[전기자동차 시대 서막 열다] 전기자동차 보급 정책···전기자동차의 단점과 개선 전망

전기자동차 보급 정책은 기후변화 대응 및 환경개선과 에너지 위기에 대응하기 위한 범정부적인 국가 과제이다. 어느 나라나 비슷한 상황에 직면하고 있으므로 향후 전기차 등 그린카 산업은 치열한 국가 간의 각축을 예고한다. 탈석유화 시대의 그린카 산업은 미래 자동차 시장의 판도를 좌우할 수 있는 이슈이므로 각국은 자국 현실에 맞는 친환경자동차 산업 육성에 국력을 집중하고 있다.

박광칠 서기관
환경부 전기차보급 T/F 팀장




주요 정책 내용

우리나라의 경우 「환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률」에 따라 산업통상자원부가 기술개발을 지원하고 환경부가 친환경차 보급을 총괄한다. 국토교통부는 도로교통제도, 기획재정부와 안전행정부는 세제 감면 등의 정책으로 지원하고 있다.
금년도 전기자동차 지원 정책을 보면 구입시 국비 1,500만원을 지원하고 충전기는 무료 설치하며 일부 지방에서는 지방비를 추가로 지원하고 있다. 또 공공 급속충전소를 매년 100여기씩 순차적으로 설치할 계획이다.  
공공 부문 위주의 보급에서 금년도는 10개 선도도시(서울, 광주, 대전, 창원, 당진, 포항, 안산, 영광, 춘천)를 새로 선정하고 선도도시를 통하여 일반 개인에게도 보조금을 주는 민간 보급시범사업을 시작했다. 제주도의 예를 보면 도민 160명을 선정하여 국비 1,500만원에 더해 도비 800만원을 추가로 지원하는 계획을 시행한다.
지난 10월 30일 녹색위 보고에서는 전기차에 대한 간접지원의 혜택을 경차 수준으로 확대하고 공동주택에서 전기차 충전을 용이하게 할 수 있는 모델을 개발하기로 했다. 지금까지 고속 전기자동차는 현대·기아의 레이EV 1종이었으나, 금년 말부터 르노삼성의 SM3ZE, 한국GM의 스파크EV 등 총 3종이 출시되며 가격은 3,000~4,000만원대다. 내년에는 현대·기아의 쏘울, BMW의 i3가 국내 출시되어 다양한 전기차가 국내 시장에서 경쟁하게 된다. 메이저 제작사에서 생산하는 5종 이상의 자동차가 시장에 나오는 것은 본격적인 전기자동차 시대의 서막을 알리는 것이다.


전기자동차의 친환경성

작년에 세계보건기구 국제암연구소(WHC, IARC)는 디젤 배출가스를 1급 발암물질로 발표했다.
물론 이번 발표의 준거는 디젤엔진 배출가스에 노출된 광부들의 암 발생률을 근거로 한 것이므로 고도의 후처리장치를 부착한 도로의 자동차 배출가스 환경에 똑같이 적용하는 것은 무리가 있다.
그러나 자동차로 인한 대기오염의 피해를 가볍게 볼 수 있는 상황이 아니다. 특히 인구의 대도시 집중이 심하고 고령화가 급속히 진행되면서 기관지 천식환자 등이 증가하고 있는 우리나라의 특성상 더욱 그러하다.
대기 오염물질은 발생되는 총량도 중요하지만 공기 중으로 확산해서 농도가 희석되는 특성을 감안하면 어느 지역에서 발생되는지도 매우 중요하다. 다행히 전기차는 주행하는 동안에는 전혀 대기 오염물질이 배출되지 않기 때문에 인구 밀집지역에 대한 오염 기여율이 현저히 낮다.


