Into the History

전기자동차(電氣自動車 electric car, electric automobile) 또는 EV(electric vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 현재, 대한민국에서는 전기자동차를 자동차로 분류하고 있지 않아 상용화를 할 수 없는 상태이다.

배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못했다. 그래도 구조가 간단하고 내구성(耐久性)이 크며 운전하기가 쉬운 점 등이 있어 주로 여성용으로 미국에서 1920년대 중반까지 소량 생산되었다. 최근 공해문제가 심각해지면서 1990년대부터 다시 개발되었다.

양산 전기차 1호는 미국 캘리포니아 주 지역에서 시판되고 있는 고성능 전기자동차 GM EV1. GM은 90년대 들어 적극 개발해 온 전기차 EV가 열매를 맺어 96년부터 시판하고 있다. 이 전기차는 한번 충전으로 최장 208㎞까지 최고 시속 150㎞로 달릴 수 있다. 이후 포드 레인저, 도요다 RAV4, 혼다 EV Plus 등이 시판되었다. 그러나 기존의 전기자동차들은 배터리 충전에 8시간 이상 걸리고 주행거리가 짧아 아직 실용성이 많이 떨어진다.



전기자동차의 역사

1830년대~1900년대 : 전기자동차의 시초

전기자동차는 디젤 엔진, 가솔린 엔진을 사용하는 오토사이클(등용사이클)방식의 자동차보다 먼저 고안 되었다. 1832년~1839년 사이에 영국 스코틀랜드의 사업가 앤더슨이 전기자동차의 시초라고 할 수 있는 최초의 원유전기마차를 발명한다. 1835년에 네덜란드의 크리스토퍼 베커는 작은 크기의 전기자동차를 만든다. 1842년에 미국의 토마스 데이븐포트와 영국 스코틀랜드의 로버트 데이비슨은 이전보다 실용적이고 성공적인 전기자동차를 발명한다.

1865년에 프랑스의 가스통 플란테가 축전지를 발명하고 그의 친구 카밀 포레는 더 많은 저장용량을 가진 축전지를 개발한다. 축전지의 발명 및 발전은 전기자동차가 번창하는데 크게 기여한다.

프랑스와 영국은 전기자동차의 광범위한 개발을 지원한 최초의 국가들이다. 1881년9월에 프랑스 발명가 구스타프 트루베는 프랑스 파리에서 열린 국제전기박람회에서 삼륜자동차가 작동하는 것을 입증한다. 이후 전기자동차는 급속도로 보급되기 시작한다. 1895년에 전기삼륜자동차가 개발되면서 미국에서도 전기자동차의 관심은 높아졌다. 전기자동차는 기존의 다른 방식의 차량들과 비교해서 냄새가 적고, 진동이 적고, 소음도 작았다. 그리고 무엇보다 휘발유 자동차는 차량 속도에 따라 적절하게 기어를 바꿔줘야 했으나 전기자동차는 기어를 바꿔줄 필요가 없어 운전조작이 간편해 상류층 및 여성 운전자들로부터 많은 관심을 받게 된다. 그러나 기술적 한계와 트랜지스터의 기술부족으로 인해 이 당시 전기자동차는 최고속도는 시속32km에 불과하다는 단점도 있었다.

1899년~1900년에 전기자동차는 어떤 다른방식의 차량(휘발유 자동차, 증기 자동차 등)보다도 많이 팔리게 되고, 1912년에 생산 및 판매 정점을 기록한다. 기본 전기자동차의 가격은 1000달러 이하였으나, 대부분 값비싼 재료로 화려하게 꾸며 평균 3000달러 이상으로 상류층들이 주로 이용하였다.



1828년에 헝가리(Hungary)에서Ányos Jedlik에 의해 만들어진 전기자동차의 전기모터.




1899년에 처음으로 100km/h의 속도가 가능해진 전기자동차인 "La Jamais Contente".
Camille Jenatzy이 탑승하고 있다. 
전설의 전기자동차 라 자메 꽁땅뜨(la Jamais Contente)!!  [Wikipedia]




1904년의 독일(Germany)의 전기자동차이다.




Tribelhorn 1908




1912년에 토론토의 모터쇼에서 전시된 전기자동차와 골동품자동차




1913년의 토마스 에디슨과 전기자동차.
국립미국사박물관(National Museum of American History)에 전시되어있다.



