최근에 어마어마한 CO₂의 양으로 인해 지구 온난화, 이상기후 등 환경문제가 심각해지고 있는데요.

그중에서 가장 많이 차지하는 것은 물품 생산(공장), 전력, 그리고 교통입니다.

21세기 들어 일론 머스크의 테슬라가 사업을 확장하면서 전기차가 CO₂ 양을 줄일 수 있는 효과적인 방안으로 떠오르기 시작했습니다.

오늘은 이 전기차에 대해서 알아보도록 합시다!

  출처 : 테슬라 공식홈페이지

먼저, 전기차의 구조는 어떻게 되어있을까요?

전기차의 구조는 컨버터와 인버터, 그리고 배터리팩으로 구성되어 있는데요.

여기서 컨버터란, 한 형태의 전기 에너지를 다른 형태의 전기 에너지로 바꾸는 장치. 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 것을 말하고, 인버터는 직류 전력을 교류 전력으로 바꾸는 장치를 말합니다.(출처 : 표준국어대사전) 배터리팩은 기계에 전기를 공급하기 위하여 셀 단위의 배터리를 하나로 모아 놓은 묶음(출처 : 표준국어대사전)을 말합니다. 배터리에 대해서는 조금 뒤에 자세히 알아보도록 합시다! 이런 전기차의 전체적인 구조를 조금 쉽게 말하자면 건전지로 달리는 미니카와 비슷하다고 볼 수 있습니다. 전기차는 전기로 달리기 때문에 내연기관차와 달리 배기가스를 배출하지 않습니다. 그렇기에, 앞면과 뒷면에 배기가스 구멍이 없는 걸 알 수 있습니다. 내연기관차와 달리 엔진이 없어서 엔진이 있어야 하는 자동차 앞쪽에도 프렁크(내연기관차는 앞쪽 보닛을 열면 엔진이 있지만 전기차는 엔진이 없어서 생기는 공간을 말한다.)가 있습니다.

  출처 : 테슬라 공식홈페이지

출처 : YTN 사이언스

  출처 : 직접 촬영

출처 : 현대자동차 공식홈페이지

출처 : 현대자동차 공식홈페이지

두 번째는 전기차의 심장 배터리, 즉 이차전지를 알아보도록 합시다!

이차전지는 전기 에너지를 화학 에너지로 바꾸어 모아 두었다가 필요한 때에 전기로 재생하는 장치를 말합니다. (출처 : 표준국어대사전) 먼저 모양을 먼저 알아봅시다. 배터리는 원통형, 각형, 파우치형 세 가지로 크게 나눌 수 있습니다. 원통형 배터리는 말 그대로 배터리를 원통으로 만들어 패키징하는 형태로 가장 전통적인 방식의 배터리입니다. 원통형 배터리는 대량생산이 쉽고, 다른 형태의 배터리보다 원가 부담이 낮다는 장점이 있습니다. 하지만 원통의 한계상 공간 활용이 뛰어나지 못하고, 크기가 작은 만큼 오래가지 못하는 단점이 있습니다. 대표적으로 테슬라 등의 전기 자동차에 탑재되고 있습니다. 각형 배터리는 공간을 활용하기 적합하기에 자동차에 탑재하기 편리합니다. 또 알루미늄 캔이라 단단해서 사고 시에서도 잘 견딜 수 있으나 무게가 무겁고 전기의 양이 적습니다. 주행거리는 당연히 짧습니다. 또 열이 제대로 방출되지 않는 단점도 있습니다. 각형 배터리는 흔히 우리가 알고 있는 유명한 수입 브랜드 전기차(포르쉐, BMW, 폭스바겐, 아우디 등)에 활용되고 있습니다. 파우치형 배터리는 배터리를 얇은 막으로 감싸놓은 배터리인데요. 전기의 양이 무척 많고 원하는 모양으로 생산이 가능합니다. 하지만 맞춤 제작으로 인해 대량생산이 힘듭니다. 그리고 그만큼 비싼 가격이 단점입니다. 파우치형 배터리는 현대차와 기아차, 르노, 볼보, 닛산, GM 등의 전기차에 활용되고 있습니다.

   출처 : 네이버블로그

출처 : 삼성 SDI 

  출처 : LG CHEM

세 번째는 이차전지 중에서 배터리의 원리와 종류에 대해서 알아보도록 합시다!

