2010년대 들어 전기자동차와 하이브리차량 등 친환경자동차의 보급이 속도를 내고 있다. 정부도 구매 보조금과 충전인프라 확충을 서두르면서 다소 늦은 감이 있는 국내 전기차산업 역량을 끌어 올리고 있다.
여기에 전기차는 기존 고체연료 차량보다 부품 수가 크게 줄어 중소기업적합업종으로도 부상했다.
김필수 교수를 만나 전기차에 대해 이야기를 나눴다.
- 지난 120년 간 내연기관차가 지구룰 달렸는데요. ▲ 그렇죠. 엔진의 힘을 변속기라는 장치를 통해 최적의 속도로 변환시켜 바퀴까지 전달되는 과정을 거쳤습니다. 다만, 완성차 업체들은 연비와 환경이라는 두 마리의 토끼를 잡기 위해 다양한 기술개발을 지속했습니다
- 근래 두 마리 토끼를 잡기 위한 기술 장벽을 만난 것 같은데요. ▲ 메이커들은 직접분사 엔진 등 엔진 자체의 출력과 연비를 높이는 다양한 기술을 개발해 차량에 적용했습니다. 이중에서도 자동변속기는 차량 속도에 맞게 엔진의 힘을 최적으로 유지하면서 고효율과 고연비를 구현하는데 크게 기여했습니다.
- 메이커들은 환경 문제를 해결하기 위해 각종 장치도 개발하지 않았나요.
▲ 배기후 처리장치이죠? 완성차 업체의 친환경적인 노력에도 불구하고, 내연기관차는 여전히 석유자원이 가진 에너지의 10% 미만의 에너지만을 바퀴에 전달하는 비효율적인 시스템입니다.
내연기관이 가진 한계이며, 이를 통해 완전한 친환경차로 가는 데는 어려움이 있습니다.
- 이 과정에서 변속기의 역할이 중요한데요. ▲ 변속 시점에 발생하는 충격을 최소화하고 승차감을 높이며, 동시에 효율과 연비를 최상위로 끌어 올려야 해서 무게는 가볍고 내구성은 높은 가성비 좋은 자동변속기 구현이 중요합니다.
이에 따라 10단 변속기가 탑재되고 있으나, 현재 변속기는 복잡하고 가격도 높습니다. 내연기관차의 엔진과 자동변속기가 한계에 다다른 셈이죠.
- 최근 내연기관차를 대신하는 무공해 자동차인 전기차가 득세하고 있는데요. ▲ 단점을 제거하기 위한 노력이 상대적으로 많아 생각 이상으로 시장 확대가 빠릅니다. 이미 다국적 메이커들은 전기차를 생산하거나, 관련 기술을 개발 보급하고 있습니다.
현재의 속도라면 수년 후는 완전히 다른 모습의 시장이 형성될 것으로 보입니다.
- 아직 전기차는 양산까지 풀어야할 숙제가 다소 있지 않나요. ▲ 현재 충전인프라와 주행거리 개선은 만족할 만한 수준입니다. 반면, 전기차 역사가 10년 정도로 짧지만, 차량 가격의 40% 정도를 차지하고 있는 배터리와 비효율적인 설계는 여전히 문제입니다.
현재 전기차는 배터리의 전기에너지를 이용해 모터를 돌리고 감속기를 통해 이를 바퀴로 전달하는 과정입니다. 이로 인해 전기차는 상대적으로 부품 수도 적고 소모품 자체가 없어, 유지비용이나 내구성 등이 우수합니다.
- 전기차에서도 전용 변속기가 핵심 아닌가요. ▲ 현재 전기차는 감속기를 활용해 각종 비효율적인 부분을 해결하고 있지만, 근본 해결책인 최첨단 전용변속기를 운용하는 기업은 아직은 없네요.
현재 유수의 변속기 개발 업체와 완성차 업체가 개발에 주력하고 있으나, 아직 결과물은 없습니다.
자동차의 바퀴에 직접 모터와 변속기를 탑재하고 에너지 낭비를 없애는 내구성 높은 장치가 개발된다면 가장 이상적인 전기차 운영이 가능합니다.
- 전기차용 첨단 전용변속기가 개발될 경우 기대되는 잇점이 무엇인가요. ▲ 배터리 용량 축소로 저기차 경쟁력이 크게 높아질 것입니다. 현재 국내 한 중소기업이 전기차용 5단 변속기가 개발했는데, 이를 활용할 경우 배터리 용량은 30% 이상이 줄고 모터의 과열을 방지할 수 있습니다.
게다가 인버터 등 컨트롤러 시스템의 무리한 운영도 없어 냉각장치도 필요 없고, 내구성 강화과 관리적인 장점도 있습니다.
당연히 차량 무게는 줄어, 완벽한 등판능력 등 효율화가 가능합니다. 연비도 최소 20~30% 이상 상승할 것으로 보입니다.
- 유망한 기술이라 해외 유출도 우려되는 데요. ▲ 네, 세부적인 후속조치도 필요한 부분입니다. 기어의 적용방법이나 컨트롤러의 현실화 등의 문제는 있지만, 현재 완성도는 최고 수준입니다. 최고의 첨단 기술인 만큼 해외로 매각된다면 국부 유출의 가능성도 큽니다. 모쪼록 국내 전기차 제작 기업의 적극적인 구매로 국내 전기차 경쟁력을 높이는 계기가 됐으면 합니다.
전기차의 미래를 결정짓는 핵심 변수가 등장했습니다. 이를 제대로 지켰으면 하는 바람입니다.
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