중학교 [글라이더] 전기차는 정말 친환경적일까요?

[글라이더]

10대 이슈톡 ⑧ <전기차>

전기차는 정말 친환경적일까요?

이정원 지음 | 글라이더 펴냄 | 값 16,800원 | 청소년>공학 | 2024년 4월 25일 발행 | 204쪽 | 신국판 변형 (150×210) | ISBN: 979-11-7041-143-7 (43550)

친환경 자동차라고 알려진 전기차는 정말 친환경 차일까요?

전기차가 가져온 변화로 새로운 시대를 함께 열어요!

친환경의 바람을 타고 우리 곁으로 성큼 다가온 전기차가 정말 친환경 자동차로 거듭나려면 어떻게 해야 될까? 전기차의 핵심인 배터리를 만드는 과정부터 폐배터리 재활용은 물론 전기를 만드는 방법도 친환경적인 발전으로 변환해야 진정한 친환경 차라고 할 수 있다.

이 책은 자동차 전문가인 저자가 전기차의 역사는 물론 구조와 특징들을 청소년이 이해하기 쉽게 풀어냈고, 전기차가 필요한 이유와 앞으로 풀어야 할 숙제들을 현장의 목소리로 기술했다. 엔진 자동차에서 전기차로 변화하면서 우리의 삶이 어떻게 달라질 것인지에 대해서 환경, 경제, 산업 구조 등 다양한 관점에서 살펴보았으며, 진짜 친환경적인 것이 무엇인지? 소비자를 움직이게 하려면 어떤 점을 고려해야 하는지? 서로 부딪히는 가치들을 조율하려면 어떻게 해야 할지에 대한 고민을 전기차와 관련된 주제들로부터 생각해 볼 수 있게 했다.

또한 전기차를 중심으로 다가올 미래에는 어떤 기술과 산업들이 주목받을지를 살펴보고, 이런 도전을 헤쳐 나가기 위해 지금 어떤 준비를 해야 하는지 따뜻한 조언을 담은 이 책은 전기차에 관한 모든 궁금증을 시원하게 풀어 준다.

이 책은,

1)쉽습니다 : 다른 기술 서적에 나오는 어려운 공학적 이야기는 줄이고 일상적인 말로 전기차의 특징들을 이해하기 쉽게 풀어 보았습니다.

2)솔직합니다 : 전기차에 대한 핑크빛 전망만 늘어놓지 않습니다. 전기차가 필요한 이유와 앞으로 풀어야 하는 숙제들을 현직의 경험을 바탕으로 솔직하게 기술했습니다.

3)자동차만 바라보지 않습니다 : 엔진 자동차에서 전기차로 변화하면서 우리의 삶이 어떻게 달라질 것인지에 대해서 환경, 경제, 산업 구조 등 다양한 관점에서 살펴보았습니다.

4)생각해 볼 거리를 줍니다 : 진짜 친환경적인 것이 무엇인지? 사람들을 움직이게 하려면 어떤 점을 고려해야 하는지? 서로 부딪히는 가치들을 조율하려면 어떻게 해야 할지에 대한 고민을 전기차와 관련된 주제들로부터 생각해 볼 수 있게 했습니다.

5)새로운 미래를 바라봅니다 : 전기차를 중심으로 앞으로 다가올 미래에는 어떤 기술과 산업들이 주목받을지를 살펴보고, 이런 도전을 헤쳐 나가기 위해 지금 어떤 준비를 해야 하는지 따뜻한 조언을 담았습니다.

친환경 자동차라고 알려진 전기차는 정말 친환경 차일까요?

전기차가 내연기관차보다 더 친환경적이라고 알려져 있지만, 차량의 제작부터 폐차까지 모든 주기는 물론 전기를 만드는 방법까지 고려하면 이야기는 달라진다.

