지금은 친환경차 춘추 전국시대다. 친환경차는 하이브리드가 개발되면서 본격적으로 시장에 진출하기 시작했다. 그 덕분에 하이브리드 차량은 친환경차들 중에서 가장 대중적인 선택지로 자리잡았다. 최근에는 순수 전기자동차와 국내 자동차 업체 H사에서 생산하는 수소연료전지 자동차가 SUV는 물론 대형화물 자동차로 당당히 수출을 하는 쾌거를 올리고 있다. 세계자동차 시장에서 친환경 자동차라고 하면 대부분의 차량은 승용차의 세단형 자동차와 스포츠유틸리티비클이라고 불리는 SUV들이 대부분이 었으나 이제는 다양한 차종의 친환경 자동차를 만나볼수 있다. 이외에도 국내에서 자주 볼 수 있는 버스와 도로 청소용으로 쓰이는 특수자동차 등 이제 차종의 구분이 없이 다양한 친환경차량들이 출시되고 있다.
소비자 입장에서는 어떤 차량을 선택 할 것인지 곰곰히 생각해 보아야 한다. 우선 어떤 용도로 자동차를 사용할 것인지 생각하고 비교 하는 것이 후회하지 않는 선택이 될 수 있다. 자동차는 한번 선택하면 짧게는 3~5년 길게는 그 이상을 사용하는 특성상 한번의 선택이 중요하다. 국내에서는 정부차원에서도 친환경자동차에 스마트한 자율자동차등 기존의 자동차와는 한차원 높은 자동차들이 정착 할 수 있도록 하며 신성장동력으로 육성하려는 의지가 있어 친환경자동차에 대한 전망이 한층 높아지고 있어 소비자 입장에서는 다양한 선택을 할 수 있어서 어떤 자동차를 선택할지 즐거운 고민을 해도 될 것 같다.
1.친환경차의 종류
1]하이브리드차(HEV Hybrid Electric Vehicie)
친환경 자동차 중 소비자에게 가장 친숙하고 가장 많이 대중화된 자동차이다. 하이브리드 자동차는 서로 다른 동력발생 장치를 결합하여 동력원으로 순간순간 동력원을 다르게 쓰거나 두 개의 동력원을 동시에 사용하는 것을 말한다. 하이브리드 차량은 기존에 내연기관을 사용하는 차량에 전기모터를 혼합한 형태로 순수 내연기관 차량에 비하여 연료 효율이 높고, 배기가스내 유해물질의 배출량이 현저히 낮다. 또한 순수한 전기모드에서는 내연기관의 작동 없이도 일정거리를 전기모터 구동만으로도 일정거리를 주행이 가능하다.
하이브리드 차량은 내연기관장치 이외에 전기모터를 구동하기 위한 고전압배터리, 고전압배터리제어용(BMS), 하이브리드 통합제어용컨트롤유닛(HCM) 등 여러 장치들이 추가되어 자동차 원가가 상승하는 문제가 있지만 차량 이용기간에 차량가격에 대한 증가비용은 연료소비 감소에 따른 연료비 절감으로 충분히 매꿀수 있다, 또한 유해배기가스 배출이 적고 각종 혜택(주차비감면, 통행료감면, 자동차세감면,등)을 따져보면 이 또한 큰 장점이라고 할 수 있다.
2]전기자동차
전기자동차란 내연기관이 없이 순수한 전기 에너지만을 이용하여 운동에너지로 변환하여 자동차를 구동하는 것으로 오염물질 배출이 전혀 없는 자동차이다, 물론 전기를 만드는 것은 제외하고 순수한 자동차 운행만 살펴보았을 때이다.
동력 발생원은 내연기관 대신 전기모터를 사용하며 연료를 저장하던 공간에는 전기를 저장하는 고전압 배터리를 장착하여 에너지 원으로 사용한다.
전기자동차는 주행 중 배출가스 발생이 없으며 소음발생이 적고 에너지 효율이 높은 것이 특징이다. 단점으로는 1회 충전으로 주행 가능한 거리가 짧고 전기를 충전하는 충전소가 주유소만큼 많지 않아 조금은 불편 할 수 있다는 것이다, 현제는 1회 충전으로 약400km주행이 가능한 차량도 출시되고 있고, 충전 인프라도 제법 많이 갖추어져 있다. 장거리 주행보다는 단거리 운행에 보다 적합하며 각종 혜택에 수요가 증가 하는 추세이다.
(단점으로는 저장된 전기를 모두 소비하면 다른 동력원이 없어서 꼭 전기를 이용하여 고전압배터리에 충전을 필요로한다는 것이다, 고전압 배터리가 다 소비되기 전에 충전시설이 있는 곳에서 충전을 해야만 하기 때문에 활동성에서 제약이 따른다.)
3]수소자동차(수소연료전지자동차)
수소연료전지 자동차(FCEV)는 고전압 배터리(약180~400V)와 고전압 배터리에 전기 에너지를 공급하는 전기발생장치 스택, 구동모터, 배터리컨트롤유닛 등이 탑재된다
고전압을 사용하며 구동모터를 이용하여 자동차를 구동하는 방식은 전기자동차와 유사하나 고전압 배터리를 충전하는 방법에서 차이가 있다.