1920년대~1980년대 : 휘발유 자동차의 지배

1920년대에 미국 텍사스의 원유 발견으로 휘발유의 가격은 떨어지고, 내연기관의 대량생산체제를 구축함에 따라 휘발유자동차는 500달러 ~ 1000달러 정도로 가격이 많이 떨어진다. 그러나 전기자동차의 가격은 점점 상승해 평균 1750달러 정도에 팔릴 때 휘발유자동차는 평균650달러 정도에 팔려 전기자동차는 극히 일부 교통수단으로 이용되고 휘발유자동차가 자동차시장에서 급부상하기 시작한다. 그리고 1930년대에 들어서서 전기자동차는 비싼가격, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 자동차시장에서 대부분 사라진다.


1990년대 : 전기자동차에 대한 재관심

1990년대에 휘발유자동차에 의한 환경오염문제가 대두되면서 제너럴 모터스(GM)사는 양산 전기차 1호로 볼 수 있는 "EV1"전기자동차를 개발한다. 이 전기자동차는 미국 캘리포니아 지역에서 임대형식으로 보급된다. 그러나 얼마 후 GM사는 수요가 크지 않아 수익성이 낮다는 이유로 전기자동차 'EV1'의 조립라인을 폐쇄한다.




전지식 전기 자동차의 장단점

축전지에 충전하여 전동기를 가동하는 타입. 예전부터 있었으며, 개량되어 왔다. 리튬 전기의 성능, 코스트는 현재 2~3배정도의 개선을 목표로 개발이 진행되고 있으며, 부품 수도 적게 들기 때문에 장래적으로는 보통 승용차라도 플러그 인 하이브리드 자동차 보다 싸 질 수도 있다. 단, 트럭이나 버스를 움직이는 단계에 도달 하기 위해서는 가격이 1/50 이하로 하락하지 않는 이상, 가선식과의 가격 경쟁은 불가능하다.

장점

-. 가선을 설치하는 비용이 들지 않으며, 미관상도 좋으며 차량에 집전기가 불필요하다.
-. 주행시 CO2나 NO x를 배출하지 않는다.
    소형 전기 자동차가 충전 전기 제조시 주행 1 Km당 40g(소형 가솔린 차의 경우는 170g)의 CO2를 발생한다.
-. 부품수가 하이브리드카는 물론, 내연기관차보다 적게(트렌스미션 레디에이터 등이 불필요) 시스템이 단순화가능하므로,
    고장 리스크 범위도 줄일 수 있다. 기술 혁신에서 전지 코스트가 줄어들면 플러그 인 하이브리드 자동차 보다 값이 쌀 가능성이 있다.
-. 전기차는 전기모터로만 구동할 경우 운행비용이 가장 저렴하고 값싼 심야 전기를 이용할 경우 비용을 더 낮출 수 있다.
-. 특히 화석연료를 전혀 사용하지 않아 가장 친환경적이다.
-. 엔진소음이 적고, 진동이 적으며, 차량 수명이 상대적으로 길다.
-. 엔진 소음의 감소로 인하여 소음에 대한 피해가 감소한다.
-. 사고 시 폭발의 위험성이 적다.
-. 다양한 에너지원을 이용할 수 있고, 에너지 효율이 높다.
-. 전력이용의 시간대별 평준화가 가능하고, 싸고 힘있는 심야 전력으로 자택에서 충전 가능하다.
-. 차량디자인 및 부품배치 자유도가 크다.
-. 전기자동차는 휘발유 자동차와는 다르게 운전중에 기어를 바꿔줄 필요가 없어 운전조작이 간편하다.
-. 내연기관이 없어 고장이 적은 편이다.
-. 낼 수 있는 에너지당 중량이, 석유 계 연료에 비해서 매우 크다.


단점

-. 차량 총 중량 20t 트럭일 경우, 현재 기술에서는 전지만으로도 5t정도 되고, 따라서 대형차에 맞지 않는다.
-. 고가의 전지가 필요하다.
-. 자동차 수명보다 전지 수명이 짧고, 전지를 몇번씩 교환해야만 한다.
-. 장거리 주행을 위해서는 급속 충전 스탠드의 전국 규모로 충전해야한다.
-. 차량 가격이 비싸다. (그러나 기술 개발을 통해 배터리 생산단가를 절감하면 향후 가격 경쟁력에서 충분히 승산이 있다는 분석도 있다.)
-. 일반 가솔린차에 비해 속도가 느리고, 배터리 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리(항속거리)가 짧다.
-. 충전 시간이 오래 걸린다.
-. 전지 수명이 짧고, 전지의 잔존시간 확인이 어렵다.
-. 별도의 충전 시설을 위한 인프라 구축도 선행돼야 함.



