전기자동차

전기자동차(電氣自動車, ) 또는 줄여서 전기차(電氣車)는 전기를 동력원으로 삼아 운행하는 자동차를 일컫는다. 전기 자동차는 내연기관 대신 전기 모터를 사용해 운동 에너지를 얻는다.
역사.
전기 자동차는 1873년에 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 중량이 무겁고 충전 시간이 너무 길다는 문제가 있어 대중화되지 못하였다. 미국에서는 구조가 간단하고 내구성(耐久性)이 크며 운전하기가 쉬운 등 장점을 살려 주로 여성용으로 1920년대 중반까지 소량 생산되기도 하였다. 1990년대 이후 공해 문제가 심각해지며 전기 자동차 개발도 다시 활발해지기 시작하였다.
1996년 GM은 개발용 모델인 EV를 토대로 고성능 전기 자동차 GM EV1을 생산하였다. GM EV1은 한 번 완충 시 최장 208km를 150km/h로 달릴 수 있었으나, GM은 이 모델을 수익성이 없다는 이유로 단종시킨 후 모두 회수해서 폐차하였다. 소비자와 환경 단체들은 GM EV1의 단종과 폐차에 정유업체의 로비가 개입되었다는 음모론을 제기하기도 하였다.
성능.
전기 자동차는 내연기관 자동차와 종종 비교되고 있다. 이에 여기서는 전기 자동차와 내연기관 자동차의 성능을 비교한다.
운용비.
서비스 비용은 전기 자동차가 내연기관 자동차보다 더 작다. 내연기관 자동차의 납축전지배터리는 제한적인 용도에서 사용되는 소형이므로 교체 비용이 크지 않은 반면에, 전기 자동차에 사용되는 [Li-ion] 배터리는 교체시 큰 비용이 소요된다. 그러나 Li-ion의 배터리기술이 발전하면서, 전기 자동차와 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 2,600달러에서 2,300달러로 앞으로 가격은 계속 낮아질 전망일 것으로 보였지만 2018년 현재 리튬이온 배터리의 주 원료인 코발트의 가격 상승과 수요와 공급에 불균형으로 가격이 낮아지지 않고 있다.
에너지 효율성.
전기 자동차의 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 전기 자동차는 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 전기 자동차의 에너지 효율성은 휘발유자동차의 에너지 효율성보다 좋고, 심지어 하이브리드 자동차의 에너지 효율성보다 뛰어나다.
그러나 에너지원으로부터 바퀴 구동까지의 에너지 효율을 따져보면 꼭 그렇지도 않다. 전기 자동차가 요하는 전기는 발전소에서 만들어지는데, 발전소의 발전효율은 40%가 넘지 않고, 송전시 손실되는 에너지도 많기 때문이다. 
전기 자동차의 안전 문제는 주로 국제 표준 ISO 6469에서 다룬다. 전기 자동차의 안전성은 세 부분으로 나뉜다.
화재 위험.
ICE와 마찬가지로 전기 자동차 배터리는 충돌이나 기계적 고장 이후 불이 붙을 수 있다. 비록 ICE 차량보다 주행 거리 당 화제 사고가 덜하지만 플러그인 전기차 화재 사고가 발생했다. 2012년 5월 중국 선전에서 고속 승용차가 BYD e6 택시와 충돌한 후 중국에서 최초의 현대식 충돌 관련 화재가 보고됐다.
특징.
안전성.
운전자의 측면에서 볼때, 전기 자동차의 안전성은 높다고 할 수 있다. 배터리의 큰 질량으로 인해 전기 자동차는 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 전기 자동차는 마찰력이 작은 타이어를 사용하여 문제가 되고 있다.
보행자의 입장에서 보자면, 안전하다고는 보기 힘들다. 전기 자동차는 내부연소엔진을 갖춘 차량에 비해 소음이 적다. 전기 자동차의 적은 소음은 표면적으론 장점일 수 있으나, 이면적으로 봤을 때 보행자가 자동차 운행 소리를 듣지 못하고 자동차를 피하지 않아 예기치 못한 사고가 발생할 가능성이 있다.