배터리 제조 과정에서 원자재를 채취하기 위해 광산을 개발하는 과정에서 1차적으로 환경이 파괴되고, 배터리에 사용되는 니켈, 망간, 코발트, 리튬, 흑연 같은 재료들의 채굴과 정제 과정에서 상당량의 온실가스가 배출된다. 또한, 양극과 음극 제작 과정에는 엄청 뜨거운 온도로 제련 과정을 거쳐야 하며, 500㎏에 육박하는 배터리를 제작하고, 운송하고, 자동차 공장에서 생성하는 과정마다 많은 이산화탄소가 발생한다.

가장 큰 문제는 우리가 쓰고 있는 전기 중 절반 이상이 화석 연료를 태워서 만든다데 있다. 결국, 전기차를 타면, 내가 사는 지역에서의 공기는 깨끗해질지 모르지만, 해안가의 화력 발전소에서는 훨씬 많은 양의 화석 연료를 태워서 온실가스를 만들고 있다. 전기차가 진짜 친환경적인 차가 되려면, 전기를 만드는 방법부터 친환경적인 발전으로 변환할 필요가 있다.

내연기관차보다 먼저 세상에 나온 전기차의 등장

전기차는 미래 자동차라는 이미지가 강해서 세상에 나온 지 얼마 안 된 것 같지만, 사실 엔진으로 가는 자동차보다 2년 더 빨리 1884년에 세상에 등장했다. 1900년대 초만 해도 프랑스 파리에서는 소방차를 전기차로 운영했고, 미국 뉴욕에는 전기차 택시가 2천 대나 돌아다녔다. 하지만, 전기차는 무거운 배터리 중량과 긴 충전 시간, 일반 자동차보다 두 배 이상 비싼 가격 때문에 외면받게 되었다. 특히 대형 석유 유전이 개발되고, 석유를 기반으로 한 산업이 급격히 발전하면서 자동차 시장의 주도권은 전기차에서 엔진 자동차로 넘어오며, 전기차는 우리 곁에서 멀어질 것 같았다. 그런데 기후 위기로 어려움을 겪는 요즘, 친환경의 바람을 타고 전기차는 우리 곁으로 화려하게 돌아왔다.

심각한 기후 위기 상황의 대안으로 화려하게 부활한 전기차

온 세상이 기후 위기로 몸살을 앓게 된 원인은 지구 온난화, 그중에서도 이산화탄소의 농도가 증가하고 있기 때문이다. 기후 위기의 주된 요인으로 지목된 온실가스의 배출량을 줄이기 위해 파리 협약 체제(2015년)에서 회원국들은 5년마다 중간 점검을 해 목표를 갱신하기로 합의했다. 이때 전체 이산화탄소 배출량의 1/4을 차지하는 운송 부문을 개선하기 위해 도입된 대표적인 제도가 자동차 회사에서 판매하는 차의 이산화탄소 평균값을 통제하는 기업 평균 연비 규제(CAFE–Corporate Average Fuel Economy)이다. 이 규제로 자동차 회사들은 난감한 상황에 처했다. 연비가 안 좋아서 벌금이 많이 나가는 큰 내연기관차를 파는 대신에 연비가 좋은 하이브리드나 아예 이산화탄소를 내지 않는 전기차를 팔아야 한다. 그래서 자동차 회사들은 앞다투어 전기차 출시에 사활을 걸고 있고, 전 세계 많은 나라에서도 이런 CAFE 규제를 이용해서 자국의 자동차 회사들이 친환경 차를 최대한 도입하게끔 유도하고 있다. 미래를 위해서도 전기차로의 전환이 이제는 선택이 아니라 필수인 셈이다.

전기차가 내연기관차와 다른 점과 전기차가 넘어야 할 과제는?

내연기관차와 전기차와 차이점은 엔진이 모터로, 연료 탱크가 배터리로 바뀌었다는 점이다. 특히 내연기관차에서 엔진이 가장 중요했다면, 전기차의 핵심은 배터리라고 해도 무방하다. 또한 데이터 기기로 새롭게 거듭나는 전기차는, 우리가 스마트폰을 쓰기 시작한 이후로 삶이 바뀌고 그 이전의 삶으로 이제는 돌아갈 수 없듯이, 자동차로 이동하는 삶도 이전과는 달라질 것이다. 이 모든 변화는 바로 자동차가 전기차로 바뀌면서 시작되었다.

