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전기차에 대해 궁금한 모든 것!

여러분이 전기차에 관해 궁금해할 것들을 <모터트렌드>가 찰떡같이 알고 찾아봤다. 이것만 알아도 전기차를 더 잘 이해할 수 있다

2019.10.15

 

전기차를 충전할 때 급속 충전을 자주 하면 배터리 수명이 빨리 닳는다는 얘기가 있던데 사실인가요?급속 충전이 배터리에 부담이 되는 건 사실입니다. 배터리가 충전되거나 방전된다는 건 결국 화학반응이기 때문입니다. 배터리 안에 있는 전해질 속 리튬이온이 흐르면서 산화 환원 반응을 거듭하는데 이 과정에서 에너지가 배터리에 저장(충전)되기도 하고, 방출되기도 하는 거죠. 그래서 급속 충전과 급속 방전은 기본적으로 배터리에 같은 부담을 줍니다. 화학반응의 속도에는 한계가 있기 마련이니까요. 하지만 배터리 양이 20% 정도 남을 때까지는 꽤 빠르게 방전할 수 있고, 반대로 80% 정도까지는 꽤 빠르게 충전할 수 있습니다. 단, 그 과정에서 발생하는 열은 잘 처리해줘야 합니다. 그래서 요즘 고성능 배터리팩에는 훌륭한 열관리 시스템이 포함됩니다. 배터리 온도가 적정 범위를 벗어난 경우, 그리고 20% 이하로의 방전과 80% 이상으로의 충전이 계속된다면 화학반응 속도가 둔화되면서 배터리에 물리적으로 손상이 올 가능성이 있습니다. 이 때문에 배터리 관리 시스템(BMS)이 적절히 전류량을 조절하죠. 하지만 80% 이상의 급속 충전을 피하고, 하루에 몇 번씩 급속 충전을 반복하지만 않는다면 요즘 배터리는 BMS와 열관리 시스템 덕분에 큰 무리가 가진 않습니다. 전기차 회사의 배터리 보증 기간이 대체로 10년이라는 건 그만큼 배터리에 자신이 있다는 뜻 아닐까요?

 

그럼 완속 충전이 급속 충전보다 좋은 건가요?앞에서 설명한 것처럼 배터리에는 완속 충전이 급속 충전보다 좋습니다. 완속 충전은 배터리 안의 화학반응이 안정적으로, 그리고 완벽하게 이루어질 수 있는 여유를 주기 때문입니다. 하지만 사용자 입장에서는 바쁠 땐 완속 충전이 무척 답답할 수밖에 없습니다. 특히 우리나라처럼 아파트 주거 환경이 대부분인 나라에서는 밤새 완속 충전으로 배터리를 가득 채우기가 쉽지 않죠.

 

 

전기차 충전소도 주유소처럼 곳에 따라 충전비가 다른가요?기름값도 주유소마다 다르듯 충전 요금도 다릅니다. 다만 기름값처럼 주유소마다 모두 다른 건 아니고 충전 서비스 제공 업체에 따라 다릅니다. 현재 환경부, 포스코 ICT, 해피차저, 에버온, 파워큐브 등 다양한 업체가 충전 서비스를 제공하고 있는데요. 충전 요금이 조금씩 차이가 납니다. 여기서 더 중요한 건 충전하는 시각과 계절에 따라 충전 요금이 다르다는 겁니다. 사람들이 전기를 많이 쓰는 시간대나 난방 수요가 몰리는 겨울철엔 충전 요금이 비싸집니다. 좀 더 자세히 살펴보면 급속 충전기의 경우 4계절 모두 공통으로 오전 10~12시에 가장 비싸고, 봄~가을은 오후 1~5시, 겨울엔 오후 5~8시, 오후 10~11시가 가장 비쌉니다. 이를 종합하면 오후 11시~다음 날 오전 9시까지가 가장 저렴하죠. 급속 충전과 완속 충전의 비용 차이도 당연히 있습니다. 완속 충전이 더 저렴하죠. 그러니까 밤 11시 이후에 완속 충전을 하는 게 가장 저렴하게 충전하는 방법이겠죠? 그러고 보니 이 방법이 배터리에 가장 무리를 주지 않는 방법이기도 하네요.

