도로 위를 달리는 수많은 자동차들이 뿜어내는 배기가스는 대기오염의 주범이다. 과거에 사람들이 상상한 ‘미래의 자동차’는 하늘을 나는 차였지만, 현재 우리는 환경을 해치지 않는 차를 필요로 하게 됐다. 현대자동차는 앞으로 버스와 트럭의 새 모델은 수소자동차나 전기자동차만 내놓기로 발표했다. 또, 벤츠는 4년 뒤부터 모든 신차를 전기자동차로 출시하기로 했으며 볼보도 4년 뒤부터 전기자동차와 하이브리드 자동차만 판매하겠다고 선언했다. 세계적인 대기업들의 행보가 눈에 띄는 현 시점, 과연 우리는 친환경차에 대해 얼마나 알고 있을까?

수소자동차

수소자동차는 수소를 연료로 하며 수소연료전지를 통해 전기를 얻어 구동하는 차량을 말한다. 수소자동차의 연료에는 탄소나 다른 불순물이 없다. 따라서 내연기관과 달리 발암물질이나 대량의 탄소가 함유된 배기가스가 나오지 않는다. 수소와 산소가 만나 생성된 물이 배출된다는 특징이 있지만 매우 적은 양이어서 일반적인 도로 환경에서는 문제되지 않을 정도이다.

수소자동차가 환경을 살리는 데 도움이 되는 이유는 이뿐만이 아니다. 수소자동차 내의 수소연료전지 스택을 효율적으로 작동시키려면 미세먼지가 제거된 청정한 공기가 필요하다. 그래서 수소자동차는 공기를 빨아들여 정화한 후 수소연료전지에 사용하고 다시 배기구로 깨끗한 공기를 내보낸다. 쉽게 말해 수소자동차는 공기정화 기능을 수행하는 자동차라 할 수 있다.

이러한 특징을 가진 수소자동차의 장점은 내연기관 차량에 비해 연료비가 저렴하고 출력이 높다는 것이다. 수소의 열량은 동일 중량당 내연기관 연료의 약 3배나 된다. 따라서 전기자동차보다 대체로 긴 주행거리를 제공한다. 또 전기자동차와 비교하면 충전 시간이 매우 짧은 편이다. 현대자동차의 대표적인 수소자동차 모델 ‘넥쏘’는 충전 시간이 5분 내외다.

또한 수소자동차는 충돌, 화재, 충격 시에도 안전할 수 있도록 설계됐다. 긴급한 상황에서는 스택에 수소 공급을 차단하고, 화재나 위험이 인지될 경우 탱크에 있는 수소를 대기로 방출하는 안전장치를 갖추고 있다. ‘넥쏘’의 경우 한국가스안전공사와 영국 교통부 지정 기관, 독일 기술 검사 협회 등 인증 기관으로부터 파열시험, 낙하충격시험, 화염시험, 내화학시험, 총격시험 등 14개 항목에 걸쳐 안전 인증을 받았다.

전기자동차

전기자동차는 전기 공급원으로부터 충전한 전기에너지를 동력원으로 사용하는 자동차이다. 즉 디젤 엔진과 가솔린 엔진 등의 내연기관을 장착한 자동차나, 전동기와 내연기관을 같이 장착한 하이브리드 자동차와는 다르게 순수하게 전기만 사용하여 구동하는 자동차를 의미한다. 내연기관으로 작동하는 일반적인 자동차와는 달리 전기를 이용해 구동력을 얻으므로 매연을 배출하지 않는 것이다.

전기자동차는 내연기관 자동차에 비해 기계 구조가 매우 단순해 비교적 소음이 적게 발생한다는 장점이 있다. 또한 전기자동차는 비교적 고장 요소가 적고 구조가 단순하므로 정비성이 뛰어나다. 내연기관 자동차의 설계 난이도와는 비교도 되지 않을 정도이다. 게다가 마찰이 일어나는 부위도 거의 없어서 소모품도 적게 든다. 일반 자동차는 복잡한 기계 장치들을 원활하게 작동시키기 위해 엔진오일 등의 각종 윤활유가 필요하고, 이러한 유지보수에 드는 시간과 비용은 전부 소비자가 떠맡아야 한다는 사실을 떠올려보면 전기자동차가 가진 장점이 크게 와닿을 것이다.

우리 정부는 친환경 정책에 의거해 전기자동차 구입을 장려하는 여러 정책을 실시하고 있다. 2020년 기준 전기자동차 지원금은 정부 약 800만 원에 지자체 약 500~800만 원을 합한 1300~1600만 원 정도이다.