전기자동차에 대한 오해 - 에너지 효율

전기차에 대한 대표적 오해가 에너지 효율에 관한 것이다. 즉 석유를 직접 자동차에 주입하여 주행하는 것이 더 효율적이며 석유로 발전해서 생산된 전기를 송배전 과정을 거쳐 전기차까지 보내서 사용하는 전 과정(LCA)을 감안하면 내연기관차에 비해 비효율적이라는 추정이 그것이다.
결론부터 말하면 이러한 전 과정을 감안해도 전기차는 내연기관차에 비해 최소 약 2배 이상의 에너지 효율을 가진다. 자동차 회사에서는 약 3배 수준(가솔린 30%, 전기차 80%)으로 계산하기도 하며, 발전 방식과 송배전 방식 그리고 발전용 에너지 믹스 등에 따라 다르겠지만 대부분은 최소 2배 이상의 효율을 보인다. 에너지 효율은 탄소배출량과 대체로 반비례하므로 탄소배출은 절반으로 줄어든다. 그 이유를 살펴본다.
IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change ; 기후변화에 관한 정부간 협의체) 배출계수를 적용하여 전기차와 내연기관차의 탄소배출량을 비교하면 휘발유차는 100%, 경유차는 88.9%, 전기차는 48.6%로 전기차가 절반 이상 적게 배출한다. 2012년 한전 경제경영연구원의 연구 결과에 따르면 우리나라 현 전원 믹스를 감안한 전기차의 효율은 내연기관차의 약 2.6배로 나타났다. 특히 전량 석탄으로만 발전하는 최악의 경우를 감안해도 전기차의 탄소배출량은 내연기관차보다 24% 적은 것으로 나타났다.
공식적인 통계를 통해 전기차의 효율이 좋다는 것을 알려도 여전히 의문을 갖는 사람들이 많다. 그렇다면 석유를 직접 자동차에 넣어 운행하는 것과 석유로 전기를 생산하여 전기차를 운행하는 것을 비교해서 전기차의 효율이 좋은 이유를 생각해 보고자 한다.
먼저 석유를 자동차에 직접 넣어 운행하는 경우는 크게 두 가지 단계에서 손실이 생긴다. 첫 번째로 엔진에서 약 70%의 손실이 일어난다. 이는 1차 연소 후 폐열을 재이용하는 일반적인 연소와 달리 엔진룸에서 순간적인 폭발을 통해 구동력을 얻고 여열을 이용하지 못하는 엔진 연소의 특성에 기인하다. 두 번째는 엔진에서 바퀴까지 가는 동력 전달 과정에 약 30~36% 정도의 손실이 일어난다. 워터펌프, 발전기, 공회전 등을 망라한 손실이다. 이러한 손실을 종합하면 내연기관차의 최종 에너지 효율은 19% 정도이다. 즉 기름 1ℓ를 투입하면 0.19ℓ의 효율을 보인다는 것이다.
