전기자동차

1830년대~1910년대

전기자동차는 디젤 엔진, 가솔린 엔진을 사용하는 오토사이클(정적사이클)방식의 자동차보다 먼저 고안 되었다. 1830년부터 1840년 사이에 영국 스코틀랜드의 사업가 앤더슨이 전기자동차의 시초라고 할 수 있는 세계 최초의 원유전기마차를 발명한다. 1835년에 네덜란드 크리스토퍼 베커는 작은 크기의 전기자동차를 만든다.
1842년에 미국의 토마스 데트와 영국 스코틀랜드의 로버트 데이비슨은 이전보다 실용적이고 성공적인 전기자동차를 발명한다. 1865년에 프랑스의 가스통 플란테가 축전지를 발명하고 그의 친구 카밀 포레는 더 많은 저장용량을 가진 축전지를 개발한다. 축전지의 발명 및 발전은 전기자동차가 번창하는데 크게 기여한다.
프랑스와 영국은 전기자동차의 광범위한 개발을 지원한 최초의 국가들이다. 1881년 9월에 프랑스 발명가 구스타프 트루베는 프랑스 파리에서 열린 국제전기박람회에서 삼륜자동차가 작동하는 것을 입증한다. 이후 전기자동차는 급속도로 보급되기 시작한다. 1895년에 전기삼륜자동차가 개발되면서 미국에서도 전기자동차의 관심은 높아졌다. 전기자동차는 기존의 다른 방식의 차량들과 비교해서 냄새가 적고, 진동이 적고, 소음도 작았다. 그리고 무엇보다 휘발유 자동차는 차량 속도에 따라 적절하게 기어를 바꿔줘야 했으나 전기자동차는 기어를 바꿔줄 필요가 없어 운전조작이 간편해 상류층 및 여성 운전자들로부터 많은 관심을 받게 된다. 그러나 기술적 한계와 트랜지스터의 기술 부족 때문에, 이 당시 전기자동차는 최고속도는 시속 32km에 불과하다는 단점도 있었다.
1899년~1900년에 전기자동차는 어떤 다른방식의 차량(휘발유 자동차, 증기 자동차 등)보다도 많이 팔리게 되고, 1912년에 생산 및 판매 정점을 기록한다. 기본 전기자동차의 가격은 1000달러 이하였으나, 대부분 값비싼 재료로 화려하게 꾸며 평균 3000달러 이상으로 상류층들이 주로 이용하였다.

1920년대~1980년대

1920년대에 미국 텍사스에서 원유가 대량으로 발견되며 휘발유의 가격은 떨어지고, 내연기관의 대량생산체제를 구축함에 따라 휘발유자동차는 500달러 ~ 1000달러 정도로 가격이 많이 떨어진다. 그러나 전기자동차의 가격은 점점 상승해 평균 1750달러 정도에 팔릴 때 휘발유자동차는 평균 650달러 정도에 팔리게 되었다. 전기자동차는 극히 일부만이 교통수단으로 이용하고, 휘발유자동차가 자동차시장에서 급부상하기 시작한다. 그리고 1930년대에 들어서서 전기자동차는 비싼 가격, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 자동차 시장에서 대부분 사라진다.

1990년대~현재

1990년대에 들어선 직후 가솔린자동차에 의한 환경오염문제가 대두되었다. 1996년 제너럴 모터스(GM)사는 양산 전기차 1호로 볼 수 있는 'EV1' 전기자동차를 개발한다. 이 전기자동차는 미국 캘리포니아 지역에서 임대형식으로 보급된다. 그러나 GM사는 수요가 크지 않아 수익성이 낮다는 이유로 1년만에 전기자동차 'EV1'의 조립라인을 폐쇄한다.
2000년대 들어 고유가와 엄격해진 배기가스 규제 강화가 전기차 개발의 속도를 빠르게 하고 있다. 시장 규모도 급성장 중이다. 글로벌 컨설팅업체인 맥킨지는 자동차 수요가 폭증하고 있는 중국의 경우, 20년 내 2200억 달러(약 319조원) 규모로 전기차 시장이 성장할 것이라 전망했다.
중국의 자동차 업체인 BYD는 현지에서 전기차 판매를 시작했다. BYD는 최근 개막한 디트로이트 모터쇼에서 자사의 전기차를 2011년에 미국과 유럽에 판매할 것이라 밝혔다. BYD는 순수하게 전기 배터리로만 구동되는‘E6’과 가솔린과 전기모터를 이용한‘F3DM’하이브리드차를 보유했다. 특히 E6 전기차는 두 개의 전기모터를 통해 220V기준, 15분 충전만으로 300km 주행이 가능하다.
미쓰비시는 전기차 '아이 미브'를 개발, 연내 일본에서 시판할 예정이다. 최대 주행거리는 160km 수준이다. 같은 일본 메이커인 닛산은 도심형 전기차 '누부'의 컨셉 모델을 내놨다. 길이 3m, 3인승 모델인 누부는 오는 2010년 상용화될 예정이다.
크라이슬러는 전기 모터로 구동되는 ‘200C EV’ 컨셉카와 ‘짚 패트리어트 EV’, ‘짚 랭글러 언리미티드 EV’, ‘닷지 서킷 EV’, ‘크라이슬러 타운&컨트리 EV’ 등 다수의 모델을 선보였다.
크라이슬러는 이 중 한 모델을 내년 중 북미 시장에 양산하고, 2013년까지 3개 모델의 전기차를 라인업에 추가할 방침이다. 제너럴 모터스(GM)는 '시볼레 볼트'를 내놨는데, 이것은 4만달러 정도의 가격에 판매되는 보급형 전기차이다.

