우미래 리포트

['우미래'의생각]친환경자동차의 방향과 연료의 청정성

작성자
Ourfuture
작성일
2017-03-21 18:36
조회
195

친환경자동차의 방향과 연료의 청정성


작성자: 사)우리들의 미래 인턴 배호현


 

친환경자동차 시장의 성장세가 매섭다. 한국자동차산업협회와 한국수입차협회에 따르면, 2016년 국내 친환경자동차 판매량은 총 6만8천761대를 기록했다. 연간 판매 기준 역대 최대치로, 2015년 판매량인 3만1천743대보다 두 배 이상 증가했다.

고속성장을 이끈 일등공신은 단연 하이브리드차였다. 플러그인하이브리드차를 포함한 하이브리드차는 전체 친환경차 판매량 중 91.4%를 차지했다. 올해 국내외 완성차 업체들이 다양한 친환경차 모델 출시를 예고한 가운데, 친환경차 시장은 정부의 육성 정책에 힘입어 그 규모가 점점 커질 전망이다.

부문별 온실가스 배출량 연료별 온실가스 배출량

2014년도 교통 부문별 온실가스 배출량 및 연료별 온실가스 배출량

(출처: 교통부문 온실가스관리 시스템)

 

2014년 기준 교통 부문이 국내 온실가스 총 배출량의 11.8%를 차지하는 점을 고려할 때, 친환경차는 저탄소 사회로의 전환을 촉진하는 진정한 대안이 될 수 있을까?

우선 친환경차의 개념부터 살펴보자. 2015년 12월 발표된 ‘제3차 환경친화적자동차 개발 및 보급 기본계획’에 따르면 친환경자동차는 “에너지소비효율이 우수하고 무공해 또는 저공해 기준을 충족하는 자동차”로, 전기차(EV), 플러그인하이브리드차(PHEV), 하이브리드차(HEV), 연료전지차(FCEV)가 포함된다. 즉 우리나라는 위 네 가지 종류의 자동차를 지속가능한 성장을 위한 수단으로 인식하고 집중 육성하는 것이다.

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출처: 미래창조과학부 블로그


 

사실 하이브리드차와 플러그인하이브리드차는 여전히 화석연료를 사용한다는 점에서 완벽한 친환경차로 부르기에 한계가 있다. 가속 혹은 고속 정속 주행 시 모터동력이 아닌 내연기관 사용으로 온실가스와 유해 물질이 배출되기 때문이다. 따라서 궁극적으로 친환경차의 미래는 화석연료가 필요 없는 전기차와 연료전지차가 되어야 한다.

전기차와 연료전지차는 대기오염물질이나 온실가스를 배출하지 않는 무공해 친환경자동차이다. 전기차는 배터리 충전을 통해 저장된 전기 에너지로 움직인다. 내연기관 대신 전기 모터와 모터 제어기로 구동된다. 수소차라고도 불리는 연료전지차의 경우 전기로 물을 수소와 산소로 분해하는 반응의 역반응을 이용하여 전기를 생산해 움직인다. 공급받은 수소를 전자와 수소이온으로 분리한 뒤, 산소와 화학반응을 일으켜 물과 전기로 전환시킨다. 이때 발생시킨 전기로 자동차를 구동시키고, 물은 배출구로 흘려버리는 것이다.

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출처: 환경부, “수소차 보급 및 시장 활성화 계획(안)”


물론 전기차와 수소차는 개선되어야 할 부분도 있다. 현재 시판되는 전기차의 주행거리는 테슬라를 제외하면 200km 내외다. 1회 충전으로 서울에서 약 400km 떨어진 부산에 도달하기엔 턱없이 부족하다. 긴 충전시간 역시 문제점으로 꼽힌다. 완속 충전 시 4~9시간이 소요되며, 급속 충전하더라도 30여분이 소요된다.

 

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출처: 현대자동차


 

수소차는 비싼 생산단가와 인프라 구축의 어려움이 문제점으로 꼽힌다. 현대자동차의 세계 최초 양산형 수소차 투싼ix는 2013년 출시 당시 대당 가격이 1억 5천만 원을 호가했다(2017년 현재 약 8300만원). 수소연료전지의 촉매로 사용되는 백금은 비싼 단가의 주요 원인으로 지적받는다. 기체 상태의 수소의 용량이 매우 커 저장의 한계가 있다는 점과, 하나의 수소 충전소를 구축하는 데 30억 원이 들어가는 것과 같은 인프라의 문제 또한 수소차 보급을 더디게 한다.

무엇보다, 전기차와 수소차에 공급되는 각 연료가 정말 ‘청정’한 에너지인지 의문이 들 수 있다. 전기는 2차 에너지로, 전기를 생산하려면 화석연료나 원자력·신재생에너지 등의 1차 에너지를 전기 에너지로 전환시켜야 한다. 이때 전기차를 몰기 위해 더 많은 화석연료가 발전에 쓰인다면 친환경차 본연의 의미는 퇴색될 수밖에 없다.

