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| 전기자동차 제조사 테슬라의 차량 라인업[1] |
1. 개요2. 역사3. 장점
3.1. 높은 토크, 고효율, 저공해
4. 단점5. 동력 공급 방법6. 전기 이륜자동차7. 논란8. 향후 전망9. 전기차 목록10. 여담11. 참고 문서12. 둘러보기3.1.1. 정지시 필요가 없는 공회전
3.2. 적은 소음, 진동3.3. 간단한 차량 설계3.4. 주행 외 배터리 활용3.5. 저렴한 유지비, 간편한 유지 보수[clearfix]
1. 개요
내연기관 대신 전기 공급원으로부터 충전받은 전기 에너지를 동력원(動源)으로 사용하는 자동차.[2]2. 역사
| 1881년 프랑스 발명가 귀스타브 트루베가 발명한 최초의 충전식 전기차 '삼륜차' |
전기자동차는 이때 당시 소소한 인기를 얻었다. 기술 한계상 '시끄럽고 더럽다'라는 인식이 있었던 당시의 내연기관 차량들과 다르게 전기차는 나올 때부터 조용한 차량이었고, 특히 시동 과정에서 불편이 적다는 것이 큰 메리트로 작용했다. 아침에 출발하는 데 불 지피고 물 끓이느라 45분이나 걸렸던 증기자동차와, 시동을 걸기 위해 크랭크를 돌려야 하고 복잡한 기어 변속이 필요한 휘발유 자동차에 비해선 운전하기가 편리하여 내연기관 차량의 대안으로 주목받은 것이다. 처음엔 부유층 여성들을 대상으로 조금씩 팔리다 나중엔 뉴욕과 파리 등에 전기 택시가 대규모 도입되는 등 이때까지만 해도 내연기관 차량과의 판매 편차가 심하게 벌어지진 않았다. 19세기에서 20세기로 바뀔 무렵에는 이미 미국 도로를 달리는 모든 자동차의 1/3 이상이 전기자동차였을 정도. 특히 1911년엔 오늘날에도 남아 있는 미국의 자동차 기업인 GMC가 전기 트럭을 내놓게 되는데, 자동차라는 물건의 판매 대수 자체가 절대적으로 적었던 시절임에도 누적 판매량이 682대에 달했다.
그러나 당시의 전기자동차는 기술적인 한계로 인해 일정 수준 이상으론 성능 향상이 지지부진했고 점점 한계에 봉착한다. 가장 큰 문제는 배터리의 성능 부족이었다. 단위 부피당 용량이 적고 중량이 무거운 데다 충전 속도도 느렸다. 배터리를 충전할 수 있는 전력 기반 시설도 부족했다. 그래서 판매량이 늘어날수록 비싼 가격, 심하게 무거운 배터리, 너무 긴 충전 시간, 짧은 주행거리 등의 문제도 대두되기 시작했다. 결정적으로, 전기자동차가 비판에 휩싸인 사이에 내연기관 자동차들이 지속적인 개량을 통해 급속도로 치고 올라왔다. 1908년, 포드 모델 T와 같은 대량 생산 내연기관 자동차가 등장하며 전기자동차와의 가격 격차를 더 벌렸고, 1912년엔 캐딜락이 전기 스타터를 최초로 개발/도입하며 당시 내연기관 자동차 운전의 가장 불쾌한 측면 중 하나를 제거함으로써 전기자동차 수요를 내연기관으로 일부 끌어들이는 데 성공한다. 여기에 더해 도로 여건까지 나아지며 먼 거리를 이동할 때 열차가 아닌 차를 타고 싶은 욕구가 늘어나게 되는데, 텍사스에서 석유가 나오면서 경제성이 생기게 됐으며 석유라는 압도적인 성능의 연료를 등에 업고 빠르게 향상되는 내연기관을 쫓아가기에는 당시의 전기전자공학이 충분히 성숙하지 못했다. 결국 전기자동차는 경쟁력을 잃고 시장에서 사라졌다가 1990년 이후 내연기관 차량의 환경 문제가 대두될 때쯤에나 다시 주목받게 되었다.[3]
현대적인 의미의 전기자동차는 2005년 이후부터 본격적으로 개발이 이루어지기 시작했는데, 21세기의 눈부시게 향상된 전력 전자 기술과 우수한 반도체 등의 첨단 기술에 힘입어 내연기관 차량이 100년에 걸쳐 쌓아 올린 내연기관의 성능을 고작 10년도 안 돼서 쫓아오는 데 성공했다.[4] 전기자동차는 더 이상 시기상조의 영역에 있지 않으며, 이에 따라 세계 전기자동차 시장이 급격히 성장하고 있고 전기자동차를 위한 전력 인프라가 구축되고 있다. 물론 친환경 차량이라는 명목하에 탄소중립이 실현되지는 못했다는 점에서는 시기상조라 볼 수도 있지만, 여기서는 짧은 개발 기간 대비 성능이 많이 발전했다는 의미이다.
전기차가 단 10년 만에 급격한 성장을 이룬 데에는 2012년 출시된 테슬라 모델 S의 대성공이 큰 공헌을 했다. 당시 전기차라 해봐야 주행거리가 100을 겨우 넘기는 소형 전기차밖에 없는 상황이라 발표 당시만 해도 비웃음거리였으나, 뚜껑을 열어보니 내연기관차보다 더 빠른 무시무시한 성능이란 게 밝혀지며 그야말로 자동차 시장의 판도를 완전히 뒤바꿔버렸다. 이로 인해 모델 S는 자동차 역사를 바꾼 몇 안 되는 자동차 중 하나로 인정받아 여러 매체에서 최고의 자동차 중 하나로 선정받았다. 기존의 전기차는 90년대부터 본격적으로 연구되었다지만, 어디까지나 실험용, 연구용 딱지를 떼지는 못했고, 판매하는 차종도 주류는 아니었다. 기존의 전기차는 시장 경쟁력을 가지지 못했으며, 제조사들의 관심에도 뒷전이었다. 이는 테슬라 이전과 이후의 전기차 디자인을 보더라도 알 수 있다. 테슬라 이전에는 기존 차체를 재이용하거나 새로 만들더라도 디자인 감각은 떨어지는 물건들이 다수였으나, 테슬라 이후엔 본격적으로 세련된 자동차들이 나오기 시작하며 기존 브랜드도 진지하게 판매용으로 만든 차량들을 제조하기 시작했다. 이후 테슬라는 단순히 전기차 시대를 개막한 것에 그치지 않고 꾸준히 차를 개선하며 판매량은 물론 현재 자동차 중에서도 세 손가락 안에 꼽히는 극강의 성능을 자랑하는 자동차로 여전히 군림하고 있고, 충전소를 비롯한 기반 시설 구축에도 많은 투자를 하고 있다.
e-Fuel과 바이오 에탄올 등 탄소중립에 가까운 대체 연료가 등장하면서 내연기관에 규제 등 압박을 가할 가능성이 크기 때문에 기존 내연기관 자동차 회사들도 전기차 양산 계획을 가지고 있다.
3. 장점
3.1. 높은 토크, 고효율, 저공해
내연기관의 엔진은 구동력 변화를 위해 변속기, 샤프트, 디퍼런셜 등 각종 추가 장치들이 붙기 때문에 엔진이 만드는 힘에서 필연적으로 손해 보는 힘이 발생한다. 하지만 전기차는 모터드라이버를 통하여 PWM제어를 통해 동력의 손실을 최소화하여 전달이 가능하다. 이 때문에 내연기관의 차량에 비해 큰 기동 토크를 가지고 있어서 가속력이 좋고 언덕을 잘 오르며 소모되는 전력도 상대적으로 매우 적은 편이다. 아예 모터를 바퀴에 직접 연결한 모터 직결식은 동력 효율이 거의 100%에 근접한다.출력 상승에 유리하기도 하다. 이미 전기 기관의 도입이 적극적으로 도입된 철도 차량의 경우, 전기기관차들은 비슷한 체급의 디젤기관차보다 2~3배 이상의 출력을 발생시킬 수 있다.
게다가 회생제동을 사용하기 때문에 감속 시 에너지 소모만이 일어나는 내연기관에 비해 제동에서 사라지는 에너지가 압도적으로 적다. 원 페달 드라이빙에 익숙해져야 한다는 난점이 있긴 하나 익숙해지면 문제없다. 원 페달 드라이빙의 난해함은 단점이 아니라 차이점으로 보는 게 중론이다.[5]
따라서 가속과 감속이 자주 일어나는 도심 저속 주행에서의 효율이 매우 높다. 하이브리드 자동차도 이러한 전기 모터의 장점을 활용하여 연비를 높인 것이지만, 모터 출력의 한계로 조금만 엑셀을 강하게 밟거나 언덕을 오를 때면 바로 엔진이 작동하는 반면 전기차는 고속에서도 가속력이 뛰어나 내연기관은 엄두도 못 내는 압도적인 제로백 성능을 자랑한다.[6] 높은 토크에 비해 최고속도가 내연기관에 비해 낮다는 단점은 있으나 일상 주행에서 최고속을 찍으면서 달릴 일은 거의 없기 때문에 가속력을 이용한 긴급 회피에는 전기차가 훨씬 유리하다.
또한 연소로 인해 작동되므로 필연적으로 배기가스가 발생할 수 밖에 없는 내연기관차와 달리 전기차는 작동할 때 별도의 배기가스가 발생하지 않으므로 내연기관에 비해 작동시에 대기 오염을 적게 일으킨다는 장점이 있다. 또한 그로인해 별도의 배기가스 처리 장치를 필요로 하지 않기 때문에 구조가 간단하고 따라서 내구성도 내연기관차에 비해 뛰어나다.
그런데 이 부분이 승차감에 다른 형태로 악영향을 끼치기도 한다. 급가속과 회생제동을 통한 급정지에 용이한 부분이 전기택시나 전기 버스와 같은 대중교통에서는 오히려 승객들에게 불편함을 가져다 준다. 전기버스를 탑승하면 멀미가 더 심하게 자주 일어난다는 불만은 언론에서도 자주 다루고 있다. # 대중교통의 운행 과정에서 급가속과 급정지가 빈번하고 이 떄문에 승객들이 불편해하는 것은 어제오늘 일이 아니지만, 전기자동차는 그 특성상 승차감에 더 크게 작용한다는 것.
3.1.1. 정지시 필요가 없는 공회전
내연기관은 정차시 항상 최소한의 엔진 RPM으로 동작하여야 하며, 따라서 지속적으로 연료가 소모된다. 정차 시 엔진을 끄고 가속 시 엔진 스타터를 이용하여 가속하는 스탑 앤 고 기능은 큰 진동을 유발하여 사용자의 불쾌감을 유발한다.# 이 때문에 해당 옵션을 선택하지 않는 운전자도 많고, 버스조차 2010년 초에 도입됐다가 현재는 이 옵션을 사용하는 버스를 찾기가 힘들다.반면 전기차는 정지 시에 반도체의 손실이 발생하는 스위칭을 하지 않아, 거의 에너지 소모는 없다. 따라서 신호등, 혼잡 등의 이유로 정차가 잦은 도심 주행에 효율적인 주행이 가능하며, 모터 주행의 장점을 이용하여 내연기관에 모터가 융합된 하이브리드 차량이 생산되고 있다.
3.2. 적은 소음, 진동
전동기는 내연기관에 비해 기계적인 구조가 매우 단순하고 구동하는 과정에서 폭발이 발생하지 않기 때문에[7] 비교적 적은 소음으로 주행할 수 있다. 전기로 운행하는 지하철과 경유 기관차의 소음이 얼마나 차이가 나는지를 비교해 보면 좋을 것이다. 너무 소음이 없다 보니 주변에서 차량이 접근하더라도 보행자가 눈치채기 어려워 사고 위험성이 높아질 정도다. 그래서 세계 각국에서는 스피커를 달아서 저속[8]에서 가상 주행음을 내도록 되어 있다. 자세한 내용은 가상 엔진 사운드 참조.적은 소음은 대중교통에게 매우 유리한 특성인데 특히 버스 같은 경우엔 골목에 들어가기도 하고 주택 바로 옆을 지나가는 경우가 많다는 점을 상기해야 할 것이다. 차도 근처에 사는 사람들은 알겠지만 내연기관 버스의 소음은 대형차량 엔진 특유의 큰 저주파음이기에 감쇠도 잘 안된다. 유리창을 뚫고 들어오는 건 기본이고 심하면 기관차 수준으로 나는 경우도 있기에 이런 소음공해를 줄이는 데 있어서는 전기차가 압도적이다.
고속에서는 아무래도 실내 방음이 잘 된 내연기관 차량도 많고 바람이나 노면 소음이 워낙 크다 보니 큰 차이를 못 느끼기도 하는데 차이를 못 느껴도 이상한 건 아니다. 전기자동차도 엔진만 전동기로 바꾼 거지 결국 바퀴 달린 자동차이므로 이런 차량 외적인 소음의 억제는 전기자동차에게도 똑같이 주어지는 숙제다.[9] 디젤 엔진을 장착한 버스나 SUV 차량은 디젤엔진의 높은 토크와 더불어 큰 진동으로 인해 피로도가 운전 시 피로도가 상승하는 데 반해 전기차는 고유의 진동으로 인한 피도로 상승이 없다.#
이것 때문에 전기자동차를 싫어하는 사람도 있다고 한다. 엔진음이나 배기음이 없어 차를 모는 맛이 안 난다는 게 이유다. 마치 스마트폰에서는 물리키보드 느낌이 안 난다고 불만 있던 이유와 유사하다. 비슷한 이유로, 전기자동차 경주 대회인 포뮬러 E에 대해서도 "소음이 적어서 흥미가 떨어질 수 있다."라며 회의적인 주장들이 나온 적이 있다. 다만 이 정도면 사람들이 일반적으로 느끼는 차종의 장단점과는 별개로 자신만의 장단점 기준이 확고한 마니아들일 것이므로 논외다.
3.3. 간단한 차량 설계
전기자동차는 상대적으로 동력 변환 효율이 우수하며 공간은 훨씬 적게 쓸 수 있으므로 설계가 매우 자유로운 편이다. 게다가 모터는 엔진보다 훨씬 간단한 구조이면서도 토크 특성까지 훨씬 더 우수하다. 엔진보다 단순한 모터 특성으로 인해 모터는 개발할 필요 없이 손쉽게 사다 쓰면 되고 자동차 설계도 간단해 진다. 모터 토크 특성이 좋아서 변속기가 필요없으므로 이 또한 설계가 간단해지는 요인이다. 오일 필터나 타이밍 벨트 같은 부수적인 것도 다 필요 없어진다. 따라서 대폭 설계가 간단해진다.제조사에 따라서는 아예 엔진이 들어가던 보닛에 트렁크마냥 수납 공간을 추가하거나 안전 장치, 혹은 차체 강성의 추가 확보 등등 기존 내연기관 자동차에 비해 파격적인 설계를 내놓고 있다. 저상버스같이 높은 설계 난이도를 가지는 차량의 경우에도 엔진 룸과 각종 동력 전달 부품이 생략됨으로 인해 더 나은 설계를 할 수 있을 것이다. 또한 모터는 구동축에 직접 박아서 기계 손실마저 최소화할 수 있고 출력이 더 필요하면 심플하게 더 갖다 붙이면 돼서 전동기를 2개 이상 넣는 경우도 흔하다. 아예 바퀴 한쪽에 모터 하나씩 리비안 모터 4개를 달아서 탱크턴이 가능한 차량을 구현하기도 한다.