미래

미래의 전기자동차 배터리는 그 가격을 낮추고 에너지 축전용량 및 사용가능기간을 연장시키는 것이 필요하다. 축전용량의 경우 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 공기 아연 전지를 통해 증가된 용량을 확보할 수 있을 것이다. 실제로 프랑스 볼로레(Bolloré)에서 개발한 리튬 폴리머 전지를 사용하는 자동차는, 한번 충전으로 250km를 주행할 수 있고 최고 시속 125km/h를 낼 수 있다.
또한 에너지 저장 대체기술이 성장해서, 더 나은 전기자동차를 보게 될 것이다. 실험적인 슈퍼 축전기와 플라이휠(flywheel) 장비는 높은 축전용량과 낮은 휘발성을 제공하여 탁월한 재충전 능력을 갖고 있다.

성능

전기자동차는 내연기관 자동차와 종종 비교되고 있다. 이에 여기서는 전기자동차와 내연기관 자동차의 성능을 비교한다.

운용비

서비스 비용은 전기자동차가 내연기관 자동차보다 더 작다. 내연기관 자동차의 납축전지배터리는 제한적인 용도에서 사용되는 소형이므로 교체 비용이 크지 않은 반면에, 전기자동차에 사용되는 [Li-ion] 배터리는 교체시 큰 비용이 소요된다. 그러나 Li-ion의 배터리기술이 발전하면서, 전기자동차와 내연기관의 혼성방식(하이브리드)인 도요타의 프리우스자동차는 300,000km 이상을 배터리 교체 없이 가는 것으로 알려져있다. 도요타는 10년/150,000 마일 혹은 8년/ 100,000 마일의 보증제도를 가지고 있고 새로운 배터리의 가격은 2008년 2,600달러 에서 2,300달러로 앞으로 가격은 계속 낮아질 전망일것으로 보였지만 2018년 현재 리튬이온 배터리의 주 원료인 코발트의 가격 상승과 수요와 공급에 불균형으로 가격이 낮아지지 않고 있다.

에너지 효율성

전기자동차의 에너지 효율성은 전기에너지의 충전과 방전 효율에 따라 정해진다. 보통 한번 충전하였을 경우 충전량의 약 70%에서 85%의 전기에너지가 실제 사용이 가능하다. 또한 충전간에 약 9.5%정도의 에너지 손실이 일어난다. 보통의 전기자동차는 이 동력 소비의 대략 20%정도는 배터리 충전의 비효율성 때문이다. 휘발유자동차의 대부분의 에너지는 열로 발산되어 없어진다. 즉, 휘발유 자동차 엔진은 열효율성이 20%밖에 안 되기 때문에 효율성이 낮다. 따라서 전기자동차의 에너지 효율성은 휘발유자동차의 에너지 효율성보다 좋고, 심지어 하이브리드 자동차의 에너지 효율성보다 뛰어나다.
그러나 에너지원으로부터 바퀴 구동까지의 에너지 효율을 따져보면 꼭 그렇지도 않다. 전기자동차가 요하는 전기는 발전소에서 만들어지는데, 발전소의 발전효율은 40%가 넘지 않고, 송전시 손실되는 에너지도 많기 때문이다.

