시에도 30분 동안 80%밖에 충전되지 않습니다. 즉, 오랜 시간 충전하고도 멀리 가지 못하는 번거로움이 있습니다. 이 원인은 전지의 전압이 0V일때는 충전전압과의 차이로 빨리 충전이 되지만 80%이상 충전이 되면 그 차이가 줄어 충전시간이 길어지는 전지 고유의 특성 때문입니다. 게다가 성급히 30분 이하로 급속 충전할 경우 발생되는 열에 의해 전지가 폭발하거나 감전의 위험이 있습니다.

 

③ 안정성

리튬이온전지는 기본적으로 반응성이 매우 높은 물질들을 사용하기 때문에 안정성이 떨어지는 문제점이 있습니다. 특히 리튬의 경우 수분과 접촉하면 격렬히 반응하여 많은 열을 내어 폭발의 위험성이 있습니다. 따라서 전해액을 비수용성 전해질을 사용하게 되는데 이는 외부로의 열손실율을 증가시키는 악순환을 일으킵니다. 또한 EV용 리튬이온전지는 여러 개의 전지를 연결시켜 작동하는 방식이므로 한 두개만 과부하를 일으키면 연쇄적인 폭발의 위험이 있습니다. 이 때문에 오히려 하이브리드 자동차의 경우 리튬이온전지 대신 니켈수소전지를 사용하는 경우도 많습니다.

 

이외에도 이차전지의 무게로 인한 낮은 연비, 충전사이클의 제한 등 많은 문제점이 있습니다. 리튬이차전지가 다른 이차전지들에 비해 뛰어난 성능을 지닌 것은 사실이지만 가솔린 자동차를 넘어 미래의 이동 수단으로 자리 잡기에는 기술적으로 아직 부족한 점이 많다고 저는 생각합니다. 하지만 지구의 환경과 더 멀게는 인류의 생존을 위해서 가솔린 자동차에서 전기자동차로의 변화가 반드시 이루어져야 되겠죠. 제가 너무 부정적인 부분들만 늘어놓은 것 같은데, 현재 진행되고 있는 개선방안들과 전망에 대해서는 다음 글에서 좀 더 이야기해보도록 하겠습니다. 망설임 없이 전기자동차를 선택하는 그날이 오길 기원하면서 이만 글을 줄이도록 하겠습니다.

 

참고-산은경제연구소

-전기자동차용 리튬이온전지 모바일용 전지와 판이한 게임 룰(신장환 책임연구원)

 

 

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