2025년 전기차에 대한 보조금 정책과 여러 가지 혜택으로 전기차에 대한 관심이 많아지고 있습니다. 전기차는 내연기관차랑 다르게 엔진 대신 전기 모터를 사용하게 됩니다. 배터리에 저장된 전기를 이용해 움직이는 원리를 이용하여 전기를 동력으로 하여 사용하는 차량이라고 할 수 있습니다. 전기차는 조용하고 경제적인 면에서도 소비자 만족도가 높은 편인데 오늘은 내연 기관차와는 다른 전기차의 작동 원리를 점 더 자세히 살펴보겠습니다.
1. 구성 요소
전기차는 여러 가지 구성 요소로 이루어져 있는데 그 중에서도 가장 중요한 것은 배터리라고 할 수 있습니다. 배터리는 전기를 저장하는 장치라고 할 수 있습니다. 주로 리튬이온 배터리를 사용하게 되는데 전기차의 연료탱크 역할을 하게 됩니다. 배터리는 차량의 주행 거리를 결정하는 매우 중요한 요소라고 할 수 있습니다. 외부 충격으로 인한 화재 발생 시에 진압이 어렵다는 취약점을 가지고 있어 문제인데 요즘은 이를 개선할 수 있는 여러 방안이 나오고 있습니다. 작년 인천 아파트 지하 주차장에서 정차중에 발생한 전기차 배터리 화재 사건은 큰 이슈가 된 적이 있습니다. 쉽게 화재 진압이 되지 않아 많은 재산상의 손실을 가져왔습니다. 주행 중에 발생한 사고가 아니라 정차 중에 불꽃이 피어오르면서 발생한 사고라서 사람들이 전기차 구매를 망설이게 되었습니다. 배터리 다음으로 중요한 것은 전기 모터입니다. 전기를 이용하여 회전 운동을 발생시키는 장치라고 할 수 있습니다. 이 모터가 바퀴를 구동하게 하여 차량을 움직이게 하는 것이라고 이해하면 됩니다. 인버터라는 장치는 직류전기를 교류 전기로 변환하는 장치라고 할 수 있습니다. 대부분의 전기 모터는 교류를 사용하게 되므로 이 부분의 변환이 반드시 필요합니다. 충전기는 이미 알고 있는 것처럼 외부 전원에서 배터리를 충전하는 장치입니다. 모터의 고속 회전을 적절한 속도로 감속하게 하여 바퀴를 구동하는 장치인 감속기가 있습니다. 또한 브레이크를 밟을 때 발생하는 운동 에너지를 전기로 변환해서 배터리를 충천하는 시스템인 회생 제동 시스템이 있습니다.
2. 작동 과정
전기차는 전용 충전소에서 배터리를 충전해야 합니다. 충전 방식은 레벨 1(일반 가정용 120V), 레벨 2(240V), 급속 충전이 있습니다. 충전된 배터리에서 전기가 공급되는데 이때 인버터를 통해 직류(DC) 전기가 교류(AC) 전기로 변환됩니다. 전기 모터가 AC전기를 사용하여 회전 운동을 만들게 되고 이 운동이 감속기를 통해 바퀴로 전달되면서 차량이 움직이게 되는 원리입니다. 운전자가 가속 페달을 밟으면 전기 모터가 훨씬 더 많은 전력을 사용하여 바퀴를 빠르게 회전시키게 됩니다. 브레이크를 밟을 때에는 회생 제동 시스템이 작동하여 배터리를 일부 충전하게 됩니다. 차량의 속도를 줄일 때 모터를 발전기처럼 사용해 전기를 생성하고 이를 배터리에 저장합니다. 이 과정이 주행 거리를 늘리는데 도움을 주게 됩니다. 전기차의 장점은 배출가스가 없다는 것이고 전기를 친환경 에너지원으로 사용할 경우에는 탄소 발자국을 크게 줄일 수도 있습니다. 전기 모터는 내연기관보다 에너지 효율이 높습니다. 또한 엔진 오일을 교환할 필요가 없고 부품 수가 내연기관차보다 적어 정비가 간편하다는 장점도 있습니다. 또한 가속이 부드럽고 빠릅니다. 하지만 배터리 용량에 따라 주행 거리가 제한될 수 있습니다. 소음이 적고 차가 부드럽게 나가며 가성비가 좋아 많은 사람들이 관심을 갖고 있지만 전기 충전이나 차량 관리면에서 세심하게 신경 쓸 필요가 있습니다. 배터리를 80% 충전으로 최적화 상태로 세팅을 해 놓는다던지 주행 중에 가능한 차량 냉난방을 자제하거나 하는 방법으로 관리하면 전기차를 보다 효율적으로 잘 탈 수 있습니다.
3. 미래 전망
전기차의 종류는 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다. 배터리만 사용하는 순수 전기차가 있습니다. 대표적으로는 테슬라 모델 3, 닛산 리프 등이 있습니다. 도요타 프리우스 프라임, 볼보 XC90T8 등 플러그인 하이브리드 전기차는 배터리와 내연기관을 함께 사용합니다. 혼다 인사이트, 도요타 캠리와 같은 하이브리드 전기차는 배터리를 충전할 필요 없이 주행 중에 내연 기관이 전기를 생성합니다. 전기차가 가진 충전의 불편함을 많이 보완하는 차로 대중들에게 인기가 많습니다. 전기차는 지속 가능한 교통수단으로 인기를 얻고 있으며 전 세계적으로 전기차 보급이 빠르게 확대되는 추세입니다. 배터리 기술의 발전과 충전 인프라 확대, 정부의 친환경 정책 등이 전기차의 성장을 돕습니다. 최근에는 많은 기술의 발전으로 주행 거리가 많이 개선되고 있어 다행이라고 생각합니다. 일부 지역에는 충전소가 부족할 수 있으며 장가리 이동시에는 중간에 한 번 더 충전을 해야 한다는 불편함이 있습니다. 급속 충전기를 사용하지 않으면 충전 시간이 오래 걸릴 수 있으며 초기 구매 비용은 상대적으로 높지만 연료와 유지비 절감 면에서 장기적으로는 경제적입니다. 유럽을 비롯한 우리 나라에서도 점차 내연 기관 자동차의 사용을 줄이고 2030년 이후 부터는 차량 등록을 하지 않는 등 전기차로의 변화는 자연스러운 현상입니다. 다만 현재 발생하고 있는 배터리 화재, 충전 인프라 구축 등 더 편리하고 안전하게 사용할 수 있도록 관련 기관의 적극적인 협조가 필요합니다.