안전성

운전자의 측면에서 볼때, 전기자동차의 안전성은 높다고 할 수 있다. 배터리의 큰 질량으로 인해 전기자동차는 같은 크기의 가스 자동차보다 질량이 많이 나간다. 자동차 충돌 사고 시 무거운 차량의 운전자가 입는 피해는 평균적으로 가벼운 차량의 운전자보다 적다는 것을 고려한다면 그 안전성은 가스 자동차보다 높다. 하지만 몇몇 전기자동차는 마찰력이 작은 타이어를 사용하여 문제가 되고 있다.
보행자의 입장에서 보자면, 안전하다고는 보기 힘들다. 전기자동차는 내부연소엔진을 갖춘 차량에 비해 소음이 적다. 전기자동차의 적은 소음은 장점일 수 있지만 보행자가 자동차 운행 소리를 듣지 못하여 예기치 못한 사고가 발생할 가능성이 있다.

시장성

전기자동차가 곧 가솔린 자동차의 시장점유율을 넘어설 것이라는 판단은 성급하다. 가솔린 자동차의 경우 몇십년간 인류의 생활에서 없어서는 안될 주요한 도구가 되었기 때문에 그 인프라가 탄탄하다. 예를 들어 가솔린 차를 타고 여행할 경우 곳곳에 보이는 주유소를 이용할 수 있으나 인프라 구축이 미흡한 전기자동차의 경우 충전소를 찾기 위해 오랜 시간을 들여야 한다. 게다가 전기자동차의 배터리를 충전시키는 시간은 가솔린차의 주유시간보다 매우 오래 걸리기 때문에 여행자에게 제약이 된다. 또한 배터리 충전 용량의 한계 때문에 전기자동차는 장거리 운행에 있어서 단점이 있다. 현재 전기자동차를 위해 조성된 환경은 느린 전기 충전에 알맞게 되어있어 재충전되는 동안 차량은 주차되어 있어야 한다. 이러한 점은 통근용으로 차량을 사용하는 사람들에게는 큰 문제가 없지만 장거리 운전자의 경우 재충전 시간으로 인해 이동간 소요시간이 늘어나는 문제점을 감수해야 한다. 하지만 이러한 장거리 운전자는 전체 운전자의 약 10%밖에 되지 않는다고 한다.

관리 비용

전기자동차의 관리비용은 동급의 가솔린 자동차와 직접적으로 비교할 수 있다. 내연 기관으로 주행하는 가솔린 자동차의 경우 보통 1리터의 가솔린으로 약 9.7kwh의 에너지를 발생시킨다. 반면 전기 기관을 이용하는 경우 배터리에서 발생하는 2.7kw의 전기에너지는 1리터의 가솔린으로 발생하는 에너지와 비슷한 크기를 보이며 EV1의 경우 100km를 주행할 때 약 11kwh의 에너지를 소비한다.
전기자동차의 유지비용도 가솔린 자동차와 비교하였을 때 크게 낮다. 전기자동차가 사용하는 납축전지의 경우 주기적인 교체가 필요한, 반면 니켈 수소 배터리의 수명은 보통 자동차의 수명과 같으며 도요타의 프리우스 전기자동차의 경우 300,000km를 배터리 교체 없이 주행할 수 있다고 한다.

구동계의 배치에 의한 분류

전기 자동차는 전동 모터를 포함한 구동계의 배치에 따라 몇 개의 분류가 가능하다. 통상의 가솔린 자동차에 가장 가까우며, 비교적 간단한 개조에 의해 엔진부분을 바꾸어, 프로펠라 샤프트나 데프 등을 그대로 사용하는 것에서 구동 타이어 가까이에 모터를 배치, 경우에 따라서는 감속 기어를 사용하여 구동바퀴에 접속하는 것, 그리고 가장 기존 자동차와 다른 구동계의 배치인 인허브 모터를 가진 것 등이 있다. 후륜, 전륜의 2륜구동이나 에리카와 같은 4륜구동도 가능하다.