시장에서의 성공 가능성

전기자동차가 곧 가솔린 자동차의 시장점유율을 넘어설 것이라는 판단은 성급하다. 가솔린 자동차의 경우 몇십년간 인류의 생활에서 없어서는 안될 주요한 도구가 되었기 때문에 그 인프라가 탄탄한다. 예를들어 가솔린 차를 타고 여행할 경우 곧곧에 보이는 주유소를 이용할 수 있으나 인프라 구축이 미흡한 전기자동차의 경우 충전소를 찾기 위해 오랜 시간을 들여야 한다. 게다가 전기자동차의 배터리를 충전시키는 시간은 가솔린차의 주유시간보다 매우 오래 걸리기 때문에 여행자에게 제약이 된다. 또한 배터리 충전 용량의 한계 때문에 전기자동차는 장거리 운행에 있어서 단점이 있다. 현재 전기자동차를 위해 조성된 환경은 느린 전기 충전에 알맞게 되어있어 재충전되는 동안 차량은 주차되어 있어야 한다. 이러한 점은 통근용으로 차량을 사용하는 사람들에게는 큰 문제가 없지만 장거리 운전자의 경우 재충전 시간으로 인해 이동간 소요시간이 늘어나는 문제점을 감수해야 한다. 하지만 이러한 장거리 운전자는 전체 운전자의 약 10%밖에 되지 않는다고 한다.


관리 비용

전기자동차의 관리비용은 동급의 가솔린 자동차와 직접적으로 비교할 수 있다. 내연 기관으로 주행하는 가솔린 자동차의 경우 보통 1리터의 가솔린으로 약 9.7kwh의 에너지를 발생시킨다. 반면 전기 기관을 이용하는 경우 배터리에서 발생하는 2.7kw의 전기에너지는 1리터의 가솔린으로 발생하는 에너지와 비슷한 크기를 보이며 EV1의 경우 100km를 주행할 때 약 11kwh의 에너지를 소비한다.

전기자동차의 유지비용도 가솔린 자동차와 비교하였을때 크게 낮다. 다큐멘터리 《누가 전기자동차를 죽였는가?(who Killed the Electric Car?)》에서는 가솔린 자동차와 전기자동차의 유지비용을 비교하고 있는데 정비소 직원들은 전기자동차의 경우 약 5000마일 주행을 하면 타이어, 유리 세척 용액을 교체하기만하면 정비가 끝난다고 한다. 전기자동차가 사용하는 납축전지의 경우 주기적인 교체가 필요한다. 반면 니켈 수소 배터리의 수명은 보통 자동차의 수명과 같이하며 도요타의 프라이어스 전기자동차의 경우 300,000km를 배터리 교체 없이 주행할 수 있다고 한다.


관련 논란

전기적 에너지를 배터리나 축전기에 저장하는 전기자동차는 바로 탄탄한 인프라를 갖춘 가솔린 자동차 시장을 대체할 수 없다는 주장이있다. 예를 들어 가솔린 자동차는 여행간에 주유를 할 수 있는 곳을 찾기 쉬운편이지만 전기자동차는 그렇지 못하다. 게다가 전기자동차 전기충전소를 찾는다 하더라고 충전시간이 오래걸린다. 현재 전기자동차의 인프라는 느린 배터리 충전 시간을 바탕으로 구성되어 있어 일반 통근목적으로 즉 장거리 운행을 하지 않는 경우 전기자동차를 이용하는 사람들에게 효용성이 있으나 장거리 운전자의 경우 전기에너지를 모두 소모하게 되면 부득이하게 배터리 재충전까지 오랜시간 기다려야한다. 하지만 다큐멘터리 《누가 전기자동차를 죽였는가?(Who Killed the Electric car?)》는 이러한 장거리 운전자는 전체 운전자의 10%정도로 전기자동차는 보통 통근 목적 운전자들의 90%를 성능적 측면에서 만족시킬수 있다고 주장하고 있다.

한편 제너럴 모터스(GM)사의 EV1은 사우스 캘리포니아(South California)에서 출시되었다. 하지만 그 제조업체인 제너럴 모터스(GM)사가 시장에서 수요가 없다는 이유로 EV1을 회수하고 폐기처분했다. 제너럴 모터스(GM)사는 EV 운전자들이 EV1을 지키기 위해 약 180만 불에 EV 78대를 구매하겠다는 의사를 전달받았는데 묵살한바 있고 이에 대해 EV 운전자들은 자동차 회사들이 전기자동차가 등장함으로써 기존 자동차의 시장이 축소될 것을 우려해 이러한 움직임을 보인다고 주장한다.