다음으로 전기차를 살펴보면, 복합화력의 경우 발전 및 송전 과정에서의 손실이 55% 정도이다. 내연기관보다 손실이 적은 것은 연료를 완전연소해 터빈을 돌리고 폐열을 재이용하기 때문이다. 동력 전달 과정과 배터리 및 모터 구동 과정에서도 역시 15% 정도의 손실이 발생한다. 공기 저항이나 바퀴의 구동마찰 등에 의한 손실은 내연기관과 다르지 않지만 공회전 손실이 없고, 변속기 등 140개가 넘는 구동부품들을 바탕으로 복잡한 동력 전달 체계를 가지는 내연기관에 비해 불과 4~5개의 구동부품으로 심플하게 움직이는 전기차의 동력 전달 손실이 현저히 낮은 것은 어떻게 보면 당연하다.
이런 모든 것을 감안한 전기차의 최종 효율은 38%가 조금 넘는다. 즉 기름 1ℓ를 투입하면 0.38ℓ의 효율을 보이는 것이고 내연기관의 0.19ℓ에 비하면 두 배가 약간 넘는 효율이다.  특히 전기차는 내리막길 등에서 관성으로 주행할 때와 브레이크를 밟을 때는 그 구동력으로 자동 충전되는 회생제동 시스템을 갖추고 있는 점을 감안하면 효율은 더 높아진다.
기술이 정점에 이른 내연기관에 비해 발전가능성이 무궁무진한 전기차의 미래를 생각하면 사실 전기차와 내연기관차의 에너지 효율 비교는 무의미하다. 국내 모회사의 배터리 개발 속도를 보면 3년 전 150(wh/kg)에서 금년에는 200(wh/kg)을 달성했다. 배터리의 용량(밀도)이 1년에 10% 이상씩 증가했다는 것이다. 멀리 볼 것도 없다. 기존의 디젤열차를 급속하게 대체하고 있는 전기고속열차(KTX)만 봐도 전기 동력의 파워와 효율을 짐작할 수 있을 것이다. 에너지 특성을 감안하면 전기차의 미래는 더 밝다. 전기는 2차 에너지이기 때문에 지구상에 존재하는 어떤 에너지로부터도 전기를 얻을 수 있다. 가장 저렴하고 친환경적으로 전기를 만드는 에너지원은 앞으로도 지속적으로 개발될 것이다.
금년 여름처럼 블랙아웃을 걱정해야 하는 피크 부하 대응에도 전기차는 좋은 수단이다. 전국의 충전망을 한 곳에서 관리하는 시스템이 구축되어 있어 피크타임에는 충전을 제한할 수도 있다. 스마트그리드 체제하에서 전력요금이 저렴한 한밤중에 스마트폰으로 예약 충전하고, 비싼 피크타임에는 전력망으로 되파는 V2G(Vehicle to Grid)도 실증시험 중이다.
뿐만 아니라 전기차 15만 대가 보급돼도 전력소비량 비중은 0.07%, 피크부하 시에도 최대 0.17%에 불과하여 전력수급에 영향이 거의 없고. 평소에는 여유전력인 기저전력으로 전기차 운용이 가능하다. 전기차는 스마트그리드 시스템과 궁합이 잘 맞는 효율적인 전력수요인 것이다.


