전기차의 원리 : 정비사가 알려주는 전기차와 일반차량의 차이점

 

안녕하세요 홍달마 입니다. 요즘 환경오염이 심각한 상황이죠. 불과 5년 전만 해도 봄에 황사철에 날리는 황사만 조심하면 웬만하면 맑은 하늘을 볼 수 있었는데 요즘은 4계절 미세먼지가 많은 날이 많습니다. 물론 주원인은 짱깨국에서 날아오는 미세먼지이지만 우리가 평소에 사용하는 화석연료도 큰 비중을 차지하고 있는 것도 사실입니다.

 

그래서 요즘 이슈는 되는 것이 친환경에너지 인데요. 지구에 매장되어있는 화석연료의 양도 한정적이다 보니 이러한 친환경에너지 개발을 필수적으로 요구되는 조건입니다. 요즘 도로를 운행하시다 보면 전기차를 많이 보실 수 있으실 겁니다. 그만큼 전기차 충전소도 많이 생긴 상태고요. 

 

저는 "내연기관 차량은 앞으로 10~15년정도가 한계다"라고 생각하고 있습니다. 그 후에는 전기차의 비중이 내연기관 차량을 앞서 나가게 될 것이고 전기차가 대중화가 될 것입니다. 그렇다면 내연기관 차량과 전기차량의 차이점은 과연 무엇일까요? 제가 아는 지식을 동원하여 한번 소개해드리도록 하겠습니다.

 

전기차들은 대부분 미래지향적인 클러스터를 장착하고 있다.

 

 

■ 전기차와 내연기관 차량의 차이

- 가장큰 차이점이라면 바로 사용하는 연료입니다. 전기 vs 화석연료인데요. 기존의 차량들은 가솔린 경유 LPG를 연소 폭발시켜 피스톤을 움직이고 크랭크축을 움직여 동력을 만들어냅니다. 전기차는 고전압 배터리팩에 저장되어 있는 전기를 차량 엔진룸 안에 있는 모터에 보내어 모터를 구동시키고 그 구동력은 일반차량의 변속기/미션의 역할을 하는 감속기를 통해 바퀴 구동축을 돌려주는 힘을 만들어냅니다.

- 화석연료를 연소시키지 않기 때문에 매연이 발생하지 않습니다. 친환경적이다 라는 말에 걸맞게 앞으로 지구의 대기환경오염을 저감시켜주는 역할을 제대로 할 것이라 생각이 듭니다.

 

전기차는 엔진 대신 모터를 장착하고 있다.

 

■ 전기차의 구조와 원리

- 그렇다면 전기차는 어떠한 원리로 구동이 되는 걸까 궁금증이 생기는 분들이 계시리라 생각합니다. 전기차의 심장 역활을 하는 모터 내부에는 영구자석이 들어가 있는데요. 쉽게 설명해보자면 N극과 S극이 서로 당기고 같은 극성끼리 밀어내는 원리를 이용하여 모터 축에 있는 자석과 모터 내벽에 있는 자석끼리 서로 작용을 할 수 있도록 설계되어있습니다. N S N S N S 나열해놓았다면 밀어주고 당겨주고 밀어주고 당겨주고 이것이 반복이 되면 축이 회전을 하겠지요? 그 회전력을 이용해서 바퀴를 움직이는 힘을 만들어 내는 것입니다. 전기를 통해 자석의 움직임을 극대화시키는 것이고요.

 

- 고전압배터리팩 - 제어기 - 모터 - 감속기 - 드라이프샤프트 - 바퀴 이러한 순서대로 전기와 동력이 움직인다 생각하시면 됩니다. (정확한 명칭과 세부 이동경로는 작성하지 않았습니다.) 

 

- 자동변속기가 없고 감속기라는 것이 장착되어 있습니다. 일반차량의 미션 역할을 수행하지만 차이점이 조금 있습니다. 토크를 증대시켜 고속주행이 가능하도록 하지만 변속기처럼 단수 변화가 없습니다. 실제로 전기차를 운행하시면 일반차량에서 느낄 수 있는 변속 구간의 변속감을 느낄 수 없고 부드럽게 가속이 되는 것을 느끼실 수 있을 것입니다. 테슬라 차량의 제로백 영상을 보더라도 전기차량인데 웬만한 슈퍼카와 맞먹는 속도를 자랑하죠? 이유는 바로 감속기라는 게 장착되어 있기 때문입니다.