하이브리드 전기 자동차와의 관계

전기 모터와 내부 연소 엔진을 사용하는 전형적인 예가 하이브리드 전기 자동차이다. 이 차는 전기로만 작동하도록 고안되지는 않았다. 하이브리드 전기 자동차는 전기에너지를 배터리에 충전시켜 사용함으로써 자동차의 에너지사용에서 가솔린 연료사용 부분을 부분적으로 대체하고 있다. 이러한 기술이 하이브리드 자동차에 적용된 차량을 하이브리드 전기자동차라하고 만약 배터리가 외부로부터 충전할 수 없다면, 즉 전기 에너지를 저장할 매체가 없는 차량은 하이브리드 차로 분류된다.
짧은 주행거리와 높은 가격의 문제를 안고있는 전기자동차에 대한 대안으로 하이브리드 전기자동차(HEV)를 내세우고 있다. HEV는 대표적인 Partial ZEV로 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선, 배기가스 저감(가솔린 자동차의 절반수준) 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 이러한 HEV도 가솔린 자동차와의 가격 차이를 어떻게 극복하느냐가 관건으로, 2차 전지 탑재량을 EV 의 1/3수준까지 낮출수 있어 FCEV로 가기 위한 징검다리 역할을 할 것으로 기대된다. 1997년 말 일본 시장에 출시된 도요타의 프리우스는 세계최초의 HEV로 1년동안 20,000대의 판매실적을 올려 세계적인 관심의 대상이 되었으며, 이에 자극받은 회사들도 2000년 판매를 목표로 개발에 박차를 가하고 있다.

논란

전기적 에너지를 배터리나 축전기에 저장하는 전기자동차가 탄탄한 인프라를 갖춘 가솔린 자동차 시장을 바로 대체할 수 없다는 주장이 있다. 현재 전기자동차의 인프라는 느린 배터리 충전 시간을 바탕으로 구성되어 있어, 장거리 여행이 아니라 일반 통근 목적으로 이용하는 사람들에게 효용성이 있다. 반면에 장거리 운전자의 경우, 전지의 에너지를 모두 소모하게 되면 배터리 재충전까지 부득이하게 오랜 시간을 기다려야한다.
한편 제너럴 모터스(GM)사의 EV1은 사우스 캘리포니아(South California)에서 출시되었다. 하지만 그 제조업체인 제너럴 모터스(GM)사가 시장에서 수요가 없다는 이유로 EV1을 회수하고 폐기처분했다. 제너럴 모터스(GM)사는 EV 운전자들이 EV1을 지키기 위해 약 180만 불에 EV 78대를 구매하겠다는 의사를 전달받았는데 묵살한바 있고 이에 대해 EV 운전자들은 자동차 회사들이 전기자동차가 등장함으로써 기존 자동차의 시장이 축소될 것을 우려해 이러한 움직임을 보인다고 주장한다.

오스트레일리아·뉴질랜드

오스트레일리아에서는 2008년부터 처음으로 상업용 전기자동차를 생산하기 시작하였다. 원래 이름은 '블레이드 러너(Blade Runner)'이고 나중에 '일렉트론(Electron)'으로 변경되었다. 이미 뉴질랜드로 수출되고 있으며 환경부 장관인 닉 스미스 박사가 처음으로 구입하였다. 일렉트론은 현대차인 '클릭(click)'의 섀시를 기반으로 하고 있다.

캐나다

캐나다에서는 현재 브리티시컬럼비아주만이 유일하게 합법적으로 전기자동차의 운행을 허가하고 있다. 그리고 퀘벡에서 전기자동차를 고속도로에서 운행할 수 있도록 하는 계획이 진행 중에 있다. 곧 전기자동차의 운행이 합법화될 전망이다.

중국

중국 정부는 2012년까지 전기자동차와 수소자동차의 사용하는 계획을 적극적으로 추진하고 있다. 중국 정부의 이 같은 관심은 세계의 전기자동차 시장을 주도하고 일자리 창출과 수출 향상 및 교외의 오염을 줄이는 데에 있다. 그러나 한 연구 결과에 따르면 가솔린 자동차에서 전기자동차로 자동차의 사용을 변화시킨다고 해도 이산화탄소의 방출량을 19%밖에 줄일 수 없다고 한다.
또한 중국 정부는 전기자동차의 사용을 활성화하기 위해 전기자동차와 수소자동차를 위한 시설에 8,800달러의 예산을 지정하여 중국의 13개 도시에 전기 자동차 기관을 설치하고 베이징과 상하이, 텐진에 충전할 수 있는 충전 시설을 건설할 계획이다. 또한 2008년 2,100대의 생산한 전기자동차의 생산량을 2011년까지 500,000대로 생산할 계획이다.
또한 도시 간의 자동차 이용량이 거의 드문 중국에서 전기자동차의 사용은 몇 가지 이점을 제공할 것이다. 이는 중국은 통근거리가 짧고 인구가 집중되어 있어 자동차가 속도를 내기 힘들지만 전기자동차의 단점으로 꼽히고 있는 최고 시속이 100km/h이라는 느린 속도가 충전 후 갈 수 있는 거리가 200km라는 것에 대한 단점을 절충시킬 수 있다는 것이다.

