2020.04.10 현대자동차그룹
[전기차 백과사전 A to Z] 하이브리드부터 수소전기차까지, 친환경 전동차의 종류와 특징은?
친환경 전동차는 동력계 구조에 따라 하이브리드 전기차, 플러그인 하이브리드 전기차, 전기차, 수소전기차 등 4가지로 분류합니다. 각 전동차의 특징에 대해 알아봅니다.
환경 보호에 대한 인식이 높아지면서 친환경 자동차 시장이 급속도로 성장하고 있습니다. 자동차 구동 방식이 내연기관에서 전기모터로 전환되는 차량 전동화가 진행되고 있는 것입니다. 이에 발맞춰 글로벌 자동차 기업들도 다양한 친환경 전동차를 선보이고 있습니다. 현재 도로 위에는 어떤 친환경 전동차가 달리고 있을까요?
두 개의 심장을 탑재한 하이브리드 전기차(HEV)
하이브리드 전기차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)는 엔진과 구동모터를 모두 장착한 자동차입니다. 자동차가 출발할 때와 저속으로 운행할 때 고전압 배터리에 저장해 둔 전기로 모터를 작동해 주행하고, 나머지 구간에선 엔진과 모터가 함께 작동하는 하이브리드 주행 모드로 전환됩니다. 하이브리드 전기차는 회생제동 시스템을 갖추고 있습니다. 제동할 때나 내리막길을 운행할 때 잉여 운동에너지를 전기에너지로 전환해 배터리를 충전하고, 이를 다시 주행할 때 사용합니다. 엔진과 연결된 발전기를 통해 배터리를 충전하기도 합니다.
하이브리드 전기차는 엔진의 발전기와 회생제동 시스템에서 비롯된 전기만을 사용하기 때문에 외부 전기에너지를 충전할 필요가 없습니다. 전기차 충전 인프라에 얽매이지 않고 편리하게 사용이 가능합니다. 또, 내연기관 자동차보다 연비가 높으며, 배기 가스 배출량이 적어 친환경적이라는 장점이 있습니다. 다만 배기가스 배출이 전혀 없는 것은 아니기 때문에 내연기관 자동차 시대에서 친환경 자동차 시대로 가기 위한 과도기 모델이라고 할 수 있습니다.
친환경성을 높인 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)
플러그인 하이브리드 전기차(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle)는 하이브리드 전기차와 마찬가지로 엔진과 구동모터를 모두 장착한 자동차입니다. 하지만 하이브리드 전기차보다 고전압 배터리의 용량이 더 크고, 외부 전기를 충전할 수 있는 시스템도 갖추고 있습니다. 고전압 배터리의 용량을 늘려 전기에너지로만 주행할 수 있는 거리가 하이브리드 전기차보다 길기 때문에 운전자가 운용하는 방식에 따라 배기가스 배출을 더욱 줄일 수 있습니다.
플러그인 하이브리드 전기차 역시 회생제동 시스템을 탑재하고 있어 내연기관 자동차보다 연비가 높습니다. 또, 충전소에서 전기를 충전할 수 있기 때문에 전기에너지만으로 차량을 운행할 수 있고, 충전이 어려운 상황일 때는 엔진으로 운행이 가능해 편의성이 높습니다.
배기가스를 배출하지 않는 전기차(EV)
전기차(EV, Electric Vehicle)는 고전압 배터리에 저장된 전기에너지만으로 달리는 자동차입니다. 해외에서는 배터리 전기차(BEV, Battery Electric Vehicle)라고 표기하기도 합니다. 화석연료를 전혀 사용하지 않기 때문에 배기가스 배출이 없고, 엔진 없이 모터로 움직여 소음 및 진동이 거의 발생하지 않는 특징이 있습니다. 최근 전 세계적으로 배기가스 규제가 심화되면서 친환경차로 주목받고 있는 자동차입니다.
과거 전기차는 작은 고전압 배터리 용량으로 1회 충전 주행거리가 짧아 충전을 자주 해야했고, 충전 인프라가 충분하지 않아 실제 운용에 어려움이 있었습니다. 하지만 대용량 고전압 배터리를 탑재하며 1회 충전으로도 충분한 주행거리를 확보한 모델이 등장했습니다. 현대차의 코나 일렉트릭은 한 번 충전으로 약 406Km를 주행할 수 있습니다. 충전 인프라도 지속적으로 확대되고 있어 전기차의 이용 편의성은 계속 높아지고 있습니다.
전기차는 무공해 자동차로 친환경적인 면이 장점으로 강조되지만 동적 성능도 우수합니다. 출발과 동시에 최대 회전력(토크)을 사용할 수 있어 중저속에서의 가속 성능이 뛰어납니다. 차체 바닥에 배터리를 넓게 배치해 무게 중심이 낮고 선회성이 우수하며 가감속 안전성도 훌륭합니다.
공기를 정화하며 달리는 수소전기차(FCEV)
수소전기차(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)는 전기차와 마찬가지로 전기에너지로 모터를 구동해 주행합니다. 차이점은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고 연료 전지 시스템을 통해 차체 내에서 전기에너지를 직접 생산한다는 점입니다. 연료 전지 시스템은 수소탱크에서 공급받은 수소와 외부 공기에서 포집한 산소의 전기화학반응을 통해 전기에너지를 생산합니다.
전기에너지를 동력원으로 사용해 주행 시 배기가스를 배출하지 않고, 수소와 산소를 결합해 전기를 생산하기 때문에 부산물로 순수한 물만 배출합니다. 외부 공기로부터 산소를 추출하는 과정에서 공기정화 시스템을 통해 이물질을 제거한 공기를 사용한 뒤 배출하기 때문에 대기를 정화하는 역할도 합니다. 이러한 기능 덕에 수소전기차는 ‘달리는 공기청정기’라고 불리기도 합니다.
수소전기차는 에너지 밀도가 높은 수소로 직접 전기를 생산해 모터를 구동하기 때문에 수소탱크의 용량에 따라 주행거리가 달라집니다. 현대차 넥쏘는 156.6ℓ 수소탱크를 탑재해 1회 충전으로 609Km 주행이 가능합니다. 수소를 충전하는 데 소요되는 시간도 5분 내외로 짧아 편의성이 높습니다. 대중화를 위해 수소 충전 인프라도 확대해 나가고 있어 앞으로 도로 위에서 쉽게 만날 수 있을 것으로 기대가 됩니다.