수소 또한 마찬가지다. 수소는 물의 전기분해로 쉽게 얻을 수 있으나 에너지보존법칙상 입력에너지(전기)에 비해 수소 에너지의 효율이 낮다는 한계를 가진다. 낮은 경제성을 극복하기 위해 화석연료인 천연가스로부터 수증기개질법을 통해 수소를 제조하는 공법이 상용화되어 있으나, 이 역시 이산화탄소를 배출하기는 마찬가지이다.

앞서 언급한 단점들에도 불구하고, 전기차와 수소차가 기술적 진보를 이루고 있다는 사실은 고무적이다. 전기차 배터리 성능은 계속해서 향상되고 있다. 연료전지 내 백금을 대체할 부품을 찾는 연구 또한 활발히 진행 중이며, 최근 그 성과가 나타나고 있다. 요컨대 차량 자체의 성능은 충분히 개선되어 소비자들의 우려를 잠재울 여지가 크다. 다만 남은 문제는 ‘연료의 청정성’이다.

 

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출처: Climate Action


 

전기차와 수소차 연료의 청정성 문제 해결의 실마리는 재생에너지에 있다. 태양광이나 풍력 등을 통해 생산한 전기를 전기차 충전소에 공급하고, 대체전원으로서 수소 제조를 위한 물 전기분해에 사용하면 온실가스 배출량을 획기적으로 낮출 수 있기 때문이다.

하지만 우리나라의 신·재생에너지 보급 계획은 해답을 주기 어려워 보인다. 우리나라의 1차 에너지 대비 신·재생에너지 보급 비중은 2015년 기준으로 약 4.5%이다(석탄 비중은 40%에 달한다). 같은 해 수력, 지열, 풍력, 태양광만을 기준으로 전 세계 재생에너지 평균 발전 비중이 23.4%임을 감안하면, 석탄액화·가스화나 수소 등의 신에너지까지 통계에 포함시키는 한국은 청정에너지 후진국이라는 비판을 피하기 어렵다. 지난 2016년 11월 산업통상자원부는 2035년까지 신·재생에너지 비율을 11%까지 늘리는 기존 목표를 2025년으로 앞당기는 계획을 밝혔지만 연료의 청정성 문제를 해결하기엔 역부족이다.

혹자는 우리나라가 발전에 필요한 신·재생에너지 자원이 부족해 원자력과 석탄화력발전 중심의 에너지 공급 체계를 유지해야한다고 주장한다. 그러나 지난해 발표된 한국에너지기술연구원의 연구결과는 기술적으로 보급 가능한 신·재생에너지 잠재량이 전체 국가 에너지 사용량의 22배에 달한다고 반박한다. 철저한 사업타당성 조사를 거쳐 적합한 기술을 적용하면 충분히 청정에너지 공급 체계로의 전환이 가능하다는 것이다.

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최근 논의가 활발한 동북아 수퍼그리드 역시 청정에너지 확대에 기여할 수 있다. 한국의 한국전력공사, 중국의 국가전망공사, 일본의 소프트뱅크, 그리고 러시아의 로제티가 업무협약을 맺고 추진하는 동북아 수퍼그리드는 몽골에서 재생에너지로 생산한 전기를 중국-한국-일본에 걸쳐 공급할 뿐만 아니라 국가 간 상호 교류할 수 있는 전력계통 연계사업으로, 현재 예비타당성 조사가 진행 중이다. 프로젝트가 성공적으로 진행된다면 우리나라는 값싸고 깨끗한 전기로 석탄화력발전을 대체하는 동시에 더 유연해진 전력계통의 운용으로 재생에너지의 간헐성과 변동성 완화에 기여할 수 있다.

우리나라 정부와 완성차 업체들이 친환경차 보급에 적극적인 움직이는 모습은 좋다. 그러나 단순히 친환경자동차 숫자 늘리기에만 집중하는 정책은 지양되어야 한다. 진정으로 환경을 생각한다면, 친환경차와 신·재생에너지 정책은 함께 맞물려 추진되어야 한다. 충전 인프라를 확대하고 깨끗한 전기를 공급해야 한다. 사람들이 간과하기 쉬운 연료의 ‘청정성’ 문제가 해결될 때, 우리는 지속가능한 사회로 한 걸음 더 나아갈 수 있을 것이다.

 

 

참고문헌

관계부처 합동 (2015). 「제3차 환경친화적자동차 개발 및 보급 기본계획」

관계부처 합동 (2015). 「수소차 보급 및 시장 활성화 계획(안)」

산업통상자원부 (2014). 「제4차 신·재생에너지 기본계획」

연합뉴스 (2016). “친환경차 작년 국내판매 7만대 육박…역대 최고” [2017.01.08.]

조선비즈 (2016). "韓~中~日~몽골 잇는 아시아 슈퍼그리드, 아시아 에너지의 미래." [2016.11.30.]

한국에너지공단 (2016). 「2015년 신재생에너지 보급통계」

환경일보 (2016). “한국, 재생에너지만으로 충분하다” [2016.09.21.]

Enerdata (2016). Global Energy Statistical Yearbook 2016.