리튬이온배터리에는 양극제, 음극제, 전해질, 분리막으로 이루어져 있는데요. 양극은 리튬과 산소가 만나 리튬 산화물로 이루어져 있는데 충전 시에는 리튬 이온만 빠져나와 음극으로 이동합니다. 방전 시에는 리튬 이온이 다시 양극으로 돌아가는데 이때 전기가 발생합니다. 배터리, 즉 이차전지의 종류는 크게 5가지로 나뉘는데 바로 LCO, LFP, LMO, NCM, NCA입니다. LCO는 리튬 코발트 산화물 배터리인데요. LCO는 스마트폰 등의 소형 이차전지에 가장 많이 쓰여서 전기차의 배터리로는 잘 쓰이지 않습니다. LFP는 리튬 철 인산염 배터리인데요. 열에 강하고 안전성이 보장되어 있고 저렴한 가격이지만 수명이 짧습니다. 대표적으로 테슬라에서 주로 이용됩니다. LMO는 리튬과 망간, 산소로 이루어진 배터리로 망간을 사용해 가격이 저렴하나 고온에 약하다는 단점이 있습니다. NCM은 Li(리튬), Ni(니켈), Co(코발트), Mn(망간) 산화물 배터리인데요. 에너지 밀도가 커서 부피를 줄일 수도 있습니다. 또 니켈의 함량을 높여 하이니켈 배터리 개발에도 관심이 높아지고 있는데, 안전성을 유지하는 것이 과제라고 합니다. NCA는 Li(리튬), Ni(니켈), Co(코발트), Al(알루미늄), O(산소)로 이루어진 배터리인데요. 니켈과 코발트, 알루미늄의 비가 8:1:1인 NCA는 니켈의 함량이 높아 에너지 밀도가 높지만, 안전성이 낮다는 단점이 있습니다.

네 번째는 전기차 충전과 속도에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

전기차의 가장 큰 단점은 속도와 배터리 충전이었습니다. 하지만 최근에는 이 문제들도 점차 해결되고 있는데요. 테슬라는 리튬 이온 배터리를 수천 개 연결한 배터리팩으로 저장 가능한 에너지양을 늘려 1회 충전 시 최대 647km까지 달릴 수 있게 했고, 급속 충전 시간을 20분으로 단축시켰습니다. 전 세계 35000개 이상의 수퍼차저를 설치해 충전 인프라도 확보하고 있습니다. 또 속도 문제도 해결했는데요. 제로백, 즉 정지 상태에서 시속 100km 도달까지 걸리는 시간을 2.1초로 줄였습니다. (모델 S 기준) 최고 속도도 시속 322km의 빠른 속도를 자랑하고 있습니다!

출처 : 테슬라 공식홈페이지

  출처 : 직접촬영

마지막으로 <전기차의 5가지 TMI> 알려드리며 이번 기사 마치도록 하겠습니다.

1. 전기차 충전 방식은 완속과 급속 두 가지가 있어요.

완속은 전기를 천천히 보내서 충전하는 방식으로 속도는 느리지만 안정적으로 충전이 돼요. 하지만 방전 상태에서 완충까지 5~6시간 정도로 오래 걸립니다.

급속은 순간적으로 많은 양의 전기를 끌어와 충전하는 방식인데 방전 상태에서 완충까지 40~50분 정도 걸려요. 주로 고속도로 휴게소나 마트에서 흔히 볼 수 있어요.

2. 충전기 커넥터 종류가 여러 가지예요.

완속과 급속에 따라 충전 커넥터가 다르답니다. 차 종류에 따라서도 다르고요. 갤럭시와 아이폰 충전기 타입이 다른 것처럼요. 급속은 DC콤보와 DC차데모 등이 있고, 완속은 AC단상 5핀과 AC3상이 있어요.

3. 충전(전기) 요금이 다 달라요.

급속과 완속 충전 시 요금이 다르고, 충전하는 시간대에 따라, 전기를 공급하는 회사마다 요금이 다릅니다. 급속보다는 완속이 저렴하고, 사람들 활동이 적은 시간대인 늦은 밤이나 이른 아침에는 주 활동 시간대보다 충전 요금이 더 저렴해요. 충전기기마다 전기공급 업체가 다른데요. 휴대폰 통신사라고 생각하면 될 것 같아요. 전기공급 업체마다 크지는 않지만 약간씩 요금 차이가 있어요.

4. 전기차는 후진할 때 소리가 나요.

전기차는 내연기관차와는 달리 소음이 워낙 없어서 보행자의 보호 목적으로 일부러 소리를 넣습니다. 시각 장애인이나 보행자들이 차의 접근을 인식할 수 있도록 하기 위함입니다. 제조사마다 다르지만 보통 딩딩딩, 우우웅 같은 경보음 소리도 있고 요즘은 영화 ost나 차량과 관계없는 방귀소리 같은 재미있는 사운드를 넣기도 합니다.

5. 많은 할인 혜택이 있어요.

처음 전기차를 구매할 때 보조금을 지급해줍니다. 지자체별로 다르지만 5백만원에서 천만원 정도의 보조금 할인을 받고 살 수 있어요. 그리고 고속도로 통행료나 공영주차장에서도 50% 할인해 줍니다. 하지만 차츰 보조금은 줄어드는 추세이고 충전 요금도 조금씩 인상되고 있습니다.

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.