 

- 엔진오일이 없어서 관리하기가 편리하다. 5000km~10000km마다 교체해줘야 했던 엔진오일이 없어서 차량 관리 소모비용이나 귀찮음이 없습니다.(물론 정비사들의 밥벌이는 줄어들겠죠..ㅜㅜ) 전기차의 소모부품 생각해보면 굉장히 적습니다. ( 감속기오일, 브레이크오일, 냉각수, 에어컨필터, 타이어, 브레이크오일, 와이퍼, 워셔액 ) 이 정도밖에 없는 것 같은데 이는 굉장히 큰 차이가 날 수 있죠. 10만 킬로를 동일하게 주행한다 해도 오일비용만 거의 100만 원가량이 투입돼야 하는데 전기차를 그런 비용 투입이 필요가 없는 것이죠.

 

- 전기차는 회생제동 이라는 것을 합니다. 제동을 하려고 가속페달에 발을 놓게 되면 가속이 멈추게 되고 돌아가고 있는 바퀴의 회전축에서 생겨나는 회전력을 이용하여 모터를 회전하고 전기를 발전시켜 다시 배터리팩에 전기를 저장하게 됩니다. 이때 소모되는 운동에너지 때문에 브레이크 제동 이외에도 제동력이 발생을 하기 때문에 제동을 더욱 안전하게 할 수 있게 되고 전기도 만들어내고 브레이크 패드의 소모도 줄여줍니다. 이를 전기차의 회생제동이라고 말을 하는데요. 장점만 있을 것 같지만 단점도 있습니다.

 

바로 가속을 멈추고 가속페달을 놓게 되면 차가 뒤로 당기는 듯한 기분 나쁜 느낌이 드는데 이는 전기차를 운행하시면 어쩔 수 없이 느껴지는 운행 감이니 익숙해지셔야 합니다.(하이브리드 차량을 운행하시는 분들도 이 감각을 알고 계시리라 생각합니다.)

 

전기차의 불편함이 사라지려면 배터리 충전에 대한 획기적인 변화가 있어야한다.

 

 

■ 전기차의 가장 큰 문제점 : 배터리

전기차 보급화의 가장 큰 문제점이 뭐라고 생각하시나요? 다들 예상은 하시겠지만 바로 배터리 입니다. 충전시간이 오래 걸리고 완충을 해도 현재 전기차량의 주행거리는 300~400 정도가 한계라고 보시면 됩니다. 서울에서 출발해서 부산 도착까지는 아슬아슬하게 되겠지만 그 이후는 무조건 충전이 필요하다는 이야기입니다.

 

충전시간 또한 문제가 되겠죠. 배터리팩의 수명을 늘리고 안전하게 충전을 하려면 완속충전이 필수입니다. 문제는 시간이죠. 시간은 금이라는 말과 같이 완속 충전을 위해 전기차 충전소를 방문하여 그 시간 동안 차에서 시간을 낭비한다? 굉장히 아깝게 느껴지시리라 생각이 듭니다. 요즘은 급속 충전이 발달하고 있는 추세라 30분 안으로 전기를 굉장히 많이 충전할 수 있지만 그것은 그거대로 비용도 높고 배터리의 수명을 생각하면 마냥 달갑지만은 않죠.

 

사고 또는 고장이 났을시에 수리비용이 굉장히 많이 발생합니다. 이 부분에 대해서도 익히 알고 계시리라 생각합니다. 부품들이 워낙 고가의 부품인 것도 있고 아직까지 전기차를 제대로 정비할 수 있는 정비소와 인력이 양성되지 않은 상황이라 수리공임 또한 굉장히 많이 나오겠죠. 말 그대로 사고 안 나고 고장 안나면 경제적이고 친환경적인 차가 될 수 있겠지만 사람일이란 게 앞날을 알 수가 없으니 내 차에 어떤 문제가 생길지 모르는 게 두렵기만 하죠.

 

지금까지 전기차와 일반차량의 차이점에 대해 한번 알아봤는데, 이정도면 전기차의 기본 개념에 대한 정보는 알아가실 수 있으리라 생각합니다. 저 또한 전기차에 대해 배우고 있는 입장이라 보다 유익한 정보가 있으면 또 공유하고 포스팅하도록 하겠습니다. 감사합니다. 좋은 하루 보내세요!

테슬라/타이칸/아이오닉/쏘울 EV/니로 EV/ 저도 다음 차는 전기차로 갈 것 같습니다.