시장성.
전기 자동차가 곧 가솔린 자동차의 시장점유율을 넘어설 것이라는 판단은 시기상조다. 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 전기 자동차의 경우 충전소를 찾기 위해 오랜 시간을 들여야 한다. 게다가 전기 자동차의 배터리를 충전시키는 시간은 가솔린차의 주유시간보다 매우 오래 걸리기 때문에 여행자에게 제약이 된다. 또한 배터리 충전 용량의 한계 때문에 전기 자동차는 장거리 운행에 있어서 단점이 있다. 현재 전기 자동차를 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.
전기 자동차의 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.
전기 자동차의 유지비용도 가솔린 자동차와 비교하였을 때 크게 낮다. 전기 자동차가 사용하는 납축전지의 경우 주기적인 교체가 필요한, 반면 니켈 수소 배터리의 수명은 보통 자동차의 수명과 같으며 토요타 자동차의 프리우스 전기 자동차의 경우 300,000km를 배터리 교체 없이 주행할 수 있다고 한다.
종류.
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.
순수 전기 자동차.
순수 전기 자동차는 축전지에 충전된 전기를 사용하여 전동기를 가동한다. 예전부터 있었으며, 개량되어 왔다. 리튬 2차전지의 성능과 가격은 현재 2~3배정도의 개선을 목표로 개발이 진행되고 있으며, 부품 수도 적게 들기 때문에 장래적으로는 보통 승용차라도 플러그 인 하이브리드 자동차보다 싸질 수도 있다. 단, 트럭이나 버스를 움직이는 단계에 도달하려면 가격이 1/50 이하로 하락해야 하는데, 사실상 불가능하므로 가선식과의 가격 경쟁은 힘들다.
플러그인 하이브리드 자동차.
기본은 하이브리드 자동차이지만, 축전지 용량을 하이브리드 자동차와 전지 자동차의 중간 크기로 하고, 비상시에는 다시 충전해 두는 것으로 단거리는 전지 자동차로서 활용하는 형식이다. 가정 전원이 이용 가능하고 어디서도 충전 할 수 있다는 간편성을 염두에 둔 방식이다. 트럭에 비해 단거리 이용이 많은 승용차의 특성에 주목하여, 전동 주행을 단거리 이용으로 줄여서 전지 코스트를 줄인 가솔린 자동차와 전기 자동차의 하이브리드 방식이다.
연료 전지 자동차.
수소 연료 전지로 발전하고 전동기를 구동하는 타입으로 수소를 직접 연소하여 이용하는 수소자동차와는 에너지를 내는 방법이 다르다.
대표적인 수소차는 현대넥쏘와 토요타 미라이등이 있다.
알코올 연료전지 자동차.
알코올을 직접 연료전지에 공급하는 방식과, 연료 개질기를 사용하여 알코올에서 수소를 얻어, 수소 연료 전지에 공급하는 방식이 있다. 발전이후의 시스템은, 전동기를 구동하는 전기 자동차와 거의 같다. 알코올을 연료로 하여 직접 내연기관에서 연소시키는 자동차와는 다르다.
가선집전식 하이브리드 자동차.
간선도로에서는 가선 집전으로 전동기를 돌리고, 지선에서는 내연기관과 변속기로 주행하는 방식이다. 일본의 트롤리 버스는 도시부의 교통기관으로 예전부터 실용화되어 있었다. 그러나 가선이 있는 곳 이외에서는 주행 불가능하여 보급이 한정되어 있고, 디젤 엔진을 탑재한 버스의 성능 향상보다 떨어지는 나라도 많다. 최근에는 하이브리드 자동차에 집전 장치를 설치, 가선 없는 곳도 달릴 수 있는 트로리 버스가 개발되었다. 기술적으로는 고가에 무겁고 수명이 짧은 2차 전지가 불필요하고, 장시간에 걸쳐 대출력을 발휘할 수 있는 것이 장점으로, 변전소와 가선, 가선주의 설치나 그 보수 비용, 거리의 광경에 미치는 영향 등이 단점이다.