전기자동차는 고효율 특성에 의해 배터리와 인버터 이외엔 많은 냉각을 필요로 하지 않아서 내연기관에게는 필수인 전면 라디에이터 그릴을 가질 필요가 없다. 이는 테슬라 차량들의 디자인에 반영되어 있다.
게다가 내연기관은 갈수록 각국 정부의 환경 규제가 강화되고 있는데 차를 팔려면 소비자의 기대치를 충족시킬 만한 연비와 성능은 달성해야 하므로 갈수록 내연기관의 구조가 복잡해지고 있다. 이로 인해 엔진 설계와 제조 기술이 아무리 뛰어나다 해도 배기가스 정화를 위한 부품이 많아지는 것은 어쩔 수가 없어서 점점 설계가 어려워지고 있고 친환경 정책의 압박으로 인해 디젤차량의 경우 DPF나 요소수 등의 유지 보수 비용도 점점 추가되어왔다. 전기차 운행은 기본적으로 배기가스가 발생하지 않다 보니 이런 어려움이 애초에 없다.
3.4. 주행 외 배터리 활용
현대 코나 일렉트릭과 기아 니로 EV의 유틸리티 모드, 테슬라 차량의 캠핑 모드와 애견 모드가 이를 대표한다. 내연기관 자동차는 애당초 자동차 배터리 자체가 시동 및 내부 전자 장비 외의 전원으로 쓰기에는 적합한 사양이 아니며 그나마도 지속 공급을 전제로 하지 않았다. 때문에 생각외로 용량이 작으므로 엔진을 켜지 않으면 순식간에 방전되기 십상이다. 또한 그 큰 엔진을 고작 2~3마력(2kW)짜리 알터네이터 돌리겠다고 하루종일 공회전을 돌리기엔 연료 효율도 좋지 못하고 매연과 소음을 감당할 수가 없으니 이마저도 쉽지 않다. 특히 여름철 에어컨이나 겨울철 히터[10] 기능을 시동을 걸지 않고 사용이 가능하다는 게 상당한 장점. 반면 하이브리드를 포함한 내연기관 차량은 결국 엔진이 돌아야 공조가 돌아가니 도심 내 공회전 문제 및 엔진 진동이 꽤나 거슬린다.반면 전기자동차는 애초에 대용량 배터리를 기본으로 들고 있고 배터리들의 출력전압이 대부분 상용 전원보다 높다 보니 공회전과 매연 걱정 없이 대형 가전제품도 돌릴 수 있을 만큼 넉넉한 220V 60Hz를 손쉽게 구현할 수 있다. 덕분에 전기자동차들은 큰 어려움 없이 거대한 보조배터리의 역할을 수행할 수 있다. 루시드가 양방향 충전을 지원한다고 하며, 현대차 그룹도 V2G(Vehicle to Grid)를 도입한다고 한다.
3.5. 저렴한 유지비, 간편한 유지 보수
내연 기관의 복잡한 엔진과 달리 모터는 구조가 간단하고, 부품이 적으며 폭발으로 인해 발생되는 힘으로 작동되는 것이 아니라 전기에너지로 작동되므로 고장의 위험이 적어 유지 보수 비용이 적게 든다. 전기차의 보닛에 공간이 남아도는 것이 그 증거다. 덕분에 내연기관차에 비해 교체해야 할 소모품이 매우 적어 정비비가 저렴하다.일단 가장 빈번한 유지 보수인 엔진 오일과 오일 필터의 교환이 없다. 흡배기가 없으므로 흡기 필터의 교환 및 경유의 요소수를 포함한 배기 관련 관리도, 휘발유에 해당되는 엔진 플러그 및 코일 교환도 불필요하다. 변속기가 없기에 클러치 패드 교환도 없다. 물론 팬 벨트, 개스킷, 캠 체인 등의 교환도 없다. 냉각 계통도 내연기관에 비해 훨씬 단순하다. 브레이크액, 에어컨 필터, 워셔액, 타이어 관리는 내연차와 동일하며 전기차에 추가되는 것은 감속기 오일뿐이다.[11] 오죽하면 전기차가 보급되면 자동차 정비업계가 망한다는 소리까지 들릴 정도로 유지 보수를 할 필요가 거의 없다.# 거기에 대부분 전기차는 등화류가 대부분 주행거리를 조금이라도 더 확보하고 더 뛰어난 시인성을 갖기 위해 전조등을 포함한 외부의 모든 등화류가 LED로 장착 되는 경우가 다수여서, 전구류를 교환한 일도 많지 않다.
게다가, 전기차는 회생제동을 적극적으로 활용하기 때문에 제동 관련 소모품(특히 브레이크 패드)의 교환 주기가 매우 길다. 특히나 회생 제동 브레이크를 잘만 쓴다면 브레이크 패드를 교체하지 않고 반영구적으로 사용할 수 있다는 말까지 나오기도 한다.#
또한 같은 거리를 주행하는 것을 비교해 볼때, 한국의 경우 전기차가 내연기관차보다 비교적 저렴한 비용으로 주행할 수 있다.[12]
배터리 교체로 인한 유지 보수의 조삼모사를 걱정하는 경우도 있으나, 보통은 사고가 나지 않는 한 폐차할 때까지 배터리를 교체하지 않는다. 사고로 배터리가 파손되면 손해가 크므로 보험료가 비싸다는 단점이 있으나, 차량 가액을 기준으로 환산하면 특별히 비싼 편도 아니다. 즉 그냥 차가 비싸니 보험료가 비싼 것이고, 배터리라는 부품의 존재로 인해 손해 보는 개념은 아닌 것이다.
결론적으로 전기차라고 아무런 유지 보수 없이 장기간 운용할 수 있는 것은 아니지만, 적어도 내연기관 차에 비하면 훨씬 쉽고 간단하며 비용적으로 상당히 절감 되기 때문에 유지비 면에서는 전기차가 내연기관 차량에 비해 장점이 상당히 크다.
다만 고장 요인이 적은 것도 팩트고 고장 자체가 잘 안 나는 것도 팩트이긴 하나 일단 어디든 고장이 나게 되면 큰 수리를 필요로 한다는 약점도 있다. 기존의 내연기관 차량들은 많은 정비와 소모품 교체를 필요로 하므로 설계 단계에서부터 이러한 정비성도 고려한다. 반면 전기차는 구동 파트가 어지간한 정비소 수준에서는 손을 대기 어려운 전기 전자 부속이기에 통짜 교체밖에 답이 없다. 이런 부품들은 적게는 300만 원에서 많게는 수천만 원까지도 청구되는 경우가 있는데, 실제로 이 문제로 인해 현대 코나 EV나 니로 EV 2022년식 이전 모델들에서는 리콜을 하기도 했다. 하지만 리콜을 받았음에도 여전히 동일한 문제를 겪는 사례들도 커뮤니티를 통해 보고되고 있어, 주요 부품들의 보증이 끝나는 16만 킬로를 전후하여 가솔린 차 대비 감가상각이 많이 발생하는 모습을 볼 수 있다.
4. 단점
아래 언급된 문제는 배터리를 장착한 전기차의 문제를 말한다. 연료전지를 이용한 차량은 해당 문서 참조.4.1. 화재 위험성 논란
4.2. 부족한 인프라와 느린 충전 속도
현재 전기차의 가장 큰 단점. 내연기관 차량은 그 역사가 거의 한 세기에 달하기 때문에 자동차가 배급되는 나라라면 흔하게 주유소를 찾을 수 있고, 하다못해 연료통을 들고 다녀 즉석으로 채운다는 방법도 가능하다. 그에 비해 전기차 충전소는 전기자동차의 보급이 이제 막 시작된지라 영미권과 국내 통틀어 아직 시설이 부족한 편이며, 연료가 완전히 바닥나더라도 노래 한 곡이면 연료가 완전히 보충되는 내연기관 차량에 비해 급속 충전이더라도 완전히 충전시키려면 최소 수십 분은 바라봐야 하는 전기차 특성상 급할 때 빨리 충전하고 가는 건 안 된다. 콘센트 연결형 충전기가 있지만 속도가 매우 느리다. 200km 내외인 초기 전기차조차 충전 시간이 약 30시간이다.또한 단독 주택에서는 집에 충전 인프라를 구축이 가능하지만, 아파트로 대표되는 공동주택이 많은 대한민국에서는 보통 주차장에 전기차 충전소의 수가 한정되어 있기 때문에 서로서로 눈치 싸움 해야 하는 것도 단점. 최근에는 괜찮아졌지만 전기차가 막 보급되었을 시점에는 일반 차량도 전기차 충전소에 주차하는 일도 비일비재했고, 몇몇 개념 없는 차주들이 혼자서 20분 넘게 충전하다가 싸움까지 나는 판국이라 부족한 인프라가 전기차 입문에 발목을 잡고 있다. 아파트 우선 주차제 확대로 주차 부족에 따른 불만을 가라앉히려는 노력도 하고 있긴 하다.
더군다나 가장 큰 문제는 바로 충전소의 회전율. 하필이면 수도권 과밀화가 매우 심각한 수준인 한국에서 주차할 공간도 마땅치 않은 마당에 충전소가 설치됐고 장시간 주차도 가능한 곳이 얼마나 되겠는가?[13] 현재는 아직 전기차 보급률이 전체에서 1.8% 되는 수준이기에 어찌저찌 감당은 되지만 이 비율이 2배로만 늘어나도 수도권에서는 거의 3~4배 늘어난 수준으로 체감이 될 것이며 제때 이용할 수 있는 충전 시설들이 줄어들게 될 것이다.
참고로 대한민국은 전 세계 기준으로 충전기 보급이 매우 빠른 편이다. # 이와 관련해서는 보급이 빠르니 시간이 지나면 문제가 해결될 것이라는 견해와, 이렇게 빠른데도 문제가 없어지지 않으니 문제 해결이 요원하다는 의견이 대립하고 있다.
4.3. 높은 무게로 인한 부작용
타이어의 마모도 심각한데, 급 가속과 무게의 영향으로 타이어의 교환 페이스가 가솔린차의 배 이상이라는 보고도 있다. 수리 전문점 'EV Garage Miami' 주임 기사인 Jonathan Sanchez씨가 The Miami Herald에 밝힌 바에 따르면, 전기차 관련 상담에서 가장 많은 것은 타이어에 관한 안건이라고 한다.#타이어 교환의 빈도에 대해서는 내연기관 자동차의 4분의 1~5분의 1에 상당하는 8,000~1만마일(약 1.3~1.6만 km)로 타이어 교환이 필요한 케이스도 드물지 않다라는 증언도 있으며, 이 타이어 교환에 1,400~1,500달러(약 200만 원)가 필요하기 때문에 금전적으로도 부담이 크다.
CBS 보도에 따르면 "보통 승용차로 비교하면 전기차는 가솔린 차량보다 500~800파운드(약 227~363kg) 무겁고, SUV나 트럭으로 비교하면 수천 파운드(약 1000kg 이상)도 무겁다"라고 하며, 게다가 전기차는 발진 속도도 빠르기 때문에 타이어에는 큰 부담이 된다고 한다.
허나, 이건 난폭한 운전 습관을 가진 개인 문제에 불과하다는 의견이 있는데 타이어 교체 주기인 40,000~60,000km까지 문제 없이 타고 다니는 차주들이 대부분이다. 실제로 해당 뉴스를 접한 전기차 차주들은 "이게 무슨 소리?"라며 황당해하는 게 전부다.
기계식 주차장에 중형은 1,850kg, 대형은 2,200kg으로 제한하고 있는데, 전기차는 허용된 무게를 초과하게 되어 입고가 불가능한 곳이 대부분이다. 관리자가 상주하는 주차장의 경우에는 전기차량이 보이면 입차를 거부하는 곳이 있으니 주의해야 하며, 관리자가 없는 기계식(타워형) 주차시 반드시 입고 전 허용된 무게를 확인하고 입고를 해야 한다.#
2023년, 무게 제한으로 인해 전기차량 소유자들은 타워 주차장을 아에 사용하지 못해 불편을 겪고 있다며 정부는 기계식 주차장의 차량 무게를 확대하기로 관련 규정을 개정하겠다고 밝혔다.#
무게로 인해 치명적 사고의 위험이 커질 수 있다는 주장도 있다.https://science.ytn.co.kr/program/view.php?mcd=0082&key=202301121655455468
무게로 인해 더 많은 도로 파손이 일어난다는 주장도 있다. 실제로 정부에서 차량 중량을 기준으로 자동차세를 개편하겠다고 하자 전기차 차주들이 반대를 한 적이 있다.
서킷 등에서 고부하 운전을 즐기는 자동차 동호인들에게 거부감을 갖게하는 이유중 하나이다. 가속은 빨라도 선회와 제동면에서 동급 내연기관 자동차들보다 한급 아래이기 때문이다. 일부 차량의 경우 타이어가 버티지 못해 제 성능을 내지 못하기도 한다.[14]
이건 의외로 눈길에 장점이 되어서. 무게로 눈얼음을 박살내면서 그립을 강제로 잡고 올라가는 장점도 있다.
4.4. 고용 문제
전기차의 구조는 내연기관 차량에 비해 훨씬 단순하여 부품의 개수와 생산 과정 또한 매우 줄어들었다. 이로 인해서 기존 자동차의 제조사는 물론 수많은 부품 협력 업체 및 정비사들의 일감도 줄어드는 게 확실시되어 노동자의 고용이 불안해진다. 물론 전력 인프라가 갖추어져 있지 않은 개발도상국에서 내연기관 차량은 한참 동안 생산될 것이다. 그러나 한국에서 조립 생산을 하더라도 시간이 지나면 현지 공장을 운영하게 되고, 결국 한국에서 자동차 산업에 종사하는 전체 노동자의 일자리는 줄어들 수밖에 없는 것. 특히 자동차 제조 강국 중 하나로 평가되는 한국의 경우 수많은 협력업체와 근로자들의 위기가 우려된다. 대다수는 전기차로의 산업 전환을 하지 못하고 있는 실정이다. 참고로 토요타가 하이브리드에서 전기차로 전환 못하는 이유라고 말했던 것이 고용 감소 논리였다.#2010년 이후 서울 카센터 1000개가 줄어들었다.# 다만 이는 전기나 내연기관 불문 전체적으로 차체의 내구성도 높아졌고, 중고차 수출이 늘었고, 추가로 디젤차 조기 폐차 영향도 있다. 전기차의 전체 차량 대비 누적 등록 대수가 2.1%인 전기차로[15] 인한 정비소 감소는 과장된 공포심이다. 전기차 수리 전환을 고려하지 않는 업체가 70.3%가 되어 고령화에 따른 거부 현상으로 비춰지고 있다.[16]
4.5. 난방 효율 문제
내연기관 차량은 실내 난방에 엔진의 폐열을 사용하지만 전기자동차는 큰 발열을 내는 부품이 없어 폐열을 활용하기 쉽지 않다. 그래서 난방을 위해 따로 일반 전기 온풍기를 사용해야 한다. 전기 온풍기는 소비한 전력 만큼의 열만 발생시키기 때문에 효율이 매우 낮아[17] 전기차의 주행거리를 크게 줄어들게 한다.# 충전기를 연결해둔 상태에 예약 공조 기능이 켜져 있다면 이를 예방할 수 있다.#반면, 난방에 히트펌프를 사용하는 차량은 효율이 전기 온풍기만 사용했을 때 비해서는 높은 편이다. 그러나 혹한기에는 히트펌프의 효율이 떨어져 난방이 불가능하게 되므로 대부분의 전기차는 전기 온풍기를 여전히 가지고 있다. 또한 고급 전기차의 경우 히트펌프를 사용해 전장에서 발생하는 낮은 온도의 폐열을 흡수하여 재사용한다. 공조 덕트를 설치하여 뜨거운 바람이나 뜨거운 냉각수가 들어갈 수 있게 하여 배터리의 효율을 높인다. 마찬가지로 여름에 에어컨 작동 시 전기를 소모하기 때문에 주행거리가 짧아지게 된다.
