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실용적으로 진화하고 있는 ‘전기차’

뛰어난 기능과 다양한 차종··· 생활 차량으로 변신

요원할 것으로만 생각했던 전기차 상용화가 어느새 성큼 우리 주위로 다가와 현실이 되고 있다. 엄청난 주행거리로 기존 자동차의 성능을 압도하는 전기차가 등장하는가 하면, 승용차 형태에서 벗어나 버스나 트럭 등 다양한 차종으로 발전하고 있어 잠재적 고객들의 마음을 설레게 하고 있다.

대부분 세단 형태였던 전기차가 트럭이나 버스 등 다양한 차종으로 변신하고 있다   ⓒ Siemens

대부분 세단 형태였던 전기차가 트럭이나 버스 등 다양한 차종으로 변신하고 있다 ⓒ Siemens

첨단 디자인 전문 매체인 인해비타트(Inhabitat)는 테슬라(Tesla)나 스카니아(Scania), 그리고 지멘스(Siemens) 등 글로벌 자동차 관련 기업들이 뛰어난 기능과 다양한 형태의 전기차를 선보이고 있다고 보도하면서, 실험적 성격이 강했던 기존모양에서 벗어나 보다 실생활에 밀접한 형태의 전기차로 진화하고 있다고 밝혔다. (관련 링크)

기존 자동차 성능을 압도하는 전기차의 등장

전기차의 상용화 가능성을 성능으로 증명했던 테슬라 모터스가 과거 3~4년 전에 양산했었던 테슬라 로드스터(Tesla Roadster)를 최근 업그레이드했다. 버전 3.0으로 명명된 이번 모델에서 가장 눈길을 끄는 점은 주행거리가 640킬로미터(km) 정도로 늘어났다는 점이다.

배터리 용량이 기존의 53킬로와트(kw)에서 70킬로와트로 증가하면서, 최대 주행거리도 기존의 400킬로미터에서 약 1.5배 정도 증가했다. 한번 충전으로 서울에서 부산까지의 거리인 420킬로미터를 주행하고도, 200여 킬로미터를 더 갈 수 있다는 의미다.

이 같은 성능 향상에 업계는 놀라움을 금치 못하며 그 비결을 찾는데 주력하고 있다. 테슬라측은 3.0 버전에 포함된 새 배터리 팩이 같은 규격의 배터리에 비해 30퍼센트(%) 정도 많은 에너지를 담을 수 있다고 밝혔지만, 오직 그 이유만으로 갑자기 늘어난 주행거리를 설명하기는 어렵다는 것이 업계의 시각이다.

이런 업계의 반응에 테슬라측은 최근 두 가지 비결을 공개했다. 그 비결은 새로운 에어로킷(aero kit)과 타이어였는데, 테슬라의 관계자는 “새 에어로킷 덕분에 공기저항계수(Cd)가 0.36에서 0.31로 낮아졌고, 새로운 타이어의 개발로 구름저항계수(Crr)도 역시 11에서 8.9로 낮아졌다”고 밝혔다.

업그레이드 된 테슬라 로드스터 3.0 ⓒ Tesla

업그레이드 된 테슬라 로드스터 3.0 ⓒ Tesla

테슬라는 현재 전기차의 성능을 향상 시키는 연구개발 외에도 디자인 다변화에 역점을 두고 있다. 최근 미 라스베이거스에서 개막된 세계최대 가전전시회 ‘CES 2015’에서는 이런 테슬라의 디자인 다변화 정책을 직접 눈으로 확인할 수 있다.

CES에서 테슬라가 선을 보인 전기차는 스포츠유틸리티(SUV) 형태의 ‘모델X(Model X)’다. 일본 전자회사인 파나소닉의 리튬이온 배터리가 들어가는 모델X는 테슬라가 현재 시판 중인 세단형 전기차 ‘모델 S’와는 디자인이나 구조가 완전히 다르다.

우선 모델 X는 3열로 이루어져 있다. 좌석은 7개로, 최초의 가족용 전기차라 할 수 있다. 그러나 이 전기차의 가장 큰 특징은 두 번째와 세 번째 줄에 타는 승객도 쉽게 타고내릴 수 있도록 차 뒷문이 위로 올라가는 ‘팔콘 윙(Falcon Wings)’ 디자인을 적용했다는 점이다.

“모델X의 출시시기를 올해 연말로 잡고 있다”고 밝힌 테슬라의 관계자는 “파나소닉과 함께 미 네바다주에 짓고 있는 전기차 전용 배터리 생산 공장 ‘기가팩토리(Gigafactory)’가 완공되면, 오는 2020년까지 50만대의 전기차를 생산할 계획”이라고 전망했다.