비접촉 충전 하이브리드 자동차.
도로에 있는 유도 코일을 통해 주행중이나 정차중에 자체전지를 충전함으로써 전지 용량(중량과 코스트)를 낮추며, 장거리의 전지 주행을 가능하게 하고, 지선은 엔진으로 구동하는 타입이다. 일본에서는 시내 주행용 노선 버스의 전화에 최초 적용이 기대되고 있다. 충전 코일의 시내 설치가 진행되면 트럭의 시내 주행 전화에도 응용 가능할 것으로 보인다.
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 전기 자동차라하고 만약 배터리가 외부로부터 충전할 수 없다면, 즉 전기 에너지를 저장할 매체가 없는 차량은 하이브리드 차로 분류된다.
짧은 주행거리와 높은 가격의 문제를 안고있는 전기 자동차에 대한 대안으로 하이브리드 전기 자동차(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 EV의 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 전기 자동차가 탄탄한 인프라를 갖춘 가솔린 자동차 시장을 바로 대체할 수 없다는 주장이 있다. 현재 전기 자동차의 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.
국가별 전기 자동차.
대한민국.
현대자동차그룹은 그랩과 2018년 전략적 파트너십을 체결한 이래 동남아시아에서 전기 자동차 시장 공략에 힘을 쏟았다.
오스트레일리아·뉴질랜드.
오스트레일리아에서는 2008년부터 처음으로 상업용 전기 자동차를 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 전기 자동차의 운행을 허가하고 있다. 그리고 퀘벡에서 전기 자동차를 고속도로에서 운행할 수 있도록 하는 계획이 진행 중에 있다. 곧 전기 자동차의 운행이 합법화될 전망이다.
중화인민공화국.
중화인민공화국 정부의 관심은 세계의 전기 자동차 시장을 주도하고 일자리 창출과 수출 향상 및 교외의 오염을 줄이는 데에 있다. 그러나 한 연구 결과에 따르면 가솔린 자동차에서 전기 자동차로 자동차의 사용을 변화시킨다고 해도 이산화탄소의 방출량을 19%밖에 줄일 수 없다고 한다.
또한 중화인민공화국 정부는 전기 자동차의 사용을 활성화하기 위해 전기 자동차와 수소자동차를 위한 시설에 8,800달러의 예산을 지정하여 중화인민공화국의 13개 도시에 전기 자동차 기관을 설치하고 베이징과 상하이, 텐진에 충전할 수 있는 충전 시설을 건설할 계획이다. 또한 2008년 2,100대의 생산한 전기 자동차의 생산량을 2011년까지 500,000대로 생산할 계획이다.
또한 도시 간의 자동차 이용량이 거의 드문 중화인민공화국에서 전기 자동차의 사용은 몇 가지 이점을 제공할 것이다. 이는 중국은 통근거리가 짧고 인구가 집중되어 있어 자동차가 속도를 내기 힘들지만 전기 자동차의 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 전기 자동차가 2011년까지 도로 곳곳에 출현할 것으로 예상된다. 이스라엘은 자동차 소유주들의 90%가 70km보다 짧은 거리를 운행하고 주요 도시의 간격은 150km보다 짧기 때문에 전기 자동차의 사용을 반기고 있다.
아일랜드.
아일랜드는 프랑스의 르노와 일본의 닛산과 협력하여 2010년까지 아일랜드의 거리에 전기 자동차를 출현시킬 계획을 추진하고 있다.
포르투갈.
포르투갈 역시 아일랜드와 마찬가지로 프랑스의 르노와 일본의 닛산(Nissan)과 협력하여 전기 자동차의 사용을 추진하고 있으며 도시 곳곳에 전기 충전소를 건립할 것을 추진하고 있다.
영국.