 

전기차 배터리가 방전되면 어떻게 되나요? 정말 그 자리에서 한 발자국도 못 움직이는 건가요?배터리는 0%까지 방전되지 않습니다. 배터리 관리 시스템이 배터리가 과방전돼 손상되는 것을 막기 때문입니다. 하지만 차를 운행하지 못한다는 점에서는 배터리가 완전히 방전된 것이나 마찬가지입니다. 그래서 배터리 용량을 이야기할 땐 물리적인 용량과 유효 용량을 구분하기도 합니다. 전기차 제원표에 나와 있는 용량은 유효 용량입니다. 전기차는 배터리가 방전되면 그 자리에서 꼼짝도 하지 못합니다. 그러니 배터리 충전량이 위험 수준으로 떨어지면 전기를 많이 사용하는 장비인 에어컨이나 히터를 즉시 끄는 게 좋습니다. 평지를 찾아 가능한 한 부드럽게 주행하시고요. 하지만 어떤 방법으로도 충전소까지 갈 수 없을 땐 너무 늦기 전에 안전한 곳에 차를 멈추고 긴급 구난을 요청하시기 바랍니다.

 

 

전기차 주행거리는 왜 실제 주행거리와 계기반에 뜨는 주행거리가 다른가요?이건 내연기관을 사용하는 자동차도 마찬가지입니다. 차는 그 시점에서 최근 일정 거리 동안의 연료 소모율과 남은 연료의 양을 이용해 주행할 수 있는 거리를 예측합니다. 따라서 운전자의 운전 방법이나 주행 환경이 달라지면 예상 주행거리는 달라질 수밖에 없습니다.  물론 전기차는 내연기관차보다 예상 거리가 좀 더 달라질 수 있습니다. 대표적인 이유는 난방장치의 사용 여부입니다. 내연기관차는 버려지는 열을 이용해 난방하기 때문에 히터를 세게 틀어도 주행거리에 큰 변화가 없습니다. 하지만 전기차는 전기를 직접 사용해서 난방을 합니다. 그래서 히터를 켜면 예상 주행거리가 뚝뚝 떨어지는 것을 볼 수 있죠.

 

휴대전화 배터리는 보통 2년이 지나면 성능이 떨어지잖아요. 그럼 전기차 배터리는 어떤가요? 수명이 어느 정도인가요?휴대전화나 전기차 모두 기본적으로는 같은 리튬이온계 배터리를 사용합니다. 따라서 오래 사용 시 성능이 떨어지는 것은 마찬가지입니다. 하지만 전기차 배터리는 훨씬 많은 에너지를 저장하고 있으며 가혹한 상황에서 작동되기 때문에 휴대전화에 비해 훨씬 정교한 배터리 관리 시스템과 냉각장치를 갖고 있습니다. 그래서 성능이 휴대전화 배터리만큼 빨리 떨어지지 않습니다. 자동차 회사들이 전기차 배터리의 보증 기간과 조건을 정한 것을 보면 최대 어느 수준으로 성능 저하를 예상하는지 알 수 있습니다. 대체로 보증 기간은 8~10년이고, 조건은 새 배터리보다 성능이 70~80% 이하로 떨어지는 것입니다. 따라서 실제로는 이보다 성능 저하 폭이 훨씬 작다고 할 수 있습니다.

