흥미돋 화석연료로 만든 전기로 전기차를 타고다니면 환경에 도움이 될까? (요약ㅇ)

[흥미돋는글]

출처: https://www.fmkorea.com/9339671141

선요약: 네 됩니다.

0. 시작하기 전에

이 글에서 '환경에 도움이 된다'라는 것은 내연기관차에 비해 일반적으로 이산화탄소를 유의미하게 덜 배출한다는 의미이지, 전기차를 산다고 지구가 더 건강해진다거나 탄소를 전혀 배출하지 않는다는 의미가 아닙니다.

애초에 기후문제에 대해 개인이 행동은 자기가 할 수 있는 범위 내에서 실천하는 겁니다. 

탄소를 덜배출하고 싶은 사람이 자가용 대신 대중교통을 타는 것으로 실천할 수도 있고, 차가 꼭 필요한 상황이면 전기차를, 사는 곳에 전기차 충전소가 부족하면 하이브리드차를 탈 수도 있겠죠. 이건 개인의 선택입니다.

1. 전기차 생산은 내연기관차보다 이산화탄소를 더 배출한다.

재미있게도, 생산단계에서는 전기차의 탄소배출량이 내연기관차보다 40% 더 많습니다. 왜냐하면 배터리 생산이 에너지집약적인 공정이거든요. 여기다 배터리 1회 교체를 포함하면 배출량이 더 높아지겠네요.

(일반적으로 전기차 배터리의 수명은 8년 이상)

하지만, 전기차는 주행하면서 배출하는 이산화탄소의 양이 내연기관차보다 적습니다.

전력을 원자력과 재생에너지로만 생산한다면 전기차의 추가배출은 0에 가까울 것이고, 화력발전 비중이 높으면 추가배출이 늘어납니다.

2. 왜 화력발전으로 만든 전기를 써도 전기차가 유리할까?

자동차의 내연기관이 전기모터보다 효율이 훨씬 낮기 때문입니다. 

가솔린 엔진에서는 대부분의 에너지가 열로 버려지고, 동력으로 전환되는 건 고작 20%에 불과합니다. 

그에 비해 전기차의 에너지 효율은 65-70%, 회생제동이 회수하는 에너지를 포함하면 약 90%정도나 됩니다.

여기에 화력발전소에서 화석연료로 발전할 때의 에너지손실을 포함해도 마찬가지예요.
천연가스(LNG) 복합발전소의 에너지 효율은 50-60%나 되거든요.

자동차 엔진이 바퀴를 돌리는 것보다 LNG발전소가 터빈을 돌리는 효율이 훨씬 높은 데에는 다양한 이유가 있답니다.

첫번째로, 가솔린엔진에 비해 화력발전소는 크기와 무게 제약이 사실상 없습니다. 그래서 LNG복합화력발전에서 터빈을 두번 돌리는 식으로 효율을 최대한 쥐어짜낼 수 있습니다.

두번째로, 화력발전소는 가솔린엔진만큼 출력을 급격하게 바꿀 필요가 없습니다. 물론 LNG발전소도 출력을 수시로 조절하지만 가동시간이 30분-1시간정도 단위지, 엔진처럼 초단위로 멈췄다 움직였다 하지는 않아요. 

(내연기관차의 에너지 효율이 가장 낮은 때가 가속과 감속할 때 입니다.)

세번째로, 엔진이든 터빈이든 기계적 에너지전환장치는 일반적으로 규모가 크면 클 수록 에너지효율에서 유리합니다.

3. 전기차는 내연기관차보다 탄소를 얼마나 덜 배출할까?

우리나라는 다양한 발전원을 혼합해서 쓰지만, 화력발전 의존도가 높습니다. 

발전원별로 탄소배출계수를 구체적으로 따지면

-석탄(27%): 820g/kWh

-천연가스(27%): 490g/kWh

-원자력(32%): 12g/kWh

-태양광(6.3%): 45g/kWh

-바이오연료(2.2%): 230g/kWh(종류별로 편차 큼)

종합적으로 탄소배출계수는 2023년도 기준 417, 2025년도 추정치는 382g/kWh가 됩니다

마침 탄소배출 계산해주는 웹사이트가 있어서 계산해본 결과입니다.

(평균운행 15년, 일평균 주행거리 36km, 탄소계수 382, 휘발유차 연비 14km/l, 전기차 전비 5.5km/kWh, 배터리 1회 교체)

해당 조건에서 전기차는 휘발유차 대비 총 이산화탄소를 44% 덜 배출한다는 결과가 나옵니다.

다른 조건이 동일할때, 우리나라의 전기가 LNG도 아니고 100% 석탄으로만 만들어야 전기차와 휘발유차의 탄소배출이 비슷해집니다.

게다가 우리나라가 장기적으로 화력발전(특히 석탄)을 줄이는 대신 원자력, 재생에너지를 확대할 것이고, 수소를 이용한 발전까지 도입계획이 있으니 앞으로 전기차의 탄소배출량은 이보다 더 줄어들 가능성이 큽니다.