영국의 국무총리인 고든 브라운은 2008년에 G8에 영국이 "녹색차 혁명"의 선두 주자가 될 것이고 2020년에는 영국에서 판매된 전기 자동차와 수소자동차에서 100g/km보다 더 적은 양의 이산화탄소가 배출될 것이라고 밝혔다. 또한 그 준비로 영국은 많은 양의 전기 자동차의 생산을 위해 2009년부터 2010년까지 전기 자동차에 대한 연구가 진행될 것이고 영국의 지방 의회는 영국의 첫 번째 녹색 도시가 될 도시로 글래스고를 선정하였다.
2009년 1월 교통부 장관인 지오프 훈은 영국정부가 전기 자동차를 구입하는 사람들에게 2억 5천 파운드의 보조금을 지급할 계획임을 밝혔고 영국의 거대 전기 자동차 공장은 전기 자동차를 대량생산할 기술을 승인받았으며 이는 영국 북동쪽에 4,500개의 주요한 전기 자동차 생산자의 일자리를 창출할 것으로 예상된다.
또한 런던의 시장인 보리스 존슨(Boris Johnson)은 2015년까지 25,000대의 전기 자동차를 생산하여 런던의 도시에 출현시킴으로써 런던을 유럽의 전기 자동차 수도로 만들 계획을 밝혔다. 그의 목표는 100,000대의 전기 자동차를 런던의 도로에 출현시키는 것이다. 하지만 그의 계획에 대판 비판의 목소리가 크다. 비록 그의 계획이 성공하여 전기 자동차의 사용이 증가하더라도 그것을 충전할 충전소가 충분치 않다는 것이다.
2009년 4월에는 영국 정부의 수소자동차 또는 전기 자동차 구입자들에 대한 5,000파운드의 지원금이 지원되었지만 대량 판매 시장의 형성에는 역부족이었다. 그리하여 같은 달 재무장관인 알리스타이르 달링은 전기 자동차와 수소자동차보다 10년 이상된 차들을 회수하는 데에 2,000파운드의 지원금을 책정하였다.
미국.
미국에서는 1980년대 후반부터 세금 공제의 방법을 통해 전기 자동차의 사용을 장려하고 있다. 캘리포니아 대기 자원 위원회(:California Air Resources Board)에서 매연을 발생하지 않는다는 이유로 (ZEV)의 주요한 방법으로 보고 있다.
이후 CARB는 ZEV 사용량에 대한 진보적인 할당량을 설정했으나, 자동차 제조업체들의 많은 로비와 "소비자의 수요를 무시한 처사"라는 소송으로 인해 철회되었다.
CARB에 의해 설계된 캘리포니아 프로그램은 공기 오염을 줄이는 데 목적이 있었으며, 특별히 전기 자동차의 이용을 촉진하는데 그 목적이 있지는 않았다. 많은 자동차제조업체의 반발로 CARB는 요구사항을 완화하였으며, 2003년부터 무공해차량(ZEV: Zero Emission Vehicle)의 의무 판매를 규정, 업체별 자동차 판매대수에 따라 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 초저공해 가솔린 자동차 등 무공해 차량을 일정 비율 이상 판매 하도록 의무화하고 있다.
일본.
일본에서는 국내 메이커에 의한 전기 자동차의 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 전기 자동차의 필요성을 덜 느끼게 되어 개발을 중지하고 하이브리드 자동차 개발로 전환하였다.
후지중공업과 미쓰비시 자동차는 2005년 8월에 전기 자동차의 개발 계획을 발표하였다. 이 2개 회사가 거의 중지 상태였던 전기 자동차의 개발을 재개하고 있다. 2008년에 들어 닛산-르노 연합이 전기 자동차로 본격 참여 방침을 표명하였고, 도요타도 2010년대 초반에 전기 자동차를 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.
정책.
전기차 전용 번호판을 도입한 국가로는 대한민국(하늘색바탕 검은글씨), 중국, 헝가리, 폴란드(연두바탕 검은글씨), 노르웨이, 독일(맨오른쪽 알파벳E가 추가됨),인도(녹색바탕 흰글씨) ,영국(왼쪽 연두색띠) 등이 있다.