 

 

재규어 I 페이스는 영구자석 동기식 전기모터를 얹었고, 테슬라 모델 3는 3상 영구자석 전기모터를 얹었다고 하는데요. 둘이 다른 건가요?기술적인 원리는 같습니다. 두 모터는 모두 요즘 전기차들이 주로 선택하는 방식인 영구자석 동기식 교류 모터입니다. 동기식 교류 모터는 저회전 토크가 뛰어나고 효율이 높은 게 장점입니다. 구조가 발전기와 거의 같아 매우 우수한 회생제동 성능과 효율을 얻을 수 있습니다. 재규어는 전기차 경주대회 포뮬러 E에 적극적으로 참여하는 브랜드입니다. 여기에서 얻은 노하우를 집약해 I 페이스에 사용하는 초경량 고성능 모터를 만들었다고 합니다. 테슬라는 모델 X까지 3상 유도식 교류 모터를 사용했습니다. 유도 모터의 가장 큰 장점은 영구자석을 사용하지 않기 때문에 강한 자력을 오랫동안 유지하기 위해 영구자석에 사용되는 희토류 원료가 필요치 않죠. 하지만 테슬라가 지금까지 유도식 모터를 사용한 건 니콜라 테슬라가 발명해 전동화 시대를 열었던 모터가 바로 유도식 교류 모터였기 때문이라는 상징성도 무시할 수 없습니다. 하지만 기술의 발전으로 희토류 부담을 줄인 고효율 영구자석 동기식 교류 모터가 나왔는데 이를 선택하는 건 자연스러운 수순이겠죠? 덧붙이자면 교류 전동기에는 동기형과 유도형이 있는데 흔히 사용하는 교류 전동기는 대부분 유도형입니다. 유도형 전동기는 효율은 떨어지지만 제작이 쉽고 고장이 잘 나지 않기 때문에 널리 활용됩니다. 동기형은 전동기로는 별로 쓰이지 않지만 발전기는 거의 동기형입니다. 동기 전동기는 자체 힘으로는 시동이 걸리지 않기 때문에 시동용 전동기를 따로 갖춰야 하는 불편함이 있습니다.

 

전기차에는 변속기가 없다던데 정말인가요? 그럼 I 페이스에 얹힌 싱글 스피드 트랜스미션은 1단 변속기가 아닌 건가요?현재 판매 중인 대부분의 전기차에는 1단 기어, 즉 영구적 기어비의 감속기가 달립니다. 모터의 최대 회전수가 엔진보다 높고 저회전에서 큰 토크가 발휘되기 때문에 하나의 기어로도 강력한 저속 가속 성능과 충분히 높은 최고속도를 발휘할 수 있기 때문입니다. 그러니 엄밀히 말하면 변속기가 아닐 수 있죠. 하지만 지난 9월 선보인 포르쉐 타이칸은 뒤쪽 모터에 2단 변속기가 얹힙니다. 출발할 땐 맹렬하게 가속하다가 고속에서 급격히 맥이 풀리는 듯한 느낌을 막기 위해서입니다. 앞으로는 차의 성격에 따라 전기차라도 다단 기어가 적용될 가능성이 있습니다.

 

 

전기차 보조금이 뭔가요?전기차를 사면 정부와 지자체에서 각각 보조금을 받을 수 있습니다. 정부의 친환경차 보급 정책 때문인데요. 정부는 2020년까지 전기차 20만대를 보급하겠다는 목표를 세우고 이를 달성하기 위해 2015년부터 전기차를 구매하는 일반인에게도 보조금을 주기로 했습니다. 2015~2016년 국고보조금은 차값이나 배터리 용량에 상관없이 승용차 기준 1500만원이었죠. 하지만 지금은 전기승용차의 경우 756만~900만원으로 줄었습니다. 초소형 전기차의 국고보조금은 420만원입니다. 예전엔 전기차 구매자가 직접 보조금을 신청해야 했지만 지금은 차를 살 때 구매 지원신청서를 작성해 딜러 등에게 주면 됩니다. 지자체 보조금은 시·도별로 다릅니다. 가장 적게 주는 곳은 서울시로 450만원이며, 가장 많이 주는 곳은 충남과 경북으로 각각 800만~1000만원, 600만~1000만원입니다(전기승용차 기준, 지자체 안에서도 시·군별로 보조금이 다를 수 있음). 하지만 전기차를 산다고 모두 보조금을 받을 수 있는 건 아닙니다. 지자체 예산은 한정돼 있는데 전기차 구매자가 많아 보조금이 일찌감치 바닥났다면 보조금을 받을 수 없습니다. 그러니 차를 사기 전 보조금을 받을 수 있는지 확인하세요. 국고보조금은 차종마다 조금씩 차이가 납니다. 이건 차마다 전비(연비)와 배터리 용량 등 성능이 다르기 때문인데요. 배터리 용량이 낮고 전비가 좋지 않은 차는 보조금을 적게 받죠.  27.2kWh 배터리를 얹은 2018년형 BMW i3는 국고보조금이 818만원인데 37.9kWh 배터리를 얹은 2019년형 i3는 900만원입니다. 2019년형 르노삼성 SM3 Z.E.는 배터리 용량이 35.9kWh로 2019년형 i3와 비슷하지만 전비가 좋지 않아 국고보조금이 756만원으로 낮습니다. 그런데 이것 아시나요? 배터리는 국가 소유이기 때문에 전기차를 폐차했을 땐 배터리를 관할 지자체에 반납해야 합니다. 만약 반납하지 않으면 차를 살 때 받은 보조금을 토해내야 합니다.