전기자동차의 단점과 개선 전망

위와 같은 여러 이점에도 불구하고 전기차 보급에 걸림돌이 되는 가장 큰 이유는 비싼 차량가격이다. 현재 기아전기차 레이의 경우 동급 휘발유차가 최대 약 1,500만원인 데 반해 전기차는 3,500만원에서 4,300만원에 이른다. 만약에 같은 수량을 생산하게 된다면 전기차가 내연기관차에 비해 비쌀 이유가 전혀 없다. 이를 뒤집어 말하면 규모의 경제가 가격 차이의 가장 중요한 부분이며, 전기차 초기 보급에 정부가 보조금을 지급하며 마중물 역할을 하는 이유이기도 하다.
물론 전기차의 가장 중요한 부품인 배터리의 가격은 2015년까지 50% 이상 하락할 것이라는 것이 업계 전문가들의 일치된 견해이며, 주요 전장부품 역시 본격 양산 체제에 돌입하는 즉시 50% 정도 하락할 것이라는 전망이므로 초기시장 형성 관문을 거쳐 2015년경에는 시장에서 수용 가능한 가격경쟁력을 가질 것으로 예측된다.
두 번째 단점은 충전에 걸리는 시간이다. 완속충전의 경우 대략 5~6시간이 걸린다. 얼핏 무척 불편할 것으로 연상되고 다소 불편한 것도 사실이다. 그러나 차량의 전체 운행 패턴을 분석하면 주차하여 정지하고 있는 시간이 운행시간보다 월등히 많다. 주유소에서 돈 내고 연료를 구입하는 내연기관차와는 달리 전기차는 자기 집에서 주차하는 시간 동안 충전하는 것이 기본이다.
필자도 1년 넘게 전기차를 타고 있다. 배터리가 바닥이 될 때까지 타지 않고 중간 이하로 떨어지는 2~3일에 한 번씩 주차되어 있을 때 충전기에 연결해 두면 대부분 2시간 이내에 충전이 완료된다. 막연하게 생각했을 때 크게 불편할 것 같았던 충전시간은 실제로는 별로 불편하지 않다. 전기차는 완속자가충전이 원칙이지만 혹시라도 운행 중에 배터리가 얼마 남지 않았을 때는 곳곳에 설치되어 있는 비상용 공용 급속충전소를 이용하면 된다. 
세 번째 단점은 1회 충전으로 주행 가능한 거리가 짧다는 것이다. 현재 전기차의 실제 운행거리는 차종에 따라 최소 80~150km 정도이다. 전기차는 운행 패턴에 따라 주행거리가 30% 이상 차이가 나지만 장거리 운행에 어려움이 있다. 물론 중간에 설치된 급속 공용충전소를 이용하면 장거리 운행이 어느 정도 가능하지만 전기차의 보급 타깃은 근거리 도심용이다. 장거리는 KTX 등 대중교통을 이용하고 근거리는 전기차 같은 친환경차를 이용하는 것이 우리나라의 기본적인 교통체계 구상이기도 하다. 내년 이후에는 1회 충전으로 200km 이상 주행 가능한 차량이 출시될 예정이다.
이상의 세 가지 단점은 곧 개선되거나 큰 문제가 되지 않을 것이다. 전기차 가격은 전기차가 1만 대 정도 보급되면 내연기관차와 경쟁할 수 있는 가격으로 하락할 것이다.
위에서 살펴본 것처럼 배터리 등 관련 부품은 그 자체의 기술개발과 규모의 경제에 따른 가격하락 및 성능개선이 필연적이기 때문이다. 충전 불편은 실제보다 과장된 측면이 있다. 한두 번 이용해보면 큰 불편이 아니라는 것을 금방 알게 된다. 밤에 또는 낮에 주차되어 있을 때 충전기를 꽂아 두기만 하면 된다. 휴대폰처럼 사용하면 되며 스마트폰으로 충전시간을 원격 조종할 수도 있다.
일반적으로 운행되는 가솔린차를 전기차로 대체한다는 생각이 부정적 인식의 근간이지만 사실 전기차는 특정 분야에 한정적으로 보급한다. 가령 근거리 도심용으로만 이용할 경우 100km의 주행거리도 충분한 거리이다. 우리나라 일평균 주행거리는 고작 37km에 불과하므로 일주일 안에 한두 번 정도만 충전하면 되는 거리다. 택배, 인터넷 설치 및 A/S, 담배·건강음료·세탁배송 등 근거리 비즈니스용으로 이용할 경우에는 매일 밤에 충전하면 된다. 배터리를 많이 탑재하여 당장이라도 주행거리를 늘릴 수 있고 급속충전소를 늘려서 충전시간 단축도 가능하지만 효율적이 아니다. 그 보다는 용도에 맞게 사용하는 것이 오히려 더 나은 일이다.