이 책은 전기차의 역사와 구조는 물론 충전 등 사용법에 관한 설명과 에너지 관점에서도 여러 가지 대안을 제시했다. 또한 전기차가 다시 등장할 수밖에 없는 이유와 전기차 시대를 살아가는 우리들에게 전기차에 대한 이해와 비전 등을 청소년들이 알기 쉽게 풀어놓았다.

▞ 저자의 말

전기차가 안내할 새로운 미래를 함께 해요!

얼마 전까지만 해도 전기차는 특별한 사람들만 타는 아직은 먼 미래의 자동차로만 여겨졌다. 그러나 테슬라의 성공으로 널리 알려지면서 어느 틈에 전기차는 우리 곁에 성큼 다가왔다. 이제는 주변에서 하늘색 번호판을 달고 달리는 전기차를 쉽게 찾아볼 수 있다.

자동차는 이동을 위한 수단이다. 자동차를 탄다고 해서 차가 어떻게 만들어지고 어떻게 굴러가는지 다 알 필요는 없다. 그저 자동차 회사들이 잘 만들어 놓은 차를 안전하고 편안하게 이용하면 된다. 그러나, 전기차는 조금 다르다. 엔진에서 모터로 힘을 내는 수단이 바뀌었을 뿐이지 차는 그냥 차일뿐이지 않느냐고 치부해 버리기에는 전기차로 바뀌면서 달라지는 것들이 너무 많다.

자동차에 들어가는 부품 수는 절반 가까이 줄어들고, 차를 만드는 일은 더 쉬워진다. 길 위에서 나오는 배기가스는 없어졌지만, 만들고 유지하는 에너지는 더 필요하다. 스마트폰처럼 네트워크에 연결되고 부르면 알아서 오고, 또 알아서 찾아가는 미래 자동차의 모습에 더 가까워지고 있다.

이렇게 전기차가 가져온 변화들은 자동차 엔진을 전공하고 차를 만드는 일을 해 온 저 같은 사람들뿐만 아니라 차로 이동하고, 삶을 함께하는 우리 모두의 삶도 바꾸어 놓고 있다. 눈에 더 자주 보이는 전기차 그 뒤에 숨어 있는 진짜 변화들을 미리 맛보고 앞으로 올 새로운 시대에 대비하고 싶은 분들에게 이 책을 권한다.

▞ 저자 소개 : 이정원

르노코리아 탄소 중립 프로젝트 리더로, 서울대학교에서 기계 공학을 전공하고, 내연기관 연구로 석사 학위를 받았습니다. 2003년에 르노삼성자동차에 입사하여, 20년간 엔진과 자동차 개발 업무를 해 왔습니다. 2018년에 중국에 파견 가서 초소형 전기차 개발 프로젝트를 지휘하고, 복귀 후에는 회사의 탄소 중립 정책을 준비하는 프로젝트를 맡고 있습니다.

중국에서 복귀한 이후 그동안 자동차를 만들면서 쌓은 경험을 바탕으로 자동차와 관련한 글을 쓰기 시작했습니다. 브런치, 아웃스탠딩, 아웃토바인 같은 여러 매체에 기고 중이며, 국민대학교와 한국도서관협회에서 주관하는 10월의 하늘 등에서 전기차와 미래 자동차 산업에 대한 강연 활동도 하고 있습니다. 자동차 산업 현장에서 쌓은 지식과 안목을 대중과 나누고 싶은 바람으로 정확한 정보와 명쾌한 표현을 목표로 글쓰기를 꾸준히 해 나갈 예정입니다.

지은 책으로는 《자동차 연비 구조 교과서》(보누스)가 있습니다.