 

 

비 오는 날 충전해도 괜찮을까요?행정안전부의 설명에 따르면 기본적으로 전기차는 전류가 흐르는 부분을 외부와 완전히 차단하고 각종 누전 방지 장치를 적용해 사고를 예방하기 때문에 안전하다고 합니다. 예를 들어 습기가 감지되면 자동으로 연결을 차단하는 거죠. 자동차 제조사 역시 충전 케이블을 꼼꼼히 방수 처리했기 때문에 안전하다고 주장하고요. 하지만 영 마음이 놓이지 않는다면 실내에 있는 충전소를 이용하세요. 비 오는 날 충전하는 것보다 더 위험한 건 훼손된 충전기로 충전하는 것입니다. 실제로 지난해 4월 충북 청주시에서 처음으로 전기차 감전 사고가 있었습니다. 충전 중에 생긴 사고인데요. 충전기 제조사인 포스코와 전기차 제조사 르노삼성은 정밀검사를 마친 후 각각 충전기와 전기차에는 문제가 없었다고 주장했죠. 피해를 입은 당사자만 억울한 상황이 됐는데요. 이런 일을 피하려면 관리가 소홀해 보이는 충전기는 이용하지 않는 게 좋습니다. 충전하기 전 소켓을 잘 살피고, 마른 면장갑을 끼는 것도 방법이라고 합니다.

 

 

전기차 지금 사도 될까요?아직 전기차가 비싼 건 사실입니다. 그래서 여전히 전기차 보조금이 구매에 결정적인 역할을 합니다. 하지만 전기차 한 대에 주어지는 보조금이 점차 줄어들고 있습니다. 몇 년 전까지만 해도 정부와 지자체 보조금을 합하면 2000만원 안팎으로 쏠쏠했지만 이젠 정부 보조금이 그때에 비해 600만원이나 줄었습니다. 내년엔 더 준다고 하고요. 내년부터는 현재 50% 할인되는 공용 충전 요금도 원상 복귀된다고 합니다. 2~3년 전에 전기차를 산 사람들이 재정적인 지원을 가장 많이 누렸다는 뜻이죠. 하지만 단독주택에 살고 있다면 올해 전기차를 사는 것도 괜찮을 듯합니다. 내년부터는 최대 130만원까지 지원되던 비공용 충전기 비용 지원이 중단되기 때문입니다. 참고로 볼트와 코나, 니로 전기차 등 2세대 전기차부터는 전기차 자체의 매력도 충분합니다. 오히려 공급이 수요를 따라가지 못하는 면이 적지 않습니다. 2021년 현대차가 전기차 전용 플랫폼인 E-GMP 플랫폼으로 전기차를 제작한다면 지금보다 나은 성능과 가격 경쟁력을 갖게 되겠죠?글_서인수, 나윤석(자동차 칼럼니스트)

 

 

 

 

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CREDIT

EDITOR : 서인수PHOTO : 각 제조사 제공

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