그래도 단점만 있는 것은 아니고 배기가스와 연료 소모, 엔진의 내구성, 소음, 과열[18] 등의 문제로 공회전상태로 냉난방 장치를 오래 가동하기 힘든 내연기관 차량과는 달리 정지 상태에서도 배터리 용량이 바닥나기 전까지는 냉난방을 마음껏 할 수 있는 장점이 있으며 이를 이용해 쾌적한 차박을 즐길 수 있다. 구동 모터도 몇 시간씩 돌리는 엄청난 용량의 배터리가 있기 때문에 걱정 없이 사용할 수 있다.
전기자동차가 난방 시 주행거리가 줄어드는 문제는 에너지의 변환 효율이 우수하여 난방 등에 활용할 수준의 폐열이 발생하지 않아 발생하는 불편함이라 할 수 있다. 내연기관 자동차는 엔진이 작동하는 과정에 꾸준히 상당량의 폐열이 발생하고 이 폐열로 공기를 데워 난방을 한다. 이는 내연기관 자동차의 효율이 무자비하게 낮다는 뜻이기도 하지만 이렇게 에너지를 펑펑 낭비하면서도 주행거리가 넉넉할 정도로 화석연료의 에너지가 엄청나다는 의미도 된다.[19] 때문에 전기자동차는 근본적으로 냉난방의 소비전력을 고민할 수밖에 없으며, 단기간에 해결 되기 어려운 문제다.
4.6. 혹한기 배터리 성능 감소
배터리 삼원계의 고질적 단점으로, 온도가 줄어들면 전해질 속의 이온 전하의 이동속도가 감소하여 배터리 성능이 줄어들어 주행거리가 크게 감소하는데, 난방 문제와 겹쳐서 겨울철에는 전기차의 전비가 여름철 대비 3분의 1 가량 줄어든다.5. 동력 공급 방법
특징에서 언급했다시피 현재 전기자동차가 넘어야 할 가장 큰 벽은 효과적인 전원의 구현이다. 전동기는 이미 지난 수십 년간 매우 높은 완성도로 충분히 성숙하였으며, 전동기 제어 기술도 전기차에 있는 모터 정도가 아니라 수메가와트급의 전동차의 모터까지 전자식 운용이 가능할 정도로 이미 발전되어 있다. 때문에 전기자동차를 분류하는 기준으로 전원을 뭘 쓰느냐가 가장 많이 사용되며, 경우에 따라서는 아예 이름까지 바뀌기도 한다. 대표적인 예시로, 수소자동차는 일반적으로 수소연료전지자동차를 말하는 것인데 이 수소연료전지 자동차도 수소를 전기로 바꿔서 그 전기로 모터를 구동하므로 결국 전기자동차의 일종이다.5.1. 배터리 충전 방식
축전지에 전력을 충전해놓고 충전한 전력으로 차량을 운용하는 방식이다. 테슬라의 성공 이후 현재까지 상업화 된 전기자동차에 가장 많이 쓰이는 방식으로 전기차라고 하면 보통 이것을 지칭하는 경우가 대부분이다. 현재로서는 양산 가능성, 경제성, 대중성, 시장성이 가장 뛰어나 대세가 되었지만 축전지 급전도 다른 급전 방식들과 마찬가지로 물리적으로 보완하기 어려운 여러가지 단점이 있으므로 완벽한 대책인 것은 아니다. 하지만 축전지 급전 방식의 유행은 일시적일 수는 있지만 괜히 유행인 것은 아니며, 현재 가장 현실적인 대안이라는 점은 확실하다.5.1.1. 장점
- 충전 시점과 사용 시점을 다르게 할 수 있으므로 충전 비용이 매우 저렴하다. 이 장점을 간과하는 사람들이 많은데 전기차 충전비용이 증가하는 가장 큰 원인은 전기가 가장 많이 소비되는 시간대에 단시간에 많은 전력을 충전에 쓰는 것이다. 왜냐하면 전력이 가장 많이 소비되는 시간대에는 안그래도 전력 예비율이 떨어지는데 전기자동차가 최대한 빠르게 충전하겠다고 전력을 왕창 당기게 되면 곤란하기 때문이다.
이런 상황에서 전기차가 활성화되면 발전 측면에서도 매우 이득이다. 일반적으로 심야에는 전력 수요가 급감하는데, 차량을 충전하기에는 좋은 시간대다. 소비자 입장에서는 저렴하고 효율적으로 충전을 할 수 있고, 생산자 입장에서는 잉여 전기를 활용할 수 있다는 장점이 있다.
- 승용차 수준에서 고성능 차량을 만들기 용이하다. 리튬배터리의 전기적 특성과 방전 성능이 상당히 우수하고 출력 밀도가 높아 병렬로 구성하여 대전류 출력을 내기 좋기 때문에 배터리 팩과 모터 스펙을 적절하게 구성하면 저속에서 아주 극단적인 고토크 특성을 뽑을 수 있다. 그래서 마구마구 박아 넣으면 배터리의 무게를 토크발로 이길 수 있어서 스포츠카처럼 팍팍 쏴주는 차량을 만드는 데 유리한 점이 있다. 일례로 테슬라 모델 S의 경우, 최상위 모델인 플래드는 가속 시 순간 출력이 1,000PS을 상회하는 무시무시한 성능을 자랑한다. 다른 예로 테슬라의 사이버트럭 최고 사양 모델은 픽업트럭 체급인데도 시속 60마일까지 2.9초라는 무시무시한 가속 성능을 자랑한다. 다른 방식은 이 정도 사양을 뽑기가 매우 어려운 게, 하이브리드 차량은 축전지 체급이 안되고 수소차량은 순간적으로 고출력을 낼 때 수소를 끌어오는 시간이 걸리는 데다 저 정도의 대전류 사양은 연료전지를 차량에 넣을 수 있는 사이즈로 만들 수가 없다.
- 대중성이 좋고 보급이 쉽다. 전기는 말 그대로 어디에서나 쓰기 때문에 대한민국 구석구석 어딜 가더라도 대부분 사람 사는 곳은 전력망이 있다. 축전지 충전이 필요하면 이 전력망에다 빨대 꽂듯이 충전소를 설치해서 쓰면 되므로 수십 억짜리 대형 충전소가 필수인 것도 아니고 동력을 수송하고 분배하기 위한 인프라도 필요하지 않다. 축전지 방식은 전기 자체가 이미 눈 앞에 있다는 것을 활용할 수 있다는 점 - 하다못해 비상용 충전기로 220V 충전이 가능하다는 점에서[20] 이 역시 매우 큰 강점이라고 볼 수 있다.
- 축전지는 예전부터 각종 산업과 가정에 대량으로 양산되어 사용되고 있었기 때문에 연료전지보다는 양산 가능성과 경제성 등의 사정이 비교적 나은 편이다. 테슬라가 맞춤형 배터리 팩을 사용하지 않고 기존에 사용되던 산업 표준의 18650 배터리를 사용한 가장 큰 이유이기도 하다. 전기차의 미래와 판매가 불투명하던 시절엔 전용 배터리 팩 주문을 사전에 충분히 넣을 수도 없어 판매가 성공했을 때 갑작스러운 증산도 어렵고 판매량이 추락했을 때 과잉 생산된 배터리 팩 및 증산 라인의 처리도 문제가 되지만 산업 표준의 18650 배터리는 비교적 수급이 쉬운 데다 완성 차 생산 및 판매와 상관없이 대량으로 선행 생산해도 전 세계에서 수요는 늘 발생하기 때문에 악성 재고의 문제에서도 자유롭다.
- 차량에 탑재된 대용량의 배터리를 일종의 전력 저장 장치로 활용할 수 있다. 심야 시간대에 충전한 뒤 전기 사용량이 높은 시간대에 전기자동차의 배터리에서 전력을 끌어다 쓸 수 있다. 또한 차량의 배터리를 보조 배터리처럼 활용하여 각종 전자제품 등 외부 부하를 구동하는 데 사용하는 것도 가능하다. V2L 문서 참조.
- 안전성이 비교적 좋다. 흔히 엔진이 들어가는 차량 앞부분이 완전히 비어 있어 충격 시 완충 구간이 넉넉한 데다, 무거운 배터리를 바닥에 깔면 무게중심을 많이 낮춰서 전복 사고 등의 위험을 크게 줄일 수 있다. 테슬라 모델 X의 테스트 영상을 보면 옆으로 90도가 넘어가도 전복되지 않고 원래 위치로 돌아온다. #
5.1.2. 단점
대부분 전기차는 배터리 기반으로 배터리의 주요 특성에 의한 문제가 주로 발생한다. 배터리의 주요 단점으로 가격, 무게, 낮은 에너지 밀도[21], 특히 리튬이온 배터리는 열폭주 현상이 발생하기도 한다.- 파우치형: 현대, 기아, GM, 포드, 르노, 볼보, 닛산 등
- 원통형: 테슬라
- 각형: BMW, 아우디, 폭스바겐, 포르쉐, 페라리 등
- 열 관리 용이도: 각형 < 파우치형 < 원통형
- 충격 위험도: 원통형 < 각형 < 파우치형
- 가격 경쟁력: 파우치형 < 각형 < 원통형
- 화재 위험도: 원통형< 각형 < 파우치형
- 공간 활용도: 원통형 < 각형 < 파우치형
- '''외피 재질
- 파우치형: 플라스틱
- 원통형: 금속 캔
- 각형: 금속
5.1.2.1. 비싼 배터리
- 고전압 배터리 시스템의 가격이 비싸다. 차량 하부에 장착되는 특성상 하부에 심각한 손상이 발생된다면 일반 수리 라인에서는 수리를 못하게 설계가 되었고[22] 오로지 배터리 시스템을 통째로 교체해야 한다. 최근 출시된 차량 기준으로 배터리 시스템만 약 아이오닉 5 기준 2400만 원에서 eG80 전기차 기준 3300만 원대로 높게 형성되어 있다. 문제는 배터리 시스템 내부의 단품[23] 까지 판매하는 것이 아닌, 배터리 시스템 자체만 어셈블리 형태로 판매 및 공급하고 있기에 비용이 매우 비싼 편이다. 이러한 문제로 전기차 배터리 전용 보험도 나왔을 정도이고. 그리고 소비자가 수리할 수 있는 권리가 강한 나라(미국 등)에서는 매우 비판적인데. 메이커들은 안전을 명분으로 수리 자료를 안 주고 있고 소비자들은 폭리를 취한다고 하는 입장이라. 자동차 메이커와 소비자의 싸움이 현재진행 중이다.
- 이에 따라 신소재 제품 중 비싼 원료(리튬, 코발트, 니켈)가 아예 없는 나트륨배터리가 대안으로 나오기도 하는데 나트륨배터리는 리튬배터리보다 용량과 충방전 성능이 30% 정도 떨어진다. 때문에 가격은 확실히 저렴해지겠지만 저가형/단거리/추운 지역용(나트륨 배터리는 저온 성능이 리튬 배터리보다 우수하다) 전기차에 주로 적용될 것으로 예상된다. 전기차의 주요 정보는 전기차 원동기실 안쪽 벽에 표시# 테슬라의 경우 기존 모델 S/X에서 사용되던 18650 배터리는 차량 1대당 코발트가 대략 11kg 정도 사용되었지만 이후 동일한 용량에서 코발트를 7kg까지 줄이는 데 성공했고 모델 3에 채용된 새로운 2180 배터리에서는 코발트가 차량 당 4.5kg밖에 사용되지 않는다. 궁극적으로는 코발트를 전혀 사용하지 않는 배터리까지 목표로 하고 있는 듯하다. 테슬라는 2019년에 맥스웰테크놀로지스를 인수했는데, 이 회사가 보유한 핵심 기술 중 하나가 코발트를 사용하지 않는 배터리 기술이다. 2024년 1월 1일에는 나트륨이온 배터리를 적용한 전기자동차가 중국에서 상용화됐다. 그러나 2023년에 갓 상용화된 배터리이기 때문에 규모의 경제가 적용되지 않아 리튬이온 배터리보다 가격이 높으며, 삼원계보다 낮은 에너지 밀도로 인해 한 번 충전당 약 250~300km 정도만 주행이 가능하다.
5.1.2.2. 짧은 주행거리
모터 자체의 에너지 효율은 내연기관에 비해 매우 우수하나 배터리의 에너지 저장 밀도는 휘발유, 경유에 비해 매우 짧다. 20년 이후 한 번 충전으로 500km 주행이 가능한 Long Range모델들은 기본 모델에 비해 더 큰 배터리를 장착하여 주행거리를 증가시켰다. 그에 비해 아반떼, 그랜저 같은 내연기관 차량은 기본적으로 700km 주행이 가능하다. 최근에는 주행거리들이 길어져 600km 이상 주행하는 차량들이 많아졌으나 배터리 가격으로 1억 원이 넘는 상당히 비싼 모델들이 상당 수이며 평균적으로 한 번 충전으로 400km가 되지 않는다.#24년부터는 배터리 경쟁의 심화로 기술이 발전하여 21년에 비해 22% 향상되어 360km에서 440km까지 출시된 차량들의 평균 주행거리가 비약적으로 향상되었다.#. 하지만 저온 상태나 히터의 사용 유무에 따라 주행거리도 단축되는 만큼 아직도 전기차 대중화에 걸림돌이 되는 것도 사실이다.
짧은 주행거리로 잦은 충전소 접근이 요구되어 운전자의 피로감을 증가시킨다. 히터 등 추가적으로 전력 사용이 필요한 기능을 사용할 경우 항시 잔여 배터리를 확인하며 운전해야 하기 때문에 특히 장거리 주행 시 이 피로감은 꽤 크게 다가온다. 피처폰 쓰다가 스마트폰 쓰면 배터리 시간이 차원이 다르게 짧아지는 것과 같다.