하이브리드 자동차

하이브리드 자동차는 두 가지 이상의 구동계를 사용하도록 만들어진 자동차이다. 배터리와 전기 모터만으로 구동되는 차는 순수한 전기차이지만, 거기에 기존 방식의 내연기관을 함께 갖추고 있기 때문에 순수하지 못한 전기차 또는 순수하지 못한 내연기관 자동차라는 의미로 하이브리드 자동차라 일컫는다. 하이브리드 자동차는 엔진과 모터의 비율에 따라서 ▲풀 하이브리드 ▲마일드 하이브리드 ▲플러그인 하이브리드 세 종류로 구분된다.

하이브리드 자동차의 가장 큰 장점은 연비가 높고 최대 주행거리가 길다는 것이다. 또한 전기자동차와 마찬가지로 소음이 거의 발생하지 않는다. 현재 현대자동차에서 생산하는 승용차 중 몇몇 대형차를 제외하고는 대부분 하이브리드를 선택할 수 있도록 하고 있다. 따라서 수소자동차나 전기자동차보다 진입장벽이 낮다는 점도 장점으로 꼽을 수 있겠다.

친환경차의 한계

앞서 살펴본 많은 장점들에도 불구하고 친환경차는 여전히 비주류로 ‘특수한 차’ 취급을 받는다. 이는 친환경차가 가진 단점들이 아직까지 해결되지 못하고 남아있기 때문이다.

수소자동차는 연료비가 과하게 비싸다. 미국의 사례를 기준으로 보면 휘발유보다 수소자동차 연료가 3배 정도 비싼 것으로 나타났다. 또한 수소 충전소가 매우 부족하며, 충전소를 짓는 데 드는 건설비도 매우 비싼 편이다. 2021년 현재 미국 전역에 수소자동차 충전소는 겨우 45곳밖에 되지 않는다. 우리나라에는 현재 60군데의 수소 충전소가 있지만 실제로 일반 소비자가 이용할 수 있는 충전소는 이보다 더 적다.

전기자동차는 어떨까. 충전 시간이 길다는 점이 걸린다. 고용량의 축전지를 빠르게 충전하기 위해서는 그만큼 짧은 시간 동안 큰 전력을 투입해야 하는데, 축전지가 받을 수 있는 안전한 충전 전력은 물리적으로 제한되어 있기 때문에 충전 속도 개선에는 한계가 있다. 짧아도 30분, 길면 몇 시간씩 걸리기도 한다. 이는 저장이 어려운 전기 에너지의 기본 특성이기에 시간이 지나 기술이 발전하더라도 기존의 화석 연료나 수소 수준으로 충전 속도가 개선되는 것은 기대하기 힘들다.

하이브리드 자동차는 비싼 가격이 가장 큰 단점이다. 차량 구조가 복잡하기 때문에 장치를 줄여서 원가를 절감하기가 어렵다. 이것이 가격 상승 요인으로 작용한다. 실제로 하이브리드 자동차는 동일한 모델의 내연기관 자동차에 비해 20% 이상 비싼 것으로 알려졌다. 또한 하이브리드 자동차는 기존의 내연기관에 전기 주행을 위한 전기모터, 배터리까지 합쳐진 형태이기에 무게가 만만치 않다. 이렇게 늘어난 무게 때문에 최종적인 연비는 그다지 높아지지 않는다는 지적도 있다.

친환경차가 나아갈 길

이러한 점들로 인해 친환경차를 완전히 대중화하는 것은 미해결된 과제로 남아 있다. 그러나 친환경에 대한 전 세계 사람들의 인식이 변화하고 있기에 친환경차의 시장규모와 판매량은 계속 늘어날 전망이다. 주요 선진국들은 10년에서 30년 이내로 생산되는 모든 자동차를 친환경차로 바꾸겠다는 선언을 했다. 우리나라는 2018년 이후 친환경차의 판매량이 급격히 증가한 것으로 나타났으며 앞으로도 더 가속화될 것으로 전문가들은 예측하고 있다. 이제 친환경차에 주어진 목표는 한 가지이다. 기술 개발을 통해 앞서 언급한 아쉬운 점들을 최대한 보완하고 친환경차가 내연기관 자동차만큼 보편화 될 수 있도록 하는 것. 언젠가는 모든 사람들이 환경을 해치지 않는 자동차를 타고 다니는 날이 올 수 있을까?

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