궁금하신 분들은 다음 웹사이트에서 직접 시뮬레이션해볼 수 있습니다.

(www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/ev-life-cycle-assessment-calculator)

4. 어떤 경우에 전기차가 특히 친환경적인가?

전기차가 내연기관차에 비해 탄소배출이 더욱 줄어드는 조건은

-총 주행거리가 길다

-고속도로보다 시내운전의 비중이 크다

이 조건에 딱 들어맞는 경우가 바로 시내버스와 택시입니다. 

특히 시내버스는 정류장마다 계속 정차해야하는 특성상 회생제동의 효율이 더 좋은데다가, 

정해진 코스만 다니기 때문에 충전소 문제도 없어서, 전기차의 단점은 최소화하고 장점만을 살릴 수 있습니다.

어디까지나 운전기사들이 페달을 얌전하게 밟아줄 때의 얘기지만요

출처:
http://yaleclimateconnections.org/2024/01/electric-vehicles-use-half-the-energy-of-gas-powered-vehicles/
http://lowcarbonpower.org/region/South_Korea
https://www.fmkorea.com/best/5400195849

https://elements.visualcapitalist.com/life-cycle-emissions-of-electric-hybrid-and-combustion-engine-vehicles/

잘모르니 댓펌)

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비?슷한 사례로 우리가 무궁화호나 화물열차에서 흔히 보는 특대형 디젤기관차도 본문과 비슷하게 전기모터가 효율이 훨씬 좋기 때문에 사실 디젤엔진으로 전기 만들어서 전동기 돌리는 '디젤전기기관차'임 ㅋㅋ (순수 디젤엔진으로 가는 기관차/동차는 전부 퇴역)

거기에 철도는 6칸짜리 무궁화호라 치면 450명이 넘는 승객을 수송할 수 있으니 4~5명 타는 일반적인 전기차에 비해서도 효율은 어마무시한 수준. 디젤전기기관차가 이정도인데 순수 전기로 구동하는 전기동차나 전기기관차면 더더욱 효율이 좋을 수 밖에.

거기에 더해서 도시철도의 경우에는 회생제동 효율이 극대화됩니다.
철도끼리 동기화를 잘 해주면, 감속으로 회수하는 에너지를 출발하는 다른 열차에 바로 송전하면 되니까 배터리도 필요없거든요.
물론 장거리 고속열차에서는 이 장점을 살릴 수 없지만요

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% 말고 절대적인 탄소 배출 양을 보여주는 자료는 없나요? 생산할 때와 운용할 때요

전주기 탄소 배출량은 그림에 나와있는 대로고 (단위:톤)
생산시, 주행시 배출량이 궁금하시면 본문에 써놓은 웹사이트에 들어가서 조건 넣어서 돌리면 결과가 나옵니다
차량 수명, 주행거리는 대한민국 평균값을 썼는데, 어차피 연비같은건 개인차가 클테니 그냥 참고용으로만 생각하시면 될 듯 합니다
(그림의 파란색이 생산시, 보라색이 주행시 배출)

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그럼 하브가 전기차보다 더 친환경 아닌가 그리고 탄소배출만 볼게 아니고 전기차 배터리 리튬이라 만들때 환경오염 장난아니게 할텐데

그거 감안해도 환경오염 덜함
리튬채굴로 인한 오염은 해당 지역에 한정되는데, 탄소배출로 인한 기후변화는 전세계에 영향을 미침

파고들면 실제 연비가 어떻게 될지, 시내주행 비율이 어느정도일지 다 따져야 하는데 그건 불가능하잖아요.
저기 44%라는건 당연히 정확한 수치가 아닙니다

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생산단계에서 추가배출을 상쇄할정도로 타려면 같은 조건에서 몇년을 타야하는지도 계산을 해야 할 것 같은데

본문의 조건대로면 2년정도가 나옵니다

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발전해서 송전할때 손실 변전소에서 손실 충전할때 손실 얼마정도 될까?

우리나라의 송배전 손실은 약 3-4%, 충전시 손실은 10%
근데 충전손실 포함해도, 회생제동으로 회수하는 에너지 고려하면, 전기차효율은 90%가까이 됩니다.
https://yaleclimateconnections.org/2024/01/electric-vehicles-use-half-the-energy-of-gas-powered-vehicles/

[Scythe]

다른 조건이 동일할때, 우리나라의 전기가 LNG도 아니고 100% 석탄으로만 만들어야 전기차와 휘발유차의 탄소배출이 비슷해집니다.

와 이거 궁금했는데 속시원

[벌써2년]

오 기차도 전기사용하는거였네

[뿌까뿌까아]

아하 2년 이상 타면 생산할때 내연기관보다 탄소배출 많은것도 상쇄되는구나

[자저해 자중해 자고해]

오.. 안그래도 전기도 어차피 화석연료로 만드는건데 의미있나 하는 의구심이 늘 들었지만 따로 찾아보진 않았었는데 덕분에 알아가

[멍멍이랑나]

오 첨 알아간다!!!