기존에 하이브리드자동차는 내연기관이 고전압 배터리와 모터를 이용하여 구동력을 얻고 회생제동이나 내연기관을 이용하여 고전압 배터리에 전기에너지를 충전하는 방식이고, 전기자동차는 일반 전기를 이용하거나 주행중 회생제동을 통하여 고전압 배터리에 충전하는 방식을 사용하는 반면에, 수소연료전지 자동차는 내연기관의 역할에 스택이라는 장치를 이용하여 수소가스와 산소를 통과 시켜 전기 에너지를 발생 시킨다, 이를 고전압 배리에 충전하거나 고용량 캐페시터에 저장하여 모터 구동을 하는 방식을 사용 한다.
수소가스의 특징
수소는 기체 중에서 가장 낮은 분자량을 갖고 있으며 원소중 가장 작은분자 이며, 기체상태의 원소이다. 원소 중에서 가장 낮은 밀도와 가장 높은 부력을 가지고 있으며, 금속을 포함해서 일부 물질의 취성의 원인이 될 수 있다.
물리적 특성으로는 무색, 무취, 무미, 비 부식성이며 인화성과 휘발성이 높다, 연소시 눈에 보이지 않고 연기가 나오지 않으며 연료중에 가장 낮은 점화점을 지닌 에너지로 가연범위는 4~75%의 폭 넓은 가연성 농도 범위를 갖고 있다, 또한 수소가스는 대기중에 누출시 공기의 무게보다 가벼워 공기와 섞이지 않고 공기 위 쪽으로 흩어지는 특성을 가지고 있다.
4]하이브리드자동차, 전기자동차, 수소연료전지자동차 의 비슷하지만 다른점
우선 하이브리드 자동차와 전기자동차의 다른점은 구동모터 방식에서 크게 차이가 난다. 하이브리드 자동차의 구동모터는 내연기관을 병행해서 사용하는 관계로 공간에 제한에 따라 모터가 컴팩트해야 하며, 높은 구동토크 때문에 영구자석을 이용한 동기모터를 적용한다.
전기자동차는 내연기관이 없이 순수한 모터와 감속기만이 장착이 되어 공간 활용성이 뛰어나다, 따라서 모터의 크기가 조금 큰 것도 장착이 가능하여 높은 출력토크와 고회전을 만족하는 유도모터를 사용한다.
수소연료전지자동차는 내연기관 자리에 수소를 이용한 전기발생장치인 스택이 장착이 되고 수소연료를 이용하여 전기를 자체적으로 생산하여 고전압 배터리에 저장이 가능하다는 것이 큰 장점이다, 최근에는 수소가스 1회충전으로 약600Km주행이 가능한 정도로 효율성이 증대되고, 다양한 종류의 차량출시와 최근에는 대형트럭의 수소연료전지자동차가 유럽지역에 처음으로 수출되는등 안전성과 내구성도 만족할만한 성과를 보여주고 있다.
2.차량별 특성
1]하이브리드 자동차 구동방식에 따른 분류
1)페러럴 타입(Parallel type)
FMED방식(Flywheel Mounted Electric Device) EV모드없음 Mild(Soft) type
FMED 방식은 모터가 엔진 측에 장착되어 모터를 통한 엔진시동, 엔진보조, 그리고 회생제동 기능이 있다. 엔진과 모터가 직결되어 있으므로 전기차 주행(모터 단독 구동)이 불가능하며, 비교적 작은 용량의 모터적용으로 마일드(Mild)타입 또는 소프트(Soft) 타입 HEV 시스템 이라 한다.
HEV 모터는 중형승용차 기준 (30kW/205Nm) 변속기에 장착되어 있으며, 가속시에는 엔진을 보조하고, 감속시에는 발전기가 되어 고전압 배터리에 전기를 충전한다. EV모드(출발 시, 저부하 시)일 때는 변속기 입력축을 직접 회전시켜 순수전기 차량으로 주행한다. HEV모드 일 때는 모터가 엔진 출력을 보조하는 기능을 한다.
고전압 배터리는 DC 270V로 트렁크룸에 배터리 패키지로 장착된다. 리튬이온폴리머 배터리로 3.75V의 셀 72개로 구성되어 있으며, BMS는 각 셀의 전압, 전체 충·방전 전류량 및 온도 값을 센싱하여, BMS에서 계산된 SOC값은 HCU로 보내지며, HCU는 이 값을 참조로 고전압 배터리를 제어한다.
HPCU(Hybrid Power Control Unit) 하이브리드 차량을 구동하는데 핵심적인 장치로 최적의 효율과 성능을 유지하기 위하여 온도관리가 매우 중요하다, HPCU 내부에는 많은량의 반도체 소자가 적용되아 있다 이로 인하여 작동시에는 열이 발생을 하는데 발생되는 열 관리를 하지 않으면 HPCU는 정상작동을 할 수 없게 된다,
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