5.1.2.3. 긴 충전 시간
고용량의 축전지를 빠르게 충전하기 위해선 그만큼 짧은 시간 동안 큰 전력을 투입해야 하는데 물리적으로 제한을 가진다. 일반적인 내연기관 차량의 경우 연료가 다 떨어져도 국내 곳곳에 산재하는 주유소에서 단 2~3분 만에 연료를 만땅으로 채울 수 있어 애당초 주행 거리나 연료 잔량을 크게 걱정할 필요는 없다. 그러나 급속 충전의 경우 현대자동차의 800V 20%→80%은 20분, 400V 20%→80%은 30분이 걸린다.# 테슬라 수퍼차저도 250kW/h 충전으로 모델 3의 배터리를 5%→55%로 충전하는 데 15분이나 걸린다.# 더군다나 이 속도도 충전 속도가 가장 빠른 구간에 한하며, 이후부터는 배터리 보호를 위해 충전 속도가 산술급수적으로 느려진다.[24] 360kW/h 속도로 14분 걸린다.#F1 경기에서 타이어를 교체하는 것마냥 아예 축전지 자체를 통으로 갈아끼우는 방안도 연구되고 있지만 배터리 사이즈나 전원 사양의 규격화 같은 까다로운 조건이 필요하기 때문에 충전식보다 시장 규모가 작다. 하지만 작은 크기의 전기 스쿠터, 자전거에 많이 채택되고 있다.
전기차는 테슬라에서 배터리 팩 내구성의 약화와 충전소 크기의 비대화 등의 이유로 인해 안전과 효율성이 낮다고 판단하여 폐기되었다. 반대로 중국의 전기차 제조사 니오(NIO)에서 스왑 스테이션을 설치하여 운영하고 있다.## 한국의 현대차(피트인)도 배터리를 갈아 끼울 수 있는 ‘서비스형 배터리(BaaS, 바스)’ 시장에 뛰어든다.#
축전지도 정상적으로 작동할 수 있는 수명이 있어서 오래 쓸수록 열화되어 용량이 점점 떨어진다. 니켈(Ni) 축전지의 열화도가 너무 심해 리튬(Li) 축전기로 하이브리드차도 변경하고 있다. 이는 안 그래도 중요한 항속거리를 감소시키는 요인이 되는데 업체들은 이를 배터리 수명 보증 제도를 강화하는 방향으로 해결하고 있다. 완성 차 업체별로 배터리 보증 기간이 다르지만 기본적으로 차량 구입 후 8~10년, 주행거리 기준 12만~100만 ㎞이다. 그러나 축전지 수명 이슈는 미국에서 실증적으로 큰 문제가 되지 않음이 증명되고 있는데, 충방전 사이클이 휴대폰 같은 것에 비해 워낙에 길기 때문이다. 의외로 축전지 성능이 80%가 되기 전에 먼저 자동차를 기변하게 될 가능성이 크다. 그리고 예상 수명이나 출력도 배터리 온도에 따라 달라지는데 영하나 고온의 온도에서 전기자동차가 작동하거나 격납(특히 고온)하면 축전지 수명이 줄어들거나 축전지 폭발 가능성도 있다 (보통 전기자전거 축전지 폭발 사고는 축전지 과부하로 인한 온도 때문에 폭발 사고가 날 가능성이 높다). 거기에 기존의 전해액 대신 솔리드 스테이트를 사용한 배터리는 더욱 빠른 충전에도 높은 안정성을 보장하기에 축전지의 미래가 될 수 있다. 40만 ㎞ 달려도 여전히 배터리 성능을 90% 유지한다.#
5.1.2.4. 충전 표준 및 송전망 용량 문제
완속 충전 방식과 다르게, 급속 충전 방식인 테슬라 수퍼차저는 전력망(한국전력공사 등)으로부터 350kW의 전력을 받아온다. 일반 가정의 누전 차단기의 차단기 전류량이 약 11kW(220V 50A 기준)인 점을 생각해보면 완속 충전 방식만 가능하다. 물론 대한민국은 삼상(380V)을 사용하기 때문에 어느 정도는 커버 가능하다. 하지만 증가하는 전기자동차에 대비하더라도 최대 7년 6개월 걸리는 전력 공급망 확충을 걱정하기도 한다.#, ## 이는 송전탑 반대의 여파가 크다.5.1.2.5. 보행자 안전 관련 문제
전기차는 기존의 내연기관차보다 비교적 무게가 무겁기 때문에 이로 인해 보행자와 교통사고시 보행자에게 가해지는 충격량이 내연기관차보다 커 보다 많은 피해를 주게 된다. 또한 전기차의 높은 토크 때문에 충돌 시에도 더 큰 충격량이 보행자에게 가해진다. 그리고 보행자 입장에서도 전기차가 내연기관차보다 소음이 적기 때문에 보행자가 차 소리를 듣지 못할 가능성이 크기 때문에 위험성이 더욱 크다.5.1.3. 차량 충전 방식
각기 다른 충전 방식을 사용하기 때문에 전기자동차 충전소 확대에 걸림돌이 되었었다. 대한민국에서는 DC 콤보의 전파 간섭 등의 이유로 DC 차데모와 AC 3상을 주로 사용했으나, 미국과 유럽 등이 DC 콤보를 표준화하려는 움직임을 보이자[25] 2016년 12월 대한민국 국가기술표준원에서 DC 콤보 1을 통일 기준화하였다. 다만 그 이전에 만들어진 한국의 전기차 급속 충전소는 차데모 방식이 많으므로 DC 콤보 1을 사용하는 전기자동차라도 급속 충전소에 가기 전에 이를 확인해 보는 것이 좋다. 참고
- 북미충전표준 (NACS, North American Charging Standard, 테슬라 충전 방식)
테슬라 차량과 테슬라 수퍼차저에서 채택한 방식. 초기에는 테슬라 독자 방식이었지만, 테슬라의 차량 판매 점유율 상승에 더해 테슬라 수퍼차저도 60%를 넘는 급속 충전 점유율을 차지하면서 여러 기업들이 도입을 추진하고 있고, 테슬라 또한 규격을 오픈소스로 만들고 이름을 NACS로 바꾸는 등 표준화에 적극적으로 나서면서 북미 표준 규격으로 채택이 유력해진 방식이다. 포드가 2024년, GM이 2025년부터 테슬라 방식을 따르기로 계약했고#1, 현대자동차까지 2024년 말부터 북미 판매 차량에서 NACS를 채택하기로 하는 등#2 규격 채택과 표준화 작업이 빠르게 진행되고 있다.
145kW의 충전 속도를 지원하는 V2와, 250kW 충전을 지원하는 V3 충전기가 혼재되어 있다. V3 충전기를 사용하더라도 모든 차량이 250kW 충전을 할 수 있는 것은 아니며, 모델 3와 모델Y는 연식에 상관없이 모든 차량이, 모델 S와 테슬라 모델 X는 2021년 이후에 생산된 차량에 한해서 최대 속도를 지원한다. 흰색과 빨간색의 테슬라 충전소(Supercharger)에서 볼 수 있다. 테슬라 차량이 여기서만 충전 가능한 것은 아니고, 어댑터를 사용하면 DC 콤보, DC 차데모, 5핀 완속 충전기를 사용할 수 있다. 적용 차량: 테슬라의 모든 차량. 2024년부터 출시되는 포드의 일부 차량, 2025년부터 출시되는 GM의 일부 차량, 2024년 말부터 북미에 판매되는 현대자동차의 차량 등.
- DC 콤보 (CCS, Combined Charging System)
AC와 DC가 결합되어 급속과 완속 충전을 충전구 하나에서 모두 사용할 수 있다. 위에 둥근 원처럼 생긴 단자 부분이 완속 충전을 하는 AC, 아래에 옆으로 길면서 둥근 부분이 급속 충전을 하는 DC이다. 적용 차량[26]: 현대 아이오닉 5, 기아 EV6, 쉐보레 스파크 EV, 쉐보레 볼트 EV, 현대 아이오닉 일렉트릭 2017년형~, BMW i3, 현대 코나 일렉트릭, 기아 니로 EV, 기아 쏘울 부스터 EV, 봉고Ⅲ EV, 포터Ⅱ 일렉트릭, 기아 레이 EV 2023년형~ 등. - DC 콤보 1: AC 부분 5핀 단상. 미국·캐나다 등 북미에서 미국자동차공학회 표준(SAE)으로 채택된 방식이다. 대한민국 국가기술표준원에서 기준화된 방식이기도 하다. 2019년 현재 대한민국에서 보급되는 전기자동차 중 급속 충전이 불가능한 초소형 전기차나 독자 규격을 쓰는 테슬라를 제외하면 대부분 DC 콤보 1을 사용하고 있다.
- DC 콤보 2: AC 부분 7핀 3상. 유럽에서 주로 사용하고 있는 방식이다. 그 외에도 대만, 뉴질랜드 등에서도 사용한다. 테슬라도 유럽에서는 이 규격을 사용한다. 국내에서는 대형 전기버스 등에서 사용하고 있다.
- AC 3상
유럽 완속 충전 방식으로 최고 43kW의 용량인 7핀 Type 2 방식이다. DC 콤보 2의 완속 충전용 AC 단자와 동일한 규격이다. 중속 충전까지 대응할 수 있지만 대한민국에서는 급속 충전기에서 중속 충전을 하는 어이없는 상황이 발생한다. 적용 차량: 르노삼성 SM3 Z.E.(7핀) 등.
- AC 단상
대한민국·미국 완속 충전 방식으로 최고 11kW의 용량인 5핀 Type 1 방식이다.
- DC 차데모 (CHAdeMO)
주로 토요타, 닛산자동차 등 일본 자동차 회사에서 밀고 있는 방식. 완속 충전을 위한 충전구가 따로 필요하다. (완속은 5핀 사용) 적용 차량: 기아 레이 EV 초기형, 기아 쏘울 EV(PS EV)[27], 현대 아이오닉 일렉트릭 2016년형, 닛산 리프 등.
- 중국 GB/T 20234
BYD 등지에서 사용하는 중국 표준 방식이며 9핀이다. 최대 250kW 급속만 가능하므로 차데모처럼 완속 충전구가 별도로 필요하다. 완속은 7핀을 사용하는데 유럽 방식과 모양은 똑같지만 차량 쪽 커넥터 암/수가 반대라서 호환되지 않는다.
5.1.4. 태양전지 급전
영어로는 Solar car. 이름 그대로 태양전지를 붙여, 차에 닿는 태양빛으로 만들어진 전기를 동력으로 삼는다. 최초의 개발은 1955년 제너럴모터스가 개발한 '썬 모바일'이나, 이것은 사람이 탑승 불가능한 40센티미터 크기의 작은 것이고 사람이 탈 만한 수준의 것은 1962년에 처음 나왔다. 호주에선 1987년부터 월드 솔라 챌린지(World Solar Challenge)란 이름으로 태양전지 자동차 레이싱 대회도 열고 있으며, 대한민국에서는 1993년 열린 대전 엑스포 당시 처음 대중에 널리 공개되었다.(참조) 다만 태양전지 특성상 전원으로 사용하기에는 극복해야 할 과제가 있어서 안타깝게도 승용차에 주 전력 공급용으로 태양전지가 장착되는 일은 앞으로도 없을 것이다. 그리고 이쪽 분야 선구자가 독일 소노모터스이다.- 태양빛으로부터 지속적인 에너지를 공급받을 수 있어서 동력원 걱정이 없다. 날이 흐려도 이차 전지를 통해 미리 충전해 두면 운행이 가능하다.
- 대량 생산과 기술 발전으로 태양전지의 값이 내려가고 효율이 점점 올라가고 있다. 더불어 환경/상황에 따른 제약이나 차량에서 태양전지가 차지하는 공간의 제약도 점점 줄고 있다.
- 저절로 충전되므로 충전이나 연료 공급에 돈이 들지 않는다. 가장 큰 장점이다.
- 태양광 자체가 차를 굴리기에는 너무 작은 에너지다. 표면에 내리쬐는 태양광 에너지는 쾌청한 날 1m[math( ^2 )] 당 1kW 수준인데 차를 굴리려면 적어도 평균 20kW[28]의 에너지가 꾸준히 공급되어야만 하므로 승용차는커녕 골프 카트의 에너지를 공급하기도 빠듯하다.
- 무엇보다, 무거운 무게로 인한 효용성이 떨어진다. 형광등으로도 태양광 발전이 되기는 되지만 그러느니 220V 상용 전원에 연결하는 게 더 효율적이다.
- 차량 디자인이 제한된다. 태양전지를 붙일 표면적을 최대한 늘리면서도 어떻게든 소비 전력을 줄이기 위해 가볍고 공기저항을 작게 만들어야 하기 때문이다. 그러나 태양전지 자동차 수준이면 차량의 멋 같은 걸 떠나서 사람의 생명과 직결되는 심각한 안전 문제가 되며, 이는 상업용 승용차에서는 절대로 수용할 수 없는 단점이다.[29] 작고 가볍다는 것이 어느 정도냐 하면, 경차 정도 무게와 크기도 아니고 거의 자전거에 껍데기를 씌운 정도로 가벼워야 한다. 1993년에 기아자동차에서 제작하여 호주 솔라 랠리 대회에 참가하여 호주를 횡단했던 태양전지 차량은 거의 눕다시피 하여 타는(리컴번트 형식) 1인승에, 미니벨로 자전거용과 비슷한 저항이 작은 얇은 바퀴, 높이 70cm도 안 되는 가오리 비슷한 납작한 형상이었으며, 무게도 두 사람이 충분히 들 만큼 가벼웠다. 왜 이렇게 만들어야만 하느냐 하면, 이 정도의 초 경량 차량이 아니고서야 태양전지의 발전량으로는 감당이 안 되기 때문이다. 이외에도 루프박스나 루프스쿱 등 악세서리 부착이 제한되는 단점도 있다.
- 대한민국의 경우 높은 인구밀도 때문에 노상주차장보다는 지하주차장 비중이 높아서 불리하다.
태양전지를 어떻게든 활용해 보려고 차량에 부착하는 경우가 없는 것은 아니지만, 위와 같은 이유로 효용성을 보기는 힘들다. 예를 들어 하이브리드 차량인 프리우스에서 솔라 루프를 옵션으로 선택할 수 있지만 메인 배터리 충전용이 아니라 더운 여름철 차량 탑승 전에 원격으로 에어컨을 사전 작동시키는 목적에 불과한 데다 최장 작동 시간이 겨우 3분이다. 루프 전체를 덮어봐야 휴대폰, 태블릿, 노트북 등 IT기기 충전에나 쓸 정도. 그리고 실제로 발전량도 딱 그 정도다.
5.2. 수소 연료전지 공급용 수소 충전
5.3. 전차선 급전
현재도 사용 중인 트롤리버스나 전기기관차, 전동차, 놀이동산에 있는 범퍼카를 생각하면 된다. 도로에 급전선을 설치해놓고, 차량이 집전장치로 전차선으로부터 급전받아 그 전기로 모터를 돌려 운행하는 방식이다. 전기를 얻는 방법이 현재 자동차들의 대중적인 방식과 다를 뿐, 결국 이것들도 전기 모터로 가므로 엄연히 전기차는 맞다.장점
- 구동을 위한 전력을 모두 전차선에서 얻을 수 있어 최소한의 배터리만을 필요로 하므로 차량의 중량이 가벼워지며 차량 가격을 크게 낮출 수 있다. 전차선에서 벗어나지 않는다는 게 보장된다면 아예 배터리도 생략할 수 있다.
- 전차선 급전은 철도 산업에서 이미 수도 없이 활용되던 체계이기 때문에 구현 시 기술적인 어려움이 비교적 적다.
단점
- 차량이 지나가는 길 전체에 전차선을 띄워놔야 하기 때문에 필연적으로 도시 미관을 해치고 차량에 집전장치가 필요해지며, 차량 높이에 제약이 가해진다. 또한 전철과는 달리 차량에게는 차선 변경이나 장애물을 회피하기 위한 넓은 이동 범위가 필요하기 때문에 지중화도 거의 불가능하다.