유럽은 버스나 트럭 등 차종 확대에 주력

미국과는 달리 유럽의 전기차 개발 동향을 살펴보면 차 자체의 성능보다는 충전 방식, 그리고 디자인 보다는 차종의 확대에 더 주력을 두고 있는 것으로 파악되고 있다.

우리에게는 버스보다 트럭으로 더 많이 알려진 스웨덴의 스카니아(Scania)는 현재 무선 충전 버스(Wireless charging Bus)를 개발 중에 있다. 올해부터 본격화될 시범사업을 통해 안전성과 효율성이 확인되면, 무선 충전 버스 시스템을 해외에도 판매할 계획인 것으로 알려졌다.

버스는 보통 정해진 도로를 따라 주행하는 만큼, 전기차 시스템을 적용하기에 최적의 차종이라 할 수 있다. 짧은 거리임에도 가다 서다를 반복하기 때문에 다른 가솔린차들에 비해 에너지 효율성이 높은 편이고, 또한 시내에서는 시속 100킬로미터 이상 고속으로 달려야 할 필요도 없기 때문에 전기차에게는 안성맞춤이다.

다만 그동안에는 배터리 용량이 큰 만큼 충전에 시간이 많이 필요하다는 것이 전기 버스 도입의 걸림돌로 작용했다. 그러나 스카니아의 연구진은 도착하는 정거장마다 설치된 무선충전 시스템을 통해 수시로 전기를 충전하면서, 이 같은 문제점을 해결한다는 계획이다.

한편 자동차 부품 제조로 유명한 지멘스는 전기로 움직이는 트럭을 조만간 선보이기 위해 동분서주하고 있다. 지멘스는 현재 미 캘리포니아 주의 도로에 고가 전력선(overhead cable)을 시공하고 있는데, 여기서 보내지는 전력을 집전장치(current collector)를 갖춘 트럭으로 받아서 운행할 계획을 갖고 있다.

스카니아가 개발 중인 무선 전기버스는 방문하는 정거장의 충전 시스템을 통해 수시로 충전이 된다  ⓒ Scania

스카니아가 개발 중인 무선 전기버스는 방문하는 정거장의 충전 시스템을 통해 수시로 충전이 된다 ⓒ Scania

엄밀하게 말하자면 지멘스의 전기차 사업은 전기와 화석연료를 혼용하는 하이브리드 차량과 전력이 공급되는 도로가 결합된 융합 시스템이다. 이하이웨이(eHighway) 시스템이라 명명된 이 전기차 사업은 집전장치를 갖춘 전기 트럭과 도로에 설치되는 고가 전력선을 모두 포함하고 있다.

트럭의 지붕에 있는 센서는 고가 전력선이 있는지를 인식하고, 지능적인 집전장치는 이 고가 전력선에 자동으로 연결하거나 연결을 끊을 수 있다. 트럭에 전력이 공급되는 동안에는 어떠한 배출가스도 만들어지지 않는다. 그러다가 일반적인 도로에서는 하이브리드 트럭인 만큼 디젤 연료를 통해 구동된다.

이하이웨이 시스템은 트럭이 많이 오고 가는 경로를 위하여 지멘스가 개발하고 있는, 고효율 친환경적 도로시스템 해법이다. 약 80퍼센트의 효율을 가지는 이하이웨이 시스템은 전기 구동이 더 높은 효율을 가지기 때문에 디젤을 사용하는 트럭보다 약 2배 정도 더 효율적이다. 게다가 고가 전력선은 99퍼센트의 효율로 전기를 전송할 수 있다.

미국의 화물 운송은 2050년까지 3배 더 증가하리라는 것이 교통전문가들의 예측이다. 결과적으로 철도의 확대에도 불구하고 미래에 훨씬 더 많은 트럭이 도로 상에서 운영된다는 것이다. 이미 수천 대의 트럭이 로스앤젤레스와 롱비치 항구를 매일 드나들고 있고, 특히 매일 3만 5000대의 트럭이 지나가는 일부 구간은 정체가 심하기로 악명이 높다.

이 경로 상을 지나는 차량의 수가 2035년까지 거의 3배 증가할 것으로 예측되었기 때문에 미 항만 당국은 무공해 수송 해법을 찾고 있었다. 때마침 지멘스가 추진하고 있는 이하이웨이 시스템이 제안을 해오면서 현재 항만 당국은 사업 추진 여부를 검토하고 있다.

지멘스의 관계자는 “현재 캘리포니아에서 추진 중인 이하이웨이 시스템이 공공 도로로는 최초로 설치되고 있다”고 전하며 “이 시스템을 통해 배터리와 전기 트럭 및 디젤과 전기 트럭, 그리고 천연가스와 전기 트럭 등 다양한 종류의 트럭 구동에 대한 시험이 이루어질 예정”이라고 밝혔다.

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