▞ 책 속으로

정말로 전기로만 모든 자동차가 움직이는 시대가 올지 아직은 확신할 수 없습니다. 다만 한 가지는 확실합니다. 2007년 아이폰이 처음 세상에 소개된 후 이제는 스마트폰 없는 시대를 상상할 수 없듯이, 전기차도 이동의 개념을 바꾸는 중요한 수단으로서 세상을 바꿀 것이라는 사실입니다.

- 8쪽

하지만 전기차가 많이 보급되면 석유 산업이 위축될 수도 있다는 우려를 한 글로벌 정유회사들은 미국 정부를 상대로 로비를 펼쳤습니다. 결국, 사소한 품질 문제를 꼬투리 삼아서 계속 압박을 받자, 2003년 GM은 그동안 출시되었던 모든 EV1 모델을 전량 수거해서 사막에 폐기하는 결정을 내립니다.

- 20~21쪽

이에 도요타는 2019년에 23,740개 달하는 하이브리드 관련 특허를 2030년까지 무상으로 사용할 수 있도록 공개했습니다. 그동안 특허에 막혀서 동력 전달 및 최적점 배분 설계를 하지 못한 경쟁사들에게 길을 열어 준 것입니다. 이런 노력 덕분에 기존의 하이브리드 차량을 출시했거나 꺼렸던 메이커들도 하나둘 시장에 신차를 내놓기 시작했습니다.

- 65~66쪽

엔진으로 운행되는 자동차도 움직이는 데 필요한 에너지가 가득 찬 곳이 있습니다. 바로 연료 탱크죠. 불길이 조금 닿아도 폭발하는 가솔린 연료가 가득 차 있습니다. 사실 화재의 위험이라고 하면 폭발의 가능성이 있는 유류 물질을 가득 싣고 다니면서 1분에도 천 번 이상 폭발을 만들어 내면서 뜨거운 배기가스를 내놓는 엔진 자동차가 불이 날 수 있는 조건에 더 가깝습니다.

- 103~104쪽

반면 전고체 배터리는 구조적으로 단단하고 안정적이어서 관련된 부품들을 줄이고 더 간결하게 설계할 수 있습니다. 음극과 양극 간의 간격이 짧아지면서 전고체 배터리는 추위에도 성능 저하가 거의 없습니다. 그리고 부피가 반 정도로 줄어들어서 자동차의 같은 공간에 넣을 수 있는 셀의 수가 그만큼 더 늘어나게 됩니다. 즉 한번 충전하면 갈 수 있는 거리가 지금의 500㎞에서 두 배 가까이 늘어날 수 있다는 뜻입니다.

- 124쪽

그래서 친환경 발전이 늘어나면 늘어날수록 남아도는 전기에너지를 저장하는 방법에 관한 연구도 더 활발히 이루어질 겁니다. 대표적인 예로 폐배터리를 재사용하는 ESS가 있습니다. 생산은 되지만 찾는 수요는 적어 상대적으로 저렴한 심야 전기나 태양광 등으로 자체 생산한 전기를 충전해 두었다가 필요할 때 사용하는 전기 저장 설비가 보편화될 겁니다.

- 147~148쪽

▞ 차례

들어가며

1장. 지금은 전기차 시대

1. 지금은 전기차 시대

세계에서 가장 가치 있는 자동차 회사는 어디일까요?

엔진보다 전기차가 먼저였습니다

잠시 돌아왔지만, 금세 사라져 버립니다

친환경의 바람을 타고 꽃길을 걷고 있습니다

[똑똑이 아이템 1] 전기차 세상, 어디가 1등인가요?

2. 이산화탄소를 줄여야 해요!

진짜 위기라고요, 위기!

차도 연비 좋은 차를 만들어야 하는데……

전기차를 팔아야 장사를 할 수 있습니다

친환경 차를 선택하도록 유도하는 정책들

[똑똑이 아이템 2] 기후 위기를 막기 위해 우리는 무엇을 할 수 있을까요?

3. 미래 자동차에서 전기차를 빼놓을 수 없지!