- 급전 장치가 필요하다 보니 어지간한 크기의 소형 차량은 만들기가 어렵다. 특히 이륜차량은 생각조차 할 수 없다.
- 집전기가 전차선에서 이탈하면 차량 이동이 곤란하다. 또한 차량 간 추월이 어렵고 전차선이 설치 되지 않았거나 설치하기 어려운 시골이나 산길 등에선 주행할 수 없어 이동 범위가 크게 제한된다. 교통사고 등의 이유로 도로가 가로막히면 이를 우회하기 어렵다.
- 급전 즉시 전력을 소모하므로 심야 전력 등의 혜택을 활용할 수 없다.
- 천재지변에 취약하다. 전차선이 끊어지거나 번개라도 맞으면 대형 사고가 날 위험이 있다.[30]
- 궤도가 없으면 주행이 불가능한 차량도 있다.
결과적으로 전원의 자유라는 매우 큰 장점과 교통을 제한하는 매우 큰 단점이 공존하는 방식이라고 할 수 있다. 때문에 일반 승용차보다는 노선버스로 구현되는 경우가 많으며 전차선 이탈 등의 문제를 완화하기 위해 아래에 서술할 축전지 급전식과 혼합된 하이브리드형이 점차 늘고 있는 추세이다.
6. 전기 이륜자동차
여러 이륜자동차 메이커에서 전기 오토바이를 생산하고 있지만 배터리 용량이 적어 주행거리가 매우 짧은 실정이라 대중화가 더딘 실정이다. 그나마 특정 배달 구역 안만 돌아다니면 되는 단거리 고빈도 운행 패턴을 가진 상용 오토바이는 꽤 보급이 되었다. 맥도날드 등 프랜차이즈에서 앞다퉈 도입 중이다. 다만 1초라도 빨리 배달 건수를 높여야 하는 배달 대행 기사들은 충전 시간 때문에 여전히 휘발유 내연 엔진 오토바이를 선호한다.국내에 한정해서 현행 전기 이륜차는 주차장이나 공영, 민영 충전소에 마련된 EV 주차 구역에서 충전하면 불법이 되며 충전 방해 행위로 과태료를 문다. 환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률 시행령에서 전기 이륜차를 포함하지 않았기 때문에 전기 이륜차는 친환경 자동차로 분류되지 않기 때문이다. 산업통상자원부는 전기 이륜차는 전기자동차와 충전 인프라가 호환되지 않아 굳이 필요 없다는 검토 의견서를 낸 바 있으나 할리데이비슨의 라이브와이어는 테슬라 충전기 규격을 사용한다.
그 외에는 시내 이동 목적의 전기 스쿠터, 그것보다 더 급을 낮추면 전동 킥보드 같은 개인형이동장치 형태를 띈 물건들은 전기구동이 많다. 결국 자동차든 오토바이든 그 외의 탈것이든 간에 시내 구간 저속 단거리 고빈도 운행에서는 전기 추진 방식이 유리하고 고속도로 고속 장거리 저빈도 운행 패턴에서는 내연기관 방식이 유리한 것이 현재 시점에서의 특성이다. 이 모든 원인은 빨리 닳아 없어지는 배터리 전력량 때문이다.
이런 이유로 배터리 교체 스테이션(BSS)을 필두로 한 배터리 공유형 전기 오토바이 시장이 등장한 바 있다. 배터리 소유권을 배터리 교체 스테이션 회사가 소유하고 그 대신 전기 오토바이 이용자들은 더 저렴한 가격으로 운전을 할 수 있으며, 일반적으로 10분가량 소요되는 배터리 충전 시간을 1분 내로 완료 가능한 배터리 교환을 할 수 있게 만들었다. 배터리 교체 스테이션은 서울 및 주요 광역시를 중심으로 보급이 이어지고 있다.
7. 논란
7.1. 친환경 논란
한국의 경우 환경부에서 발급하고 있는 탄소성적표지 인증제를 통해 전기자동차와 내연기관 자동차의 공해를 대략적으로 비교해볼 수 있는데 기아 레이의 경우 일반 차량과 EV 차량이 모두 탄소성적표지를 발급받았으므로 비교적 동등한 조건에서 탄소 배출량 비교가 가능하다. 만들어져 폐차되기까지 생애 주기 통틀어 ICE 46.1톤, HEV 39.9톤, PHEV 35.1톤, BEV 27.9톤의 전 주기 배출량을 기록한다. BEV는 ICE에 60.5% 수준이다. 격차는 더욱 벌어질 전망이다.따라서 이를 근거로 한다면 한국에서의 전기자동차 친환경성은 충분히 입증된다고 볼 수 있다.[31] 참고로 말하지만 위에서 계산하는 탄소 배출량은 온실가스 발생량의 합과 발전원의 오염까지 다 합해서 탄소 기준으로 환산한 것이다.
전기자동차의 환경이나 효율에 대한 이야기를 하기 위해서는 전기자동차가 소비하는 '전기가 어떻게 생산'되는가를 따져야 한다. 왜냐하면 전기자동차 자체는 주행 중 나올 만한 공해도 없고 효율도 물론 좋지만 그 전기의 생산이 공짜가 아니기 때문이다. 배터리 기반 차량(BEV)이 아닌 경우에는 수소자동차와 같이 특정 연료로 전기를 자체 공급하는 경우에는 그 연료의 특성과 사용하는 발전기를 보고 효율과 친환경성을 이야기해야 한다. 아래 이야기는 전기를 직접 공급받는 축전지 방식에만 해당되므로 주의가 필요하다.
2015년 송한호 서울대 교수 연구진에 의하면 브레이크 패드/타이어 마모로 인해 미세먼지(PM10)가 휘발유차의 92.7% 수준이라는[32] 연구가 있다. 결론적으론 전기차가 완벽한 친환경은 아니나, 내연기관 차량보다는 공해가 적다는 것이 중론이다.
전기차는 내연차 대비 사용적 측면 기준에서 비교할 필요가 없을 정도로 친환경적이다. 다만 실질적인 오염 배출 정도를 정량화하여 따져볼 필요는 있다. 이 과정에서 위에서 언급된 전 주기적(전 공정을 따지는) 오류가 복합적으로 정리되지 않으면서 친환경 논란이 고도화된다.
전기차의 친환경성에 대한 논란은 아래의 이유로 인해 발생한다.
- 친환경의 정의와 기준의 모호함
- 무분별한 LCA(전 주기적 관점)의 확장
- 친환경의 의미를 무공해(오염 없음)로 착각
가령 배터리의 원 재료 및 희토류 생산, 유통, 처리, 폐기 과정이나 연료인 전기생산에 대한 모든 공정(석탄채취, 유통, 처리 그에 따른 부수공정)까지 모두 전기차의 친환경 측면에 엮어 표현하거나 포함시키는 오류에서 기인한다. 친환경 정의와 기준을 정하지 않으면 자동차 대신 자전거를 타고 출퇴근하더라도 친환경적이지 않다는 결론이 생길 수 있다. 심지어 그냥 걷기도 그렇다. 우리가 걷는 데 사용하는 에너지는 음식을 섭취한 것에서 기인하는데 섭취한 음식을 생산하는 과정은 결코 친환경적이지 않기 때문. 조리 과정에 사용하는 불, 농약과 농기계를 떠나 애초에 밭을 가꾸기 위해 자연을 훼손하고 토양을 갈아엎는 행위 자체가 친환경이 아니기에 기준이 없다면 걷기도 친환경적이지 않다는 말이 된다.
우리는 자전거가 자동차로 출퇴근하는 것보다 친환경적이란 걸 잘 아는데, 이는 암묵적이고도 상식적인 친환경의 정의와 기준이 정해져 있기 때문이다. 친환경은 무공해가 아니라는 것과 따로 말하지 않더라도 그 비교 대상은 자가용 자동차라는 것과 사용자 측면이라는 것. 여기서 친환경적이지 않다면서 자전거 생산, 사용, 유통, 보관, 유지, 정비, 폐기 전 공정을 따지면서 알고 보니 친환경적이지 않다고 주장하면 비웃음을 사게 될지도 모른다.[33]
LCA의 오류는 어디까지 포함시킬 거냐에 대한 기준이 명확하지 않다는 것이다. LCA 비교 자료는 '어디까지 포함시켰다'를 표기할 뿐 같은 선상에서 '여기까지 보자'가 없는 것. 가령 내연차의 연료인 휘발유와 경유를 만드는 과정, 석유를 시추하고 운반하고 정제하는 과정, 유통하는 과정은 포함하지 않으면서 유독 전기차의 연료인 전기는 그 생산 과정을 모두 포함하여 친환경성을 비교한다.
심지어 일부는 발전소의 건설 비용과 건설을 위한 사회적 협의 비용, 충전 인프라 구축까지 전기차에 포함시키고, 반대로 주유소 인프라는 배제하면서 전기차가 친환경적이지 않다는 주장을 한다. 또한 이러한 주장을 하는 측에서 보면 LCA(전 주기적 과정)에서 어떤 발전원을 선택하느냐에 따라 친환경성이 달라진다. 일단 비교 기준 명확히 자동차 이동 수단으로서 한정하여 비교해야만 합리적으로 비교가 가능하다. 전기차는 신재생에너지로충전하면 친환경적이게 되고 석탄 화력 에너지로 충전하면 친환경적이지 않게 되는가? 원자력은 어찌할 것인가? 변함없는 기준으로 변경(기준 확립, 자동차에 한해 비교를 의미)하여 비교해야 함은 당연하다.
위 영상은 GasTroll에서 'EV와 가솔린차, 무엇이 더 오염을 유발하는가?'라는 주제로 내연기관 자동차와 전기자동차가 환경에 미치는 영향을 설명한 영상이다.
7.1.1. 효율성 논란
전기자동차의 모터는 내연기관이 절대 따라잡을 수 없는 효율을 가지고 있다. 문제는 발전 효율에 달려 있다. 발전소의 열효율은 모두 다르기 때문에 전기자동차의 효율도 달라진다.대한민국을 기준으로 따지면 발전 효율을 고려해도 전기차가 내연기관(ICE)보다 우세한 편이다. 전기자동차의 효율 69%[34]를 고려하면 15~20%인 내연기관차보다 전기차 효율이 명확하게 높다.
전기차는 전기 에너지를 각 바퀴에 전달하는 데 매우 효율적인 구조를 가지고 있다. 심지어 최근에는 인휠 모터라는 것을 이용하여 휠에 직접 모터가 부착되어 있어 에너지를 효율적으로 전달받는다. 이 방식은 무거운 축이 아닌 단지 전선을 이용하여 전기에너지를 각 모터로 전송함으로 무게 대비 매우 효율적인 방식이다. 그래서 최근 거의 모든 상업용 비행기는 무거운 유압 시스템 대신 Fly by Wire라는 시스템을 이용하는 건 이 때문이다. 이에 비해 엔진은 당장 엔진 자체의 높은 효율을 보여주더라도 큰 라디에이터부터 엔진 피스톤의 임펄스를 일정한 회전 에너지로 변환하는 플라이 휠 등, 높은 출력을 만들기 위한 필요한 무거운 부품들이 많아 전달 손실이 매우 큰 편이다.#
또한 현재 다양한 발전 방법이 개발되어 있으므로 석유류 및 바이오매스 정도만 한정적으로 사용 가능한 내연기관에 비해 전기차는 원자력, 석탄, 석유, 폐기물, 태양광 등 연료 선택도 자유로운 편이다. 또한 발전소의 경우는 발전 시 발생하는 폐열을 유용하게 이용할 수 있다. 현재 발전소 인근 가정에 공급되는 지역 난방 및 냉방은 열병합발전소의 폐열로 공급되고 있다. 현재 열병합발전소의 효율은 열+전력 기준으로 75~90% 수준이다. 또한 경유나 휘발유는 운반 및 판매 과정에서 유조차, 유조선 같은 전용 운반 수단 및 기름을 보관하고 판매할 주유소와 유류 시설물이 필요하지만 전기의 경우 기존에 전기 인프라를 사용하기 때문에 공급망을 유지하는 데 들어가는 비용이 적다.
2022년 이후 경유의 가격 상승, 추가적인 요소수의 필요성, 미세먼지 등 환경 규제로 인해 디젤차의 판매량은 크게 줄었다.# 심지어 디젤 게이트 이후 BMW나 아우디, 디젤 자동차를 개발하는 주요 제조사조차 환경 규제 요건을 달성하기 힘들어 디젤 엔진 개발을 포기하고 전기차로의 전환을 앞당기고 있다.
7.1.2. 유로 7
타이어 분진도 살핀다… '유로7' 합의전기차는 제품의 생산부터 폐기까지 전 주기적 평가(Life Cycle Assesment·LCA) 시 내연기관차보다 더 많은 탄소를 배출할 수 있다. 배터리와 전기모터 등을 만드는 과정은 물론 전기 자체의 생산 과정도 문제로 지적된다. 유럽 연합은 엄격한 환경 규제를 준비하고 있고, 전기차 신차 비율 한국 7% 대비 20.1%인 프랑스(한국, 중국 차 제외)과 독일(위헌) 구매 보조금 제도가 축소되고 있다.# 하지만, 다시 독일은 구매 보조금 제도을 재개하고, 프랑스는 탄소배출 벌금 강화한다. EU 회원국은 아니지만 전기 신차 16.5% 비율인 영국도 2023년까지 승인된 전기차 구매 보조금 예산을 종료하고 자동차 회사에 ZEV(Zero Emission Vehicle) 의무를 강제하고 있다.
유로 7의 항목 변화 소식으로 전기차에 대한 환경 규제가 전 주기 평가(LCA)를 반영하기로 결정했음을 확인할 수 있다. 그간 수송 부문의 환경 규제는 자동차 등 내연기관을 사용하는 운송 수단의 배출 가스에 초점을 맞췄다면 새 규제는 주행 시 발생하는 타이어와 브레이크 분진에도 제한을 둔다. 비(非) 배기 미세 입자도 규제 대상에 포함, 이동 수단의 오염 물질 전반을 관리한다. 도로에서 발생하는 타이어와 브레이크 패드 분진에 대한 위험성은 꾸준히 제기돼 왔지만 실제 적용된 것은 이번 유로 7부터다. 그래서 드럼 브레이크 필요성이 강조되고 있다.
유럽 연합은 2035년까지 사실상 배출가스를 없애는 게 목표다. 내연기관과 하이브리드에 대한 규제도 강화되었지만, 사실 유로 6를 충족하는 내연기관 차량은[35] 이미 배기가스의 99.9% 가량이 대기 구성 물질인 수증기와 이산화탄소로 방출된다. 0.1% 미만만이 질소산화물과 휘발성유기화합물이다.[36] 또한 이퓨얼/수소 연료/바이오에탄올 등등 완전한 탄소중립 연료의 양산 직전 수준의 발달로 내연기관 및 하이브리드의 친환경성은 개선의 여지가 충분하기 때문에, 오히려 전기차, 하이브리차는 전 주기 평가(LCA) 관점으로 볼 때 철강, 희토류 가공 등 생산 과정에서 에너지와 수자원 사용도 평가에 추가되었다. 배터리 수명에 대한 기준을 확정되어, 전기차와 하이브리드 차 배터리가 담보해야 할 최소한의 내구성을 규정했다. 이에 따르면 배터리는 5년/10만 km 동안 80%, 7년/16만 km 동안 72% 이상을 유지해야 한다고 한다. 참고로 미국의 경우 배터리는 8년/10만 mph 동안 70%를 유지하고, 배터리와 관련 전동 장치(electric powertrain)의 품질을 8년/8만 mph 동안 보증해야 한다.