전기자동차의 미래 - 사회결정론

전기자동차 보급 정책은 기후변화 대응 및 환경개선과 에너지 위기에 대응하기 위한 범정부적인 국가 과제이다. 어느 나라나 비슷한 상황에 직면하고 있으므로 향후 전기차 등 그린카 산업은 치열한 국가 간의 각축을 예고한다. 탈석유화 시대의 그린카 산업은 미래 자동차 시장의 판도를 좌우할 수 있는 이슈이므로 각국은 자국 현실에 맞는 친환경자동차 산업 육성에 국력을 집중하고 있는 것이다.
현재의 자동차 기술 중에 가장 뒤떨어진 부분이 IT와의 접목이다. 불과 3년 전에는 생각지도 못했던 스마폰의 여러 기능이나 스마트TV와 비교해도 그렇다. 구동제어가 간편한 전기차는 스마트자동차의 좋은 테스트베드가 될 수 있을 것이다. 특히 세계 5대 자동차 강국인 우리나라 자동차 산업과 세계 최고 수준의 경쟁력을 가진 자동차 배터리용 2차전지 산업기반, 여기에 세계적인 우리 IT기술이 접목된다면 전기차 4대 강국의 야심찬 우리의 목표 달성이 어렵지만은 않을 것이다.
자동차 환경규제 강화는 눈여겨볼 대목이다. EU는 2020년까지 자동차 평균 CO₂ 배출량을 95g/km으로 정하고 있고, 미국은 2025년까지 89g/km이다. 우리나라도 차기 온실가스 기준을 협의 중이며 곧 최종안이 나올 것이다. 이러한 규제 기준을 충족시키기 위해서는 내연기관 자동차의 효율 향상만으로는 불가능하고 전기자동차나 수소연료전지차 등을 판매해야 달성 가능하다. 미국 캘리포니아 등에서는 2018년부터 아예 자동차 제작사별로 ZEV(Zero Emission Vehicle)의 판매 의무를 부과하고 있고 현재로서는 전기차 보급이 기준을 달성하기 위한 유일하고 실현 가능한 방법이다.
우선은 R/D에만 집중하는 것이 좋다는 의견도 있지만 옳지 않다. 기술은 시장을 통해 진보한다. 수많은 R/D 지원 경험을 돌이켜보면 시장의 피드백이 없는 R/D가 성공한 사례는 많지 않다. R/D 기간과 보급기간의 기술혁신 속도는 엄청난 간극이 있고 전기차의 사례만 돌아봐도 알 수 있는 일이다.
전기자동차 보급지원정책의 핵심을 한마디로 요약하면 마중물이다. 전기자동차 확산의 마중물 역할에 적합한 지원 수량, 지원 금액, 지원기간에 대하여는 시각차가 존재한다. 보급 담당 부서는 더 많은 수량과 금액 그리고 더 오랜 기간 동안 지원하려는 정책 의지가 강하다. 예산 당국과 국회에서는 신중한 입장을 가지게 된다. 기술발전, 보급수요, 차량가격 그리고 유가 등도 중요한 변수가 된다. 보급지원정책은 이러한 다양한 변수들이 유기적으로 결합하여 구체화되기 때문에 세부적인 예측은 어렵지만 큰 줄기는 다음과 같다.
내년까지는 개인들에게 시범사업을 통해 보조금을 지원하게 될 것이다. 지난해 개정된 “대기환경보전법”에 따라 2015년부터는 “저탄소차 협력금” 제도를 통해 전 국민을 대상으로 보급한다. 이 제도는 탄소배출이 많은 대형 차량을 구입하는 사람에게는 부담금을 부과하고 탄소배출이 적은 소형 자동차나 전기차 등을 구입할 때는 보조금을 주는 제도이다. 프랑스는 이 제도로 전기차를 구입하는 사람에게 약 1,050만원(7,000유로)을 보조금으로 지급한다. 우리나라는 전기차를 사는 사람에게 약 1,000만원의 보조금을 주는 것으로 기본설계를 하고 있다. 앞으로 관련 기관 및 업계의 의견을 수렴하여 최종 결정할 예정이다.
자동차 제작사들의 소극적인 태도는 아쉬운 점이다. 노트북이나 휴대폰을 사면 충전기는 부속품으로 따라 온다. 앞으로는 전기차를 팔 때 충전기는 부속품으로 무료 공급하고 충전 인프라의 구축에도 적극적으로 나서야 할 것이다. 현재는 정부에서 충전 인프라를 구축하고 있지만 앞으로는 제작사들이 자사 차량의 충전 편의를 위한 별도의 충전망 구축과 이와 연계한 새로운 비즈니스 창출 등 다양한 전기자동차 서비스 업태를 창조해야 할 것이다.
기술의 발전을 설명하는 데는 크게 두 가지 관점이 있다고 한다. 기술결정론은 기술에 자율성이 있어서 사회와 상관없이 발전한다는 것이고, 이에 따라 기술이 수요를 창출한다고 본다. 이에 반해 사회결정론에서는 사회가 기술을 결정한다고 한다. 곧 수요가 있으면 그것에 발맞춰 기술이 발전한다는 것이다. 스마트폰의 경우를 보면 관련 업계는 말할 것도 없고, 애플의 CEO였던 스티브잡스조차도 아이폰의 2008년도 시장점유율을 1%로 잡을 만큼 현재의 스마트폰 보급률을 예측하지 못했다. 세상 사람들이 스마트폰을 필요로 했고 스마트폰 기술이 사회의 필요에 따라 발전한 것이다. 인류역사상 사회결정론에 의한 기술발전 사례는 무수히 많다. 전기차도 사회결정론에 의해 기술발전이 견인될 가능성이 크다고 믿고 있다.