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전기자동차의 개발 현황
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승인 2016.02.15  
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▲ 최용성 교수
    동신대 전기공학과
전기자동차는 배터리 기술을 비롯한 기술력 부족으로 내연기관을 대체하기에는 역부족으로 인식되어 왔다.

그러나, 토요타가 적자를 감수하면서 시장을 키워 온 하이브리드차로 인해 전기자동차와의 공통기술인 모터, 인버터 및 기타 전력장치에 있어서 성능, 가격 등에서 혹기적인 발전이 이루어졌고 리튬배터리의 출현은 그동안 문제가 되었던 급속충전, 무게, 내구성 등 면에서 해결 가능성을 열었다.

미국에서는 전기자동차에 대한 기술개발을 지원했으며, 향후 보급을 위해 보험료 10% 감면, 구입비 100% 세금 공제, 대당 최대 7,500$의 보조금을 지급하고 있다.

일본은 NEDO 주관으로 차세대 배터리 개발 프로젝트를 진행중이며, 자동차세 50% 감면, 최대 159만엔 보조금 지원을 하고 있다.

유럽에서는 유럽 연합 차원의 Green Car Initiative를 추진하고 그 중 전기자동차 보급을 위해 차량 보조금 지원 외에도 충전 인프라 구축, 관공서 차량 교체, 기업협력 등의 전략을 수행하고 있으며, 영국는 2,000~2,500파운드를 보조하고 있고, 프랑스는 5,000유로를 환급하고 있다.

중국은 EV 생산설비를 확대하고 있으며, 6만위안의 보조금을 지급하고 있다. 한국은 EV 기술개발을 위한 “그린카용 대용량 장수명 에너지 저장시스템 개발사업”, “고효율 전기동력 시스템 공동부품 개발사업” 등의 개발사업이 진행되었고, 소비세, 취득세, 공책구입 등의 지원금 제도가 있다.

초기 전기자동차 시장은 일본과 미국 업체가 주도 하였으며, 닛산, 토요타, 미쯔비시 등 일본 업체가 글로벌 시장의 50%, GM, 테슬라, 포드 등 미국업체가 30%를 점유하였다.

닛산과 GM은 초기 시장 선점을 위해 파우치 타입의 배터리를 탑재한 신차를 출시하였다. 2010년 닛산 리프와 GM 볼트가 미국에 출시되며 전기자동차 시장이 본격적으로 열리기 시작하였다.

브랜드 열위에 있는 르노는 시장 선점을 위해 2011년부터 4개의 양산모델을 출시하여 유럽 전기자동차 시장의 60~70%, 글로벌 시장의 12%를 점유하였다. 메이저 업체들은 BMW가 미니 EV(2009), 액티브EV(2011)를 출시하는 등 시험주행용 모델을 내었다.

전기자동차 시장에 큰 획을 그은 이벤트가 바로 테슬라의 등장이다. 2003년 설립된 테슬라는 2008년 로드스타를 출시하며 본격적인 판매를 시작하였다. 후속모델인 프리미엄 세단 모델S가 빠르게 시장에 안착하며 2013년 1분기 최초로 분기순이익을 기록하였다.

이는 지속적인 전기자동차 가격하락, 정부의 확산의지, 세그먼트 세분화로 소비자 선택권 충족이라는 조건이 맞물리며 전기자동차 보급 확대의 기폭제를 마련한 것으로 평가된다.

토요타는 2012년 COMS를 개발하였으며 1회 충전으로 약 50km, 최고속도가 60km/h이다. 혼다는 2012년 Fit EV를 판매하기 시작하였으며, 106km/kW이며, 1회 충전으로 225km를 주행하고, 최고속도는 144km/h이다.

닛산 리프는 1회 충전으로 132km를 주행하고, 최고속도는 140km/h이며, 26.6kWh의 리튬이온배터리를 장착하였다.

GM은 쉬보레 스파크 전기자동차를 2013년에 출시하였으며, 1회 충전으로 135km를 주행하고, 최고속도는 145km/h이며, 21.4kWh의 리튬이온배터리를 장착하였다.

폭스바겐은 2013년 프랑크푸르트 모터쇼에서 e-up, e-golf를 소개하면서 2018년까지 세계 최대 자동차뿐만 아니라 전기자동차 부문에서도 1등을 하겠다고 공표하였다.

e-golf는 12.7kWh/100km의 전력소비량을 보여주며, 24.2kWh의 배터리를 장착하였다.
BMW는 2013년 i3, i8을 공개하였으며, 1회 충전으로 160km를 주행, 170HP의 출력을 갖는다.
한국에서 고속 전기자동차는 경차인 기아의 레이부터 중형인 BMW의 i3까지 경차 1종, 소형 1종, 중형 4종의 승용차가 판매되고 있다.

이외에도 고속 전기자동차보다 앞서 상용화된 저속 전기자동차를 비롯해 전기 트럭, 전기 버스도 판매되고 있다. 기아 레이는 1회 충전주행거리 91km, 최고속도 130km/h, 16.4kWh의 리튬이론배터리를 장착하고 있다. 르노삼성 SM3는 1회 충전주행거리 123km, 최고속도 135km/h, 26.6kWh의 리튬이론배터리를 장착하고 있다.

GM 스파크, BMW i3, 닛산 리프는 앞에서 소개하여 생략한다. 기아 소울은 1회 충전주행거리 148km, 최고속도 145km/h, 27kWh의 리튬이론배터리를 장착하고 있다.

한국화이바 E-Primus는 1회 충전주행거리 69.8km, 최고속도 100km/h, 85.8kWh의 리튬이론배터리를 장착하고 있다. 동원 올레브는 1회 충전주행거리 75.5km, 최고속도 85km/h, 98.2kWh의 리튬이론배터리를 장착하고 있다. 마지막으로 피엠그로우 BEGINS는 최고속도 80km/h, 102kWh의 리튬이론배터리를 장착하고 있다.

전기자동차는 에너지를 석유에서 전기로 변환되는 것을 의미한다. 전기자동차의 기반을 구축하기 위해서는 차량, 충전인프라 그리고 좋은 비즈니스 모델 3가지 요소가 균형있게 발전되어야 한다.

국내 전기자동차 기술은 배터리를 비롯하여 모터, 인버터 등 관련 부품기술이 선진국과 거의 대등한 경쟁력을 보이고 있다.

그러나, 원천 소재 기술과 코스트 저감은 해결해야할 과제이고 향후 비희토류 모터, 저가 고효율 배터리와 기타 전력전자 요소 부품들의 기술 전쟁이 있느 s만큼 관련 기술자의 양성, 산학연 개발체제, 혁신적인 R&D 투자가 이루어져야 한다.

다음 호에는 신재생에너지의 계통연계에 대하여 기고하겠다.

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