이기형 한양대학교 기계공학과 교수는 "전기·수소차가 탄소중립의 해결책으로 떠오르지만 전기나 수소를 제조하는 과정에서 오히려 탄소 배출이 증가하게 된다는 지적이 있다"라며 "탄소중립에 더 유연하게 대처할 수 있도록 연료와 기술의 포트폴리오를 확장하는 게 중요하다"라고 말했다.
7.1.3. 연비의 측정 방법
자동차의 연비를 측정하는 공인 연비 측정 시험에서는 통칭 백 분석(bag analysis)분석 값으로 이산화탄소를 측정하여 연비를 계산하지, 연료의 무게를 측정하지 않는다. 서로 다른 연료를 동등하게 비교해야 하기 때문이다. 모든 화석연료는 연소 과정에서 탄소가 분리되어 이산화탄소, 일산화탄소와 같은 배출물을 만들어낸다. 그래서 CO2 배출량 = 연비 = 투입된 에너지량(kW)을 의미하며, 이것이 유럽 자동차 규제에서 CO2 규제가 미국 규제와 달리 널널하지 않은 이유이기도 하다.[37]전기차는 발전원에 따라서 탄소 배출량의 편차가 크다. 한국 법규인 CVS-75는 북미 법규인 FTP-75를 그대로 가져왔으며, 대다수의 국가에서 법규와 기준치는 북미를 기준으로 형성되었다. 대다수의 업체는 자동차를 만들때 수출을 염두에 두고 만들기 때문에 휘발유 차량의 경우 북미 법규, 경유차량의 경우 유럽 법규를 신경쓰며 효율과 규제안이 미국을 따라가기 때문이다.
tank to wheel, 즉 엔진 효율이 아니라 자동차 자체의 효율을 비교하면 대략 휘발유 30%, 경유 40%, 하이브리드 50%, 전기 80%의 수치를 보이고 있다.
현업에서는 상세 효율 분석을 Energy Flowdown이라 하여 수행하며, 이때 투입된 연료량을 Ground Truth로 CO2 배출량을 기준으로 계산한다. 배기가스를 모두 leak 없이 측정하도록 차량의 Tail pipe를 가공하여, 배기가스 분석 장치로 연결한 뒤, 배기가스를 포집하여 그 조성비를 계산한다. 이때 CO2와, 불완전 연소가 일어나 발생한 극소량의 CO, 그리고 HC등 탄소가 결합된 모든 배기가스를 계산해 투입된 연료량을 계산하며, 이것이 저 사이트에서도 표현한 것과 마찬가지로 연비와 CO2의 상관관계가 99.9%라고 표기하는 이유기도 하다. 실제 차량에서는 휘발유나 경유와 같은 액체 성분의 연료도 연료통 내부에서 기화하여 기체가 되고, 이것을 다시 회수하여 실린더 내부로 분사하는 캐니스터 퍼지와 같은 장치가 있기 때문에, 연료의 무게를 재는 것은 매우 부정확하다. 따라서 현업에서는 99% 연료량을 측정할 때 이러한 배기가스를 통한 역상을 한다. 이러한 기법은 1970년대부터 50년 가량 계속 쓰이는 카본 밸런스 방법이다.#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11
매연 저감 장치 중에 그 어떤 것도 CO2를 줄이지는 못한다. CO2를 줄이는 방법은 단 하나뿐이다. 연료를 효율 좋게 태우는, 연비를 높이는 것뿐이다. 차량 공인 연비는 연료 소비량을 실측하기 위해 배기가스를 포집해서 산출하며, 실제 현장에서도 그렇게 한다. 사용 연료의 유량이나 무게를 측정하지 않고, 탄소 발생량을 기준으로 측정하는 이유는 유증기와 같이 유체 상태가 아닌 연료도 있으며, 캐니스터 퍼지와 같은 장치가 이러한 유증기도 연료로써 사용하기 때문에 유량과 무게는 부정확하기 때문이다.
일반적으로 그래서 CO2 배출량은 곧 연료 소모량을 의미한다.
7.1.4. 제조 및 폐기과정 환경 오염 문제
전기 자체는 친환경이나, 정작 축전지 제조 과정에서 화약 약품과 희귀 원소들이 사용되며 이들을 생산 및 채굴하는 과정에서 환경 오염을 일으키고 있다.# 리튬을 1톤 채굴하는 데에 상수도가 227만 3000리터가 사용된다고 하며, 광산 주변 지역은 최근 전기차 수요가 증가함에 맞춰 물부족에 시달리고 있다고 한다.# 물론, 석유생산이 더 심각한 환경오염을 발생시킨다.#한 대만 폐차해도 휴대폰 수천 대 분량인 축전지의 폐기물 수거에 대한 대비도 필요하다. 따라서 오래된 차량용 축전지를 수거하여 ESS에서 다시 사용하는 방안이 제시되었다. 이를 통해 최대 10년까지 연장하여 사용할 수 있다.# 23년 시점에서는 아직 노후 차량이 적어 폐축전지의 공급이 매수 적지만 2030년부터 수조 원 규모가 될 예정이다. #
7.2. 잘못 알려진 사실들
- 전기차는 사고가 나면 전력이 차단돼서 문을 열 수 없다.
전자식 도어와 전기차를 혼동해서 발생한 오해다. 전자 도어 탑재는 동력 기관이 전기모터인지 내연기관인지 여부와 전혀 상관 없다. 아이오닉 5는 전기차지만 기계식 도어를 채택했고 링컨 에비에이터는 내연기관차인데 전자식 도어를 사용한다. 이 오해 때문에 부산 아이오닉 5 톨게이트에 충돌 사고에서 탑승자들이 차에서 탈출하지 못해서 비명을 지르며 산 채로 불타 죽었다는 루머가 퍼지기도 했다. 하지만 사실 탑승자들은 충돌에 의한 충격으로 이미 사망했고 아이오닉 5는 도어 핸들이 팝업되는 기믹이 있을 뿐, 기계식 도어를 사용한다. 전자식 도어가 사고 발생 시 더 위험한지 자체가 논란의 여지가 있는 부분이다. 전자 도어를 사용하는 차량은 전력이 끊어져도 내부에서 문을 열 수 있는 기계식 비상 개방 장치를 갖추고 있고,[38] 차량이 잠긴 상태에서 운전자가 의식을 잃었다면 전자식이든 기계식이든 어차피 열쇠가 없으면 외부에서 정상적으로 문을 열 수 있는 방법은 없다. - 비가 내릴 때 전기차를 충전하면 감전된다.
전기차와 충전기는 연결 시 물이 들어가지 않도록 설계되어 있고 충전을 시작하기 전에 누전이 없는지 확인하는 시스템이 있기 때문에 충전하다 감전될 우려는 없다. 다만 충전기 커넥터 부분에 물이 고여 있거나 심한 비바람이 부는 경우에는 자체적으로 충전이 차단되어 충전이 되지 않으므로 야외에서 충전하지 않는 게 좋다.
7.3. 대중교통과의 비교
전기자동차 인프라는 결국 많은 비용과 시간이 들어갈 수밖에 없는데, 한 사회에서 교통 인프라에 투자할 수 있는 예산과 인력은 한계가 있기에 결국 전기차 인프라 구축 비용은 다른 교통수단에 대한 투자를 희생해서 나올 수밖에 없다. 그런데 여기서 '기존의 친환경 교통수단인 대중교통(전기철도)에 대한 투자를 줄이면서까지 예산을 집중할 정도로 전기자동차의 친환경성이 뛰어난가'라는 문제가 제기되었다. 실제로 영국에서는 대중교통에 대한 투자가 전기차에 대한 투자보다 더 중요하다는 논지의 주장이 있다.하지만 전기차 보조금 정책의 경우 기존 내연기관 차량을 전기차로 전환하는 것을 목표로 하고 있지, 특정 차종이나 신규 구매자를 위한 정책이 아니다. 물론 일부 차종이나 신규 구매자가 보조금 제도의 혜택을 보는 경우도 있겠지만 도입 취지 자체는 기존 내연기관 차량의 전환을 목표로 한다. 따라서 전기차 보조금 정책과 승용차 이용자를 대중교통 이용자로 전환하는 것은 별개로 다루어야 한다. 현재로서는 보조금이 없으면 전기차 시장이 제대로 돌아가기 힘든 것이 현실이며, 자동차 기업들이 전기차 기술 개발에 매진하도록 하여 2035년 전후의 근미래에 내연기관 차량을 완전히 단종하는 것이 전기차 보조금 정책의 최종적인 목표이다.
대중교통이 거의 없는 교외 지역의 경우 무리한 대중교통 정책이 오히려 역효과를 낼 수 있다는 지적도 있다. 교외 지역은 넓은 면적과 낮은 인구밀도 탓에 전기차 인프라의 투자 비용이 더더욱 높아질 수 있다는 지적도 있지만, 오히려 교외의 전기차 인프라의 경우 보통 이용자가 인프라 비용을 분담하거나 혹은 전액 부담하는 형태이기 때문에 큰 문제가 없는 경우도 많다.
그리고 대중교통 정책은 다른 말로 하면 대량 수송의 이점이 발휘되기 쉽도록 도시화율을 높이는 정책이 선행되어야 한다는 이야기이기도 한데 이 또한 논란이 있는 정책이다.
한편 전기차와 대중교통의 교집합이라고도 할 수 있는 전기버스는 이런 비판에서 조금 더 자유로운데, 전세 버스나 관광버스를 제외한 거의 모든 버스는 일정 경로를 따라서 주행하며, 따라서 전기 승용차나 대형 트럭 등에 비해 좀 더 적은 숫자의 충전 인프라를 필요로 하기 때문이다. 천연가스버스에 비해서도 확실한 비용 절감 효과가 있다는 것이 입증되었기에 여러 버스 회사에서 도입하고 있다. 정부에서도 가격이 상대적으로 비싸지만 전환 효과가 큰 버스와 트럭에 큰 액수의 보조금을 책정하고, 고가의 사치품으로 취급되는 대형 세단이나 대형 SUV에는 보조금을 적게 주거나 대상에서 제외하는 정책을 유지 중이다. 하지만 이 과정에서 국산이 부품이나 차량이 아닌 수입산(주로 중국산) 제품에도 많은 액수의 보조금을 지급했다는 것에 대한 비판도 있다.
8. 향후 전망
현재 세계 대부분의 자동차회사가 전기차를 생산한다. 테슬라 모델 Y는 2023년 1분기 전 세계에서 가장 잘 팔린 차가 되었다. 미국은 2030년부터 신차의 절반을 전기차로 생산하도록 행정명령이 내려졌으며 #, 유럽은 아예 2035년부터 탄소 배출을 금지하여 내연차는 물론 하이브리드 자동차마저 퇴출하는 법안을 통과시키기도 했다. # 블룸버그 통신에 의하면 2036년쯤 전기차 판매가 내연차 판매를 앞지를 것으로 전망되고 있다.#몆몆 이들은 전기차가 언젠가 내연차를 앞지르고 전기차가 대세가 될 것이라고 한다. 그러나 전기차가 도로를 지배하는 그 '언젠가'가 언제인지에 대해서는 명확한 결론이 없다. 미국의 행정명령이 정상적으로 시행된다고 해도 신차 판매의 절반이 전기차인 것과 실제로 등록된 모든 차종에서 전기차의 비중은 차이가 심하다. 전 세계에서 판매되는 신차는 매년 1억 대가 조금 못 되며 등록된 차량은 15억 대 정도가 되는데, 매년 5천만 대의 전기차를 팔아도 15억의 차량을 대체하는 데는 단순 계산으로 30년의 시간이 걸린다.
블룸버그 통신은 2040년 경에 전체 차량의 31% 정도가 전기차가 될 것이라 전망했는데, 신차 판매량을 그대로 유지했다는 가정하에 이 시점에서 내연기관차량의 생산이 완전 종료됐다고 해도 10년이 넘게 더 걸린다는 말이 된다. 이것도 전기차 판매량이 쭉 우상향 곡선을 그린다는 가정하에서고, 대한민국에선 한계에 부딪혀 2023년 1분기를 마지막으로 판매량이 오히려 폭락하여 우하향 곡선을 그렸다. 2025년을 전기차 원년으로 선언했던 제네시스는 선언한 지 2년 만인 2023년 직렬 하이브리드(REEV: Range-Extended EV, 주행거리 연장 전기차) 개발을 선언하고 예상 개발 기간을 5년 이상으로 잡으며 전기차 원년을 포기했다. 이를 빗대는 말로 '전시상'(전기차는 시기상조)라는 유행어가 번졌다.#
유럽에서는 탄소 배출 차 판매 금지 법안이 통과된 지 1개월 만에 격렬한 반대를 이기지 못하고 e퓨얼 내연차는 허용하는 방향으로 한 발 물러섰다.
전기차 업계의 큰 변화의 흐름 중 하나가 IT 업계의 시장 진출이다. 전기차가 점차 전자제품에 가깝게 변모하면서 IT 기업과 합종연횡이 잦아지게 되는 상황에서 직접 시장 진출에 도전하는 기업들도 많아지고 있는 추세이다.
그리고 화웨이, 샤오미, 알리바바 그룹, 바이두, DJI, OPPO, vivo 등 중국계 기업들의 경우 전기차 시장에 진출할 의사를 밝혔고, 그 중에는 양산차를 생산하는 기업들도 존재한다. 대부분 자국의 자동차 메이커와 합작하여 생산을 추진하지만 일부 기업은 자체적인 생산을 목표로 하고 있다. 그러나 중국 내 70여 개의 전기차 업체들이 난립하면서 경쟁이 심화되었고, 중국 정부의 구매 보조금도 끊기면서 수익이 둔화되자 업체들의 줄도산이 이어지는 상황이다.
2024년 4월 샤오미가 가장 먼저 전기차인 샤오미 SU7를 출시했다.
다이슨의 경우 한때 전기 SUV 개발을 추진했지만 차를 판매하고 수익을 낼 수 있을지 불확실하여 사업을 종료했다.
대표적으로 Apple의 Apple Car를 들 수 있다. 테슬라의 엔지니어들을 헤드헌팅하고 현대자동차를 비롯해 여러 자동차 메이커와 접선한 것을 보고 진입한다는 루머가 펴졌다. 실제로 Apple의 규모가 규모인 만큼 테슬라의 주요 대항마로서 거론되기도 했다.# 다만 24년 2월 개발을 포기했다는 소식이 전해졌다.
소니는 VISION-S라는 차량을 선보임으로써 전기차 업계에 진출할 뜻을 밝혔다. 처음 공개했을 당시에는 자사에서 제공할 수 있는 자동차 관련 사업을 한 눈에 볼 수 있는 테스트 베드로 선보였고, 양산 계획은 없다고 밝혔다. 그러나 이후 양산 사업을 속행하기로 결정했다. 혼다와의 협업으로 만들어질 예정이다. 현재 양사의 합작사인 소니 혼다 모빌리티를 통해 아피라 프로토타입이라는 시제 차를 선보였다.