이스라엘

유대인 사업가인 샤이 아가시(Shai Agassi)는 르노-닛산(Renault-Nissan)과 이스라엘 정부에게 베터 플레이스 프로젝트(Project Better Place)라고 불리는 계획을 진행해 나갈 것에 대한 동의를 얻어냈다. 전기 충전소가 곳곳에 세워질 것이고 100,000대의 전기자동차가 2011년까지 도로 곳곳에 출현할 것으로 예상된다. 이스라엘은 자동차 소유주들의 90%가 70km보다 짧은 거리를 운행하고 주요 도시의 간격은 150km보다 짧기 때문에 전기자동차의 사용을 반기고 있다.

아일랜드

아일랜드는 프랑스의 르노(Renault)와 일본의 닛산(Nissan)과 협력하여 2010년까지 아일랜드의 거리에 전기자동차를 출현시킬 계획을 추진하고 있다.

포르투갈

포르투갈 역시 아일랜드와 마찬가지로 프랑스의 르노와 일본의 닛산(Nissan)과 협력하여 전기자동차의 사용을 추진하고 있으며 도시 곳곳에 전기 충전소를 건립할 것을 추진하고 있다.

영국

영국의 국무총리인 고든 브라운(Gordon Brown)은 2008년에 G8에 영국이 "녹색차 혁명" 의 선두 주자가 될 것이고 2020년에는 영국에서 판매된 전기자동차와 수소자동차에서 100g/km보다 더 적은 양의 이산화탄소가 배출될 것이라고 밝혔다. 또한 그 준비로 영국은 많은 양의 전기자동차의 생산을 위해 2009년부터 2010년까지 전기자동차에 대한 연구가 진행될 것이고 영국의 지방 의회는 영국의 첫 번째 녹색 도시가 될 도시로 글래스고(Glasgow)를 선정하였다.
2009년 1월 교통부 장관인 지오프 훈(Geoff Hoon)은 영국정부가 전기자동차를 구입하는 사람들에게 2억 5천 파운드의 보조금을 지급할 계획임을 밝혔고 영국의 거대 전기자동차 공장은 전기자동차를 대량생산할 기술을 승인받았으며 이는 영국 북동쪽에 4,500개의 주요한 전기자동차 생산자의 일자리를 창출할 것으로 예상된다.
또한 런던의 시장인 보리스 존슨(Boris Johnson)은 2015년까지 25,000대의 전기자동차를 생산하여 런던의 도시에 출현시킴으로써 런던을 유럽의 전기자동차 수도로 만들 계획을 밝혔다. 그의 목표는 100,000대의 전기자동차를 런던의 도로에 출현시키는 것이다. 하지만 그의 계획에 대판 비판의 목소리가 크다. 비록 그의 계획이 성공하여 전기자동차의 사용이 증가하더라도 그것을 충전할 충전소가 충분치 않다는 것이다.
2009년 4월에는 영국 정부의 수소자동차 또는 전기자동차 구입자들에 대한 5,000파운드의 지원금이 지원되었지만 대량 판매 시장의 형성에는 역부족이었다. 그리하여 같은 달 재무장관인 알리스타이르 달링(Alistair Darling)은 전기자동차와 수소자동차보다 10년 이상된 차들을 회수하는 데에 2,000파운드의 지원금을 책정하였다.

일본

일본에서는 국내 메이커에 의한 전기자동차의 개발이 한때 붐을 이루었다. 미국에서의 배출가스 규제가 계기가 되어, 1970년대 전반과 1990년대 전반에 두 차례 개발 붐이 일었다. 그러나 자동차업계와 섬유업계가 제기한 소송에 연방 정부가 방침을 바꾸자, 일본 대부분의 메이커가 전기자동차의 필요성을 덜 느끼게 되어 개발을 중지하고 하이브리드 자동차 개발로 전환하였다.
후지중공업과 마츠비시 자동차는 2005년 8월에 전기자동차의 개발 계획을 발표하였다. 이 2개 회사가 거의 중지 상태였던 전기자동차의 개발을 재개하고 있다. 2008년에 들어 닛산-르노 연합이 전기자동차로 본격 참여 방침을 표명하였고, 도요타도 2010년대 초반에 전기자동차를 출시하기로 발표하는 등 전기 자동차가 활성화 조짐을 보이고 있다.
또한 대형 자동차로는 (주로 대중 교통 수단으로) 트롤리 버스가 도시 교통기관으로 예전부터 실용화되어 있고, 듀얼 모드 트레일러, 모스톤 하이브리드 트로리 버스, 비접촉 충전식 하이브리드 버스 등도 점차 도입되고 있는 실정이다.