멋진 영화 속의 자동차를 떠 올려 봅시다

자동차가 스스로 달리는 일은 쉽지 않습니다

미래 자동차의 조건 C.A.S.E

전기차는 필수라니까요, 필수!

[똑똑이 아이템 3] 전 세계 어디서든 연결되는 자동차를 꿈꾸는 테슬라

2장. 기존 차들과 전혀 다른 전기차만의 특징

1. 하이브리드, 누구냐 넌?

전기차로 넘어가는 징검다리, 하이브리드

전기차에 한 걸음 더 다가간 플러그인 하이브리드

모터로만 주행하는 순수 전기차

[똑똑이 아이템 4] 특허를 공개해서 시장을 넓힌 도요타 자동차

2. 전기차는 뭐가 달라요?

자동차의 기본 구조

엔진이 모터로, 연료 탱크가 배터리로

배터리가 더 중요해졌습니다

[똑똑이 아이템 5] 전기 모터와 엔진 중에 어떤게 더 효율이 좋을까요?

3. 전기차의 핵심, 배터리

모터보다 배터리라니까요

핸드폰 배터리랑 비슷한데, 좀 큽니다

자동차 구조도 배터리에 맞춰서 싹 바뀌었습니다

[똑똑이 아이템 6] 가성비냐 성능이냐, 희비가 엇갈리는 배터리 산업

3장. 전기차가 넘어야 할 숙제

1. 아직은 너무 비싼 전기차

자동차는 돈 먹는 하마

전기차 유지비가 저렴하다고 하던데……

전기차를 사는 부담을 줄이기 위한 노력

가격이 더 내려가야 합니다

2. 전기차, 위험하지는 않나요?

한번 불나면 엄청 위험하다던데……

연소가 일어나는 엔진이 더 뜨겁습니다

에너지로 가득 찬 배터리가 문제야

전기차를 더 안전하게 만들기 위한 노력

[똑똑이 아이템 7] 전기차 화재를 피하려면

3. 충전하기가 이렇게 힘들어서야

방전될까 봐 조마조마한 전기차

일단 충전하기 편하게 만들어 봅시다

한번 충전해도 더 멀리 갈수 있도록

[똑똑이 아이템 8] 충전 속도 따라, 나라마다 다른 전기차 충전기

4장. 전기차가 진짜 친환경적일까요?

1. 길 위에서 내보내는 배기가스가 다가 아니래요

보이는 것이 다가 아닙니다

만드는데 에너지가 더 필요합니다

재사용하고 재활용하면 줄일 수 있습니다

2. 전기차가 진짜 친환경 자동차가 되기 위한 조건

전기차가 쓰는 전기는 어떻게 만드나요?

우리나라에서 친환경 발전하기는 너무 비쌉니다

그래도 미래에는 친환경 발전으로 가야 합니다

[똑똑이 아이템 9] 우리는 친환경 전기만 사용하는 기업입니다–RE100

3. 전기차랑 수소는 무슨 관계야?

물로 가는 자동차는 없습니다

전기가 우유라면 수소는 치즈

수소연료전지차를 찾아보기 어려운 이유

수소 경제, 느리지만 반드시 올 미래

5장. 전기차의 미래

1. 전 세계는 지금 전기차 자원 전쟁 중

자동차도 재료가 있어야 만듭니다

미·중 갈등으로 차 만들기가 어려워졌어요

다 쓴 배터리에서 해결책을 찾아 봅시다

2. 그럼 지금 타는 내연기관 차들은 다 사라지나요?

모든 차를 전기차로 만드는 건 불가능합니다

전기로 만든 새로운 연료, 이퓨얼

이퓨얼로 엔진 자동차에 새 생명을

[똑똑이 아이템 10] 석유가 진짜 고갈되는 문제를 해결한 셰일 가스

3. 전기차는 새로운 자동차 시대를 여는 문입니다

전기차로 가면서 자동차 만들기가 더 쉬워졌습니다

차야? 스마트폰이야?

데이터 기기로 새롭게 태어나고 있는 자동차

맺음말

참고 문헌