의외로 LG그룹도 전기차를 출시할 수 있는 역량을 가지고 있다고 평가받고 있다. 쉐보레 볼트 EV가 LG전자가 개발에 관여한 차량으로 배터리뿐만 아니라 각종 전장품들이 LG가 만든 것이다. 70% 이상의 부품이 LG마그나 이파워트레인에서 생산하고 있다. 실제로 LG전자는 자동차 개발 능력을 갖추고 있고, 여러 전기차 개발 양산 계획에 참여한 바 있다.[39]
'더 맑은 서울 2030'는 오세훈 시장의 2차 정책으로 배달용 오토바이는 2025년까지, 택배 화물차는 2026년까지 100% 전기차로 교체한다.#
2024년 미 대선 트럼프 대통령 후보가 전기차 의무론, 전기차 보조금 폐지를 공약으로 내세웠다. 만약 트럼프가 정권을 잡는 데 성공한다면, 향후 미국의 전기차 전망은 밝지 못하다.[40] 특히 우크라이나전 발발 이후 러시아의 원유 수출을 막고 그 빈자리를 미국이 메운 만큼[41], 트럼프의 또다른 공약인 우크라이나전 종식도 만약 이뤄질 경우, 향후 러시아 자원 수출의 직접적인 견제와 시장에서의 미국의 영향력을 지키기 위해, 구태여 석유를 포기할 이유도[42], 석유 산업과 정반대되는 성향을 가진 전기차 산업을 우대 해줄 이유도 전무해지게 된다. 트럼프가 만약 당선된다면 그의 집권기 내에서는 전기차 시장의 성장세가 둔화될 것으로 예측되고 있다.[43]
2024년 들어 전 세계적으로 전기차 판매 증가세가 감소하고 안전성 문제는 더 커지고 있어서 가격이 낮은 차량이 나오지 않는 한, 대중화되기 어려울 것으로 점쳐지고 있다. 결국 혁신적으로 싼 배터리가 나오기 전까지 전기차는 내연기관차보다 가성비 면에서 불리할 수밖에 없다.
9. 전기차 목록
9.1. 개조전기차
전기자동차의 이점을 얻고자 기존 내연기관을 사용하던 자동차를 전기자동차로 개조하는 자동차 튜닝도 이뤄지고 있다. 현재는 미국을 중심으로 발전하고 있으나 한국에서도 규제 특구를 지정하여 활성화할 움직임을 보이고 있다.10. 여담
- 전기자동차가 외압으로 인해 시장에서 사라졌다는 이야기가 많은데 20세기 초에 전기자동차가 내연기관차에게 밀려 사라진 시기와 2000년쯤에 있었던 GM EV1과 관련된 음모론이 있다.
10.1. 구매가 논란
인프라 확충, 국가의 전기차 지원 정책으로 전기차의 구매가가 낮아지고 있으나, 제조 원가 절감으로 인한 구매가 감소는 기본적으로 한계가 있을 수밖에 없어[44] 내연, 하이브리드에 비해 가격이 높다.당장 (전기차 보조금을 제외한) 구매 원가 기준으로 보자면 동급 내연기관 차량 대비 지원 정책 등으로 할인 혜택을 받아도 상당히 비싸다.#[45] 그나마 테슬라 같은 경우 탄소 배출권 판매로 큰 이익을 얻었으며, 이는 전체 순이익의 상당 부분을 차지한다.# 같은 가격으로 내연기관에 눈을 돌리면 차급이 한 단계에서 두 단계는 올라간다.[46] 이렇다 보니 값싼 연비로 인한 경제적 이득을 거두기가 쉽지 않다. 2025년# 또는 주행 거리로 따지자면 하이브리드는 52,000km 가솔린는 150,000km 정도 주행해야 동급 세그먼트의 '총 소유 비용(Total Cost of ownership)'[47]과 비슷해진다는 보고서도 존재한다. ## #
하지만 중국의 BYD사에서 1900만 원대 차량을 선보이면서 전기차의 가격 하락은 지속될 예정이다.# 특히 24년부터 시작된 배터리 시장 위축으로 배터리 리튬 가격은 90% 가량 하락한 상태이다# 따라서 전기차의 원가에 상당한 부분을 차지하는 배터리 가격도 경쟁 심화와 배터리 원가 하락으로 앞으로도 전기차의 하락은 지속될 가능성이 높다. 특히 중국에 대해서 여전히 관문이 열려 있는 국가들 위주로 낮은 가격으로 전기차들이 보급될 예정이다. 유럽에서도 전기차에 대해서 지속적으로 가격이 떨어지고 있다.#
10.2. 보조금 논란
미국은 무조건 북미에서 전기차를 최종 조립해야 한다. 배터리에 들어가는 핵심 광물 40% 이상을 미국이나 FTA를 맺은 국가에서 채굴·가공한 것을 써야 보조금 전부를 받는다. 한국은 8년내 해외에 팔면 보조금 20% 토해내야한다.#10.3. 낮은 중고가
중고차 감가상각은 '매우 좋다'라는 평과 '매우 안 좋다'라는 평이 공존하는 등 호불호가 크게 갈리는데, 이 또한 상술한 정책으로 인해 신차 구입 시 보조금이 상당히 들어가기 때문이다. 신차로 구매할 때는 당연히 정책 지원으로 보조금을 상당액 지원받아 원 구입가보다 상당히 저렴한 가격으로 구매할 수 있는데, 중고로 판매할 땐 이런 보조금을 고려하지 않고 원가와 운용 기간, 차의 상태 등으로만 가격을 따지는 게 대부분이니 판매자 입장에선 비교적 득 보기 쉬운 구조가 형성되는 것이다. 극단적인 경우 초창기 지원금이 매우 클 때 신차를 뽑은 차주가 지원금이 줄어든 후 중고로 차를 되팔아 지원금으로 할인된 신차의 최종 구매액보다 비싸게 해당 중고차를 판 사례도 존재한다. 2019년에 테슬라 모델 3 롱레인지를 보조금 혜택을 받을 경우 4000만 원대 중반에 구입이 가능했고 2024년에는 폭스바겐 ID.4가 프로모션으로 3000만 원대에 구입이 가능했다.#2024년 기준으로 모든 전기차의 중고 감가율은 높은 편이라 신차 구입 시 재고 차 할인 같은 혜택을 받지 않는다면 금전적으로 큰 손해를 입고 판매할 수밖에 없다. 되려 전기차를 사려면 신차 말고 중고차로 사라는 조언도 나돌아다니는 편.# 인천 청라동 아파트 지하주차장 전기차 화재 사고 이후 전기차에 대한 수요 절벽으로 중고가는 심하면 50%까지 낮아졌다. 하지만 중고차로 구입할 시 배터리 보증이 안되기 때문에 # 이런 일이 생길 수 있다.
즉, 전기자동차는 혁신적인 배터리 기술 발전으로 가격 안정화가 되지 않는 한, 내연기관 자동차보다 모든 면에서 불리할 수밖에 없다. 세계 각국이 차세대 배터리 개발에 사활을 거는 이유인데, 전기차의 이러한 태생적 한계를 잘 알기 때문에 세금 할인과 보조금 혜택을 주면서 차량 보급을 활성화시켜 인프라 확충과 기술 개발에 필요한 데이터를 수집하기 위해서다.[48]
10.4. 라디오 관련
전자기학적으로는 차량 내부에서 AM 라디오 청취가 불가능하다. 진폭 변조를 사용하는 AM방송의 특성상 전기자동차의 모터 드라이버에서 발생한 노이즈에 상당한 영향을 받기 때문이다.그렇지만 노이즈 발생과 유입을 최소화한다면 청취가 가능하며, 실제 사례로 C 필러 부분에 안테나를 설치하고 차내에 아마추어 무전기를 설치한 사람을 보면 작동이 잘 되는 것을 볼 수 있다.#[49] 차량을 정차시키면 모터 드라이버가 꺼지고 노이즈가 없어졌기 때문에 무전기 사용이 가능했을 것으로 추정된다. 아예 설계에서부터 차폐에 신경 쓴 닛산 리프, 현대자동차그룹에서 생산된 전기차의 경우 AM 라디오를 청취할 수 있다.
하지만 청취자의 감소로 미래가 어두운 구식 매체를 위해 그러한 마감까지 신경쓰기에는 비용이 아깝다는 판단이 섰는지[50] 23년 이후 전기차에서 AM 라디오를 제거한 채 출시되는 차량이 많아졌다. 제조사들이 AM 라디오를 제거하면서 든 이유로는 하나같이 소비자들은 디지털 스트리밍이나 스마트 앱을 통해 AM 라디오나 음성 콘텐츠를 듣고 있다는 점을 내세우고 있다. 미국이나 오스트레일리아처럼 국토가 넓어서 FM방송이 잘 도입되지 않고 중파방송이 주력인 지역들에서는 해당 문제를 심각하게 받아들이고 있으며 마찬가지로 땅덩이가 넓다 보니 이들 지역은 장거리 운행이 일상적이라서 신식 매체가 낮선 고령 청취자들을 중심으로 더욱 큰 불편을 느끼고 있다.#, ##, ###, ####
주파수 변조를 사용하는 FM 라디오나 처음부터 디지털 방식의 변조를 사용하는 siriusXM, DAB, DRM, IBOC(HD Radio)[51] 같은 디지털 라디오는 이런 문제가 없거나 덜하다. 분명 양청 지역인데도 FM 라디오 청취가 불가능하다면 그건 제조사가 최소한의 전자파 차폐조차 소홀히 했을 가능성이 높다. 실제로 EMC/EMI 인증을 받지 않은 일부 LED 조명은 FM 라디오에도 영향을 주곤 하는데, 바꿔 말하면 기본적인 차폐만 제대로 되어 있다면 FM 라디오 청취에는 전혀 문제가 없다.
10.5. 전기차와 변속기
기계적인 에너지 손실이 크고 고장 수리 요소가 늘어난다. 하지만 전동기 기반 차량에도 다단 변속기를 물리는 경우가 없지는 않다. 다만 전기차와 변속기의 관계를 이해하기 위해선 먼저 자동차에 변속기를 설치하는 목적을 생각해볼 필요가 있다.10.5.1. 변속기의 역할
본래 내연기관이 낼 수 있는 힘과 회전속도는 대부분 자동차를 끌고 다니기에 적절하지 않다. 1톤이 넘는 쇳덩어리를 끌기엔 일반적인 승용차 엔진의 자체 토크만으로는 충분한 가속력을 확보하는 것이 불가능하므로 내 속이 터져서 운전할 수가 없다. 아반떼 AD를 예시로 생각해보면 최대 토크가 6,000rpm에서 27kg.m인데, 내연기관의 토크 특성상 엔진이 구동할 수 있는 최저 속도에 가까운 공회전 상태에선 이보다 훨씬 떨어진다. 고작 수kg에 불과한 토크로 1.5톤이 넘는 차량을 움직일 수 있겠는가? 엔진이나 모터 같은 회전기기의 출력은 토크와 회전속도의 곱이기 때문에 풀 토크를 내더라도 회전속도를 제대로 당기지 못하면 결국 엔진의 최대출력을 온전히 끌어낼 수가 없다는 문제가 있다.위와 같은 문제 때문에 엔진 출력을 그대로 바퀴에 꽂을 수도 없고, 그렇다고 엔진을 신나게 고토크 사양으로 만들자니 배기량이 한없이 무시무시하게 커지면서 차량에 올라갈 수 없는 사이즈가 되므로 사실상 비현실적인 요구가 된다. 하지만 기관을 요구 사항에 맞춰서 만들 수 없다면 기관이 내는 출력의 토크 x 회전수 비를 조절하여 필요로 하는 토크나 회전수를 맞추면 되며 이 일을 해주는 기계가 바로 감속기이다. 거기에 더해 엔진의 연비와 수명을 고려하여 감속기를 다단화함으로써 차가 느리게 갈 때는 감속비를 크게 해서 최고속도를 깎는 대신 힘을 증폭해 충분한 가속력을 얻고 충분히 속도가 붙으면 감속비를 줄여 엔진의 회전수를 적절히 낮춤으로써 엔진을 최적으로 운영할 수 있게 만들어진 것이 바로 자동차의 변속기다.[52]
즉, 변속기는 단순히 감속비를 조절하는 역할이 아니라 기관의 최대출력을 더 일찍, 더 넓은 속도 범위에서 쓸 수 있게 하면서도 회전수를 제어해서 연비까지 확보하는 등등 엔진을 운영하고 최적화하는 기계이기 때문에 내연기관 자동차에서 중요하게 사용되는 것이다.
10.5.2. 변속기가 배제되는 이유
그렇다면 전동기를 사용하는 전기자동차 입장에서 변속기는 어떤 존재일까? 사실 꽤 이른 시기부터 상용 전기자동차에 변속기를 탑재한 사례가 있다. 좀 옛날로 넘어가 보자면 기아 베스타 EV에 자동도 아니고 5단 수동 변속기가 올라가기도 했다. 다만 이런 오래된 차량들의 적용 사례는 현재 시점에는 일반화하기가 곤란하다. 이 차량이 개발되던 시기에는 전동기 제어 기술이 현대적이지 않았고 전원의 성능이 매우 좋지 않았기 때문에 내연기관처럼 낮은 토크와 회전수의 제약을 받아 변속기 없이는 차를 제대로 굴리기가 힘들었기 때문이다. 그래서 현재 시점에 출시되는 전기자동차들과는 괴리가 매우 크며, 아무리 늦어도 2010년 이후로는 전기자동차 입장에서는 변속기를 배제하는 것이 최선인 상황이다.일반적으로 현재의 전기자동차들이 대체로 변속기를 배제하고 고정 감속비를 가져가는 이유는 3가지가 있다.
첫 번째로는 조금이라도 높은 동력 효율을 얻기 위해서다. 변속기도 최적 효율이 나오는 회전수가 있고 그 회전수를 벗어나게 되면 완만하게 효율이 떨어질뿐더러, 아무리 효율이 좋다좋다 한들 마찰 저항으로 인해 기본적으로 어쩔 수 없이 까먹는 동력이 있다. 내연기관 입장에서는 이런 변속기의 단점을 엔진 연비를 고려한 제어나 설계를 통해 커버할 수가 있을뿐더러 엔진이 무슨 짓을 해도 그것이 훨씬 이득이지만, 전동기는 내연기관보다 회전수와 토크의 변동 폭이 훨씬 크고 배터리가 빡빡해 효율에 매우 민감하기 때문에 변속기가 까먹는 손실도 무시할 수가 없다.[53] 또한 쉽게 놓치는 부분인데 변속기가 동력 계통에 끼게 되면 구동 효율뿐만이 아니라 회생제동 효율도 떨어뜨린다는 치명적인 문제도 있다. 변속기는 토크의 방향에 상관없이 항상 손실이 발생하기 때문인데 그래서 더더욱 승용차에는 올리지 않으려는 추세인 것이다.
또한 전동기는 회전수가 높다고 해서 무조건 효율이 떨어지는 것이 아니다. 내연기관이 고회전수 조건에서 연비가 급감하는 이유는 내연기관 자체의 구조적인 부분도 크고 연료를 연소하는 과정처럼 화학적인 요인이 기여하는 바가 크다. 반면 전동기는 그런 기계적, 화학적 방해물이 전혀 없고 고회전 조건에서도 필요한 만큼의 동력만을 얼마든지 선택해서 쓸 수 있으므로 내연기관과 같은 효율 급감이 발생하지 않는다. 고속 조건에서 효율이 떨어지는 것도 어디까지나 해당 조건에서 최대 토크를 낼 때의 일인 거지 그렇지 않으면 보통은 충분히 여유 있는 운전 영역에서 주행이 지속된다. 내연기관은 높은 회전수를 유지하는 데만도 상당한 동력을 소비하지만 전동기 자체는 저속이나 고속이나 무부하 토크 저항이 거의 없으므로 동일 출력 조건에서 저속과 고속의 동력 효율이 극적인 차이를 보이지 않는다. 그래서 동력 효율 자체는 고속으로 갈수록 오히려 전동기가 압도적으로 높다. 고속에서 성능이 떨어지는 문제는 전동기의 반작용 전압을 이기지 못해서 전기적인 한계에 걸리는 것일 뿐이고 이는 동력 효율과는 별개의 문제다.[54]
두 번째는 전기 동력만을 사용함으로써 설계의 자유도와 여유 공간의 이점을 얻고 양산성을 개선하기 위해서다. 변속기가 붙게 되면 모터의 출력이 변속기를 들렀다가 바퀴로 가야 하므로 기존의 내연기관만큼 동력계의 설계가 복잡해지고 더 많은 공간을 소비하며 더 많은 제약이 가해지므로 결과적으로 전동기와 전기 계통을 사용함으로써 얻는 이점이 크게 감소하고 파워트레인 효율이 저하된다. 내연기관도 파워트레인 설계에 따라 연비 차이가 유의미하게 나는데 이보다 연비에 훨씬 민감한 전기차들은 말할 것도 없다. 그래서 전기자동차들은 전동기의 이점을 한껏 살려 아예 전동기 자체를 차축에 붙여버림으로써 동력계에 들어가는 기어 자체를 없애고 있는 추세다. 또한 변속기를 개발하고 생산해야 하기 때문에 차량의 양산성이 떨어지게 되며, 경험 많은 자동차 업체가 아니고서야 변속기의 개발과 양산이 익숙하지도 않을 것이기에 테슬라 같은 비교적 신생 업체들의 입장에서는 생각 외로 큰 리스크를 떠안아야만 한다. 변속기는 매우 정밀한 제조 능력을 필요로 하면서도 막대한 힘을 받아 고속으로 회전하는 기계이다. 많은 개발 경험이 없이는 함부로 손을 대기 어렵고, 막대한 돈과 시간을 들여 개발을 한다고 해서 전기차의 성능이 획기적으로 개선되는 것도 아니다.
세 번째로 변속기를 쓰기에는 모터의 동작 영역과 효율성이 내연기관처럼 허접하지 않다. 내연기관은 특성 곡선을 보면 토크가 언덕 모양으로 나타나고 출력은 거의 일방적으로 회전수에 비례해서 올라가는 경향이 있다. 따라서 최고 토크 지점도 언덕 최고점 하나뿐이고 최고 출력 지점도 거의 최고 회전수까지 올라갔을 때 딱 한 지점뿐이다. 즉, 엔진은 최적 동작 영역이 점으로 나타나며, 연비 위주로 돌리거나 출력 위주로 돌리기 위해서는 무조건 해당 최적 지점 근처에서 엔진을 놀게 해야 하는데 상식적으로 엔진 스스로 항상 속도나 토크 조건을 맞춰서 작동하는 것은 불가능하다. 그래서 변속기가 반드시 필요하게 되고, 변속기를 쓰더라도 엔진이 항상 100%의 성능을 발휘하기 어렵다.
반면에 전동기는 특성상 저속 영역부터 이미 토크 곡선이 평탄하게 최대치로 형성[55]되고, 이 저속 토크는 모터 방열 설계와 배터리 사양만 버텨준다면 얼마든지 전류를 퍼넣어서 더 끌어올릴 수 있으며,[56] 전동기 유형과 설계에 따라 차이가 있긴 하지만 최대출력도 생각보다 굉장히 넓은 회전수 영역에서 유지할 수 있다. 또한 전동기의 효율도 내연기관처럼 최적 영역이 정해져 있긴 하지만 내연기관에 비해 효율의 변동 폭이 작고 영역이 넓으므로 굳이 변속기까지 넣어가면서 적정 회전수에 집착할 이유가 전혀 없다. 상술했다시피 변속기에서도 상당한 동력 손실이 발생하기에 변속기가 이득이 되려면 그 이상으로 전동기의 효율에 큰 이득이 있어야 하지만 실제로는 대체로 변속기가 있는 쪽이 오히려 연비에 손해를 보거나 그런 복잡한 시스템을 탑재할 자리에 배터리를 더 채우는 쪽이 훨씬 이득이 크다.
또한 변속기도 효율이 최고가 되는 회전속도가 정해져 있는데 RPM의 변동 폭이 작은 내연기관과는 달리 전동기는 운용 회전수의 폭이 워낙 넓기 때문에 변속기를 최적으로 맞춤 설계하기가 곤란하다. 전동기 수준의 고회전수는 변속기에게도 상당한 가혹 조건이고 변속비가 크고 회전수가 높을수록 손실도 기하급수적으로 커지기에 같은 스펙의 변속기를 설치하더라도 내연기관에 비해 훨씬 효율이 떨어진다. 따라서 별다른 이유가 없는 한 일반적으로는 변속기가 없는 구조가 더 에너지 효율적이며, 변속기를 붙이겠다면 주로 효율보다는 전동기 운영 능력을 개선하기 위해 설치하는 경우가 대다수다.
주의할 점은 변속기가 없는 것이지 전기자동차도 고정 감속비를 가지는 종감속 기어는 있다는 점이다. 바로 밑 문단에서 설명하겠지만 전동기를 전기자동차를 직결로 구동할 수 있는 사양으로 만드는 것이 불가능하지는 않으나 전동기의 사양은 전원의 사양도 고려해야 하고 너무 토크 중심으로 설계를 하게 되면 무난한 성능으로 만들기가 까다로우므로 감속기 정도는 넣는 편이다.
10.5.3. 전동기 성능의 비결
사실 대체로 전기자동차들에 붙는 전동기들은 여러가지 다른 용도의 전동기들을 기준으로 봐도 사이즈에 비해서 출력, 특히 최대 토크와 최대 회전수가 굉장히 높은 편이다. 왜 이런 차이가 있냐면 전기차의 전동기들은 같은 성능으로 매우 넓은 운전 영역의 확보를 위해 극단적이고 공격적인 운용을 상정해서 설계되기 때문이다. 거의 사실상 그 사이즈에서 물리적으로 결정되는 전기적 사양의 한계치까지의 성능을 다 뽑는다고 봐도 된다. 문제는 전기적으로 성능을 뽑는 것과 그 성능을 뽑으면서 열적 안정성까지 확보하는 것은 다른 문제라는 것이다.회전 기기의 기계적 출력은 회전수와 토크의 곱이다. 때문에 출력이 같더라도 전동기의 사용 목적에 따라 회전수를 높게 설계할 수도 있고 토크를 높게 설계할 수도 있는데 보통 일반적인 전기자동차에는 종감속 기어를 박는 것을 감수해서라도 어느 정도 높은 정격 회전수를 갖게끔 설계한다. 이렇게 하는 이유는 같은 사이즈, 같은 출력 조건에서 모든 전기적 조건을 따져볼 때 무작정 고토크, 저회전수로 설계하는 것보다는 적당히 높은 정격 회전수를 갖는 것이 가장 효율적이고 넓은 운전 영역을 무난하게 확보할 수 있기 때문이다.
전동기가 자기력으로 토크를 내니까 그냥 자기력이 무조건 세지면 좋은 것 아닌가? 싶겠지만 항상 그런 것은 아니다. 예를 들어 영구자석 전동기의 토크는 영구자석의 성능에 비례하는데 현실적으로 얻을 수 있는 영구자석의 성능은 당연히 제한되어 있다. 그럼 결국 회전자 자석의 면적을 늘리던지 고정자의 권선 턴 수를 늘려야 하는데 면적을 늘리는 것은 결국 전동기의 크기가 커지고 턴 수를 늘리는 것은 물리적으로 얻을 수 있는 성능의 한계가 있고[57] 생산성을 악화시키는 데다 권선 직경을 제한하여 고전류 운용을 어렵게 하는 요인이 될 수 있고 저항 손실을 증가시켜 효율이 떨어진다. 그나마도 두 방법 모두 전동기의 고회전 특성을 크게 악화시켜 운전 영역의 크기가 협소해지는 문제가 생기므로 차량 성능에 문제가 생기는 것을 피할 수 없고[58] 제아무리 전동기라 해도 저정도 사이즈로는 직결로 사용할 수 있을 정도의 토크를 내기 힘들어 어차피 종감속 기어를 생략할 수도 없으므로 사양으로든 양산성으로든 무척 비효율적이다.
또한 모든 부속이 기계적, 화학적으로 연관되고 유지보수 같은 문제로 고속 회전이 곤란한 내연기관과는 달리 전동기는 일단 고속 회전을 시키는 것 자체는 큰 어려움이 없다. 그냥 금속 원통이 더 빨리 회전하는 것 뿐이니 기계적인 문제는 당연히 없고 전기자동차의 전동기는 모터드라이브 소프트웨어의 섬세한 제어를 받으므로[59] 전기적으로도 곤란할 부분이 없다. 단지 얼마나 더 높은 속도에서 원하는 출력을 유지할 수 있느냐의 문제일 뿐이므로 근본적으로 변속기가 개입할 여지가 별로 없다.
결론적으로 적정 수준의 토크 사양과 회전수 사양을 갖는 것이 가장 높은 출력과 넓은 운전 영역을 구현할 수 있다는 것인데 '그럼 대체 전기자동차의 가속 성능은 어떻게 뽑느냐?' 하면 간단하다. 효율이고 뭐고 전동기가 불 타 죽기 직전까지 최대한의 전류를 때려 박는다.[60] 보통 제어를 받는 것을 상정하고 설계되는 전동기들은 어차피 전류량을 인버터가 제어해주기 때문에 권선저항을 매우 낮게 잡을 수 있으며, 그래서 생각보다 고전류 조건으로도 높은 효율을 확보할 수 있고 발열도 잘 버틴다.[61] 때문에 역기전력과 전기자 반작용이 미미한 저속에서는 전기 사양 상 전동기를 불태우고도 남을 정도로 막대한 전류도 허용할 수 있으며, 전동기의 온도만 조심하면 최대 토크로 쭉 밀고 나갈 수 있게 된다.
당연히 이것은 전동기를 굴릴 전원이 그만큼 큰 전류를 출력할 수 있다는 전제를 깔고 이야기 하는 것이다. 아무리 낮아도 수백A, 높으면 1000A를 넘는 어마어마한 전류를 뿜어낼 수 있어야 하는데 마침 전기자동차의 거대한 배터리가 그 조건을 딱 만족한다. 수천 개의 직병렬로 연결된 배터리 셀은 방전성능이 매우 우수하며 냉각만 잘 해주면 어렵지 않게 찍을 수 있는 출력 전류다. 이런 여러가지 조건들을 알맞게 조합함으로써 최소의 비용으로 최대의 성능을 달성하는 것이다.[62] 전기자동차는 전동기뿐만이 아니라 배터리의 전압과 전류 사양을 고려하는 것도 매우 중요하며, 배터리의 가용률 또한 최대한 100%에 가깝게 끌어내는 것도 무척 중요한 과제다.
이러한 모든 운전 영역을 활용하는 데 있어 전동기에 부담이 크다는 오해도 많지만 옛날이면 모를까 현대 전동기의 제어 성능과 내구력은 여러분의 상상을 초월하며 인류가 만들 수 있는 동력기계 중에서는 거의 세 손가락 안에 들어가는 물건이다.[63] 따라서 변속기를 생략하더라도 전동기는 차량 운행에 필요한 모든 운전 조건을 달성할 수 있다는 결론을 내릴 수 있다.
사이즈가 훨씬 작고 방열도 간소화 되었기 때문에 보통 이런 전동기들은 강력한 성능을 대가로 가동 시간의 제한을 받는다. 그래서 보통 승용차 선에서 꾸준하게 최고 토크를 내는 것은 내연기관 차량이 더 잘한다.
10.5.4. 전동기의 약점
전동기의 가용 회전수 자체는 매우 높지만 너무 높은 회전수까지 커버하는 경우에는 대체로 출력을 끝까지 유지하지 못하고 최고속도보다 훨씬 이른 속도에서 힘이 빠지는 경향이 있기 때문에 내연기관 + 변속기 조합에 비해 고속 성능이 좀 후달리는 편이다. 이는 전동기가 회전하는 상황이 전류를 밀어 넣으려는 인버터와 이를 막으려는 전동기의 대립이기 때문이다.전동기와 발전기의 전기적인 작동 원리 자체는 동일하다. 즉, 전동기도 마찬가지로 회전속도가 올라갈수록 회전 방향과 반대 방향으로 작용하는 전기적 반작용이 발생하는데 이를 역기전력(Back EMF 혹은 Counter EMF[64])이라고 한다. 때문에 전압을 가하더라도 전동기의 회전속도가 무한정 올라가지 않으며, 인가 전압과 역기전력의 크기가 같아지는 어떤 속도 지점에서 더 이상 가속 되지 않는다. 역기전력의 크기는 전동기 회전속도에 비례하므로 전동기가 가속함에 따라 인버터가 이에 맞춰 더 높은 전압을 투입해줘야만 전동기로 들어가는 전류의 크기와 방향을 일정하게 유지할 수 있다.[65]
쉽게 이야기하자면 인버터와 전동기가 전압이라는 힘으로 서로 항상 손바닥 밀기를 하고 있다고 보면 된다. 전동기의 회전수가 올라갈수록 전동기가 미는 힘이 더 강해지므로 가만히 있으면 어느 순간 전동기는 더 이상 밀려나지 않게 되고 전동기에 전류가 흐르지 않아 토크가 발생하지 않게 된다. 이렇게 되지 않으려면 인버터는 출력 전압을 더 올려서 전동기의 역기전력을 상쇄해야 한다. 거기에 추가로 목표 전류량을 달성하기 위한 전압을 더해 전동기 멱살을 잡고 전류의 방향을 일정하게 유지한다. 이 상태에서는 일방적으로 인버터가 전동기의 상태와 상관없이 원하는 전류량을 얼마든지 유지할 수 있을만큼 전압 이용률에 여유가 있으며, 따라서 원하는 토크를 내기 위한 전기적 제약이 없다고 볼 수 있다. 전동기의 TN 커브를 보면 최대 토크 값이 저 위에 일자로 떠있고 출력이 회전수에 비례해서 올라가는 속도 범위가 있는데 그 범위가 이 상태다. 원하는 토크를 회전수와 상관없이 쭉 일정하게 유지할 수 있으므로 정토크 영역이라고 한다.
만약 전동기 회전수를 계속해서 올리게 되면 어느 순간 인버터 전원의 전압[66]과 전동기 역기전력의 크기가 같아지게 될 것이다. 이 경우에는 인버터도 더 이상 출력전압을 올릴 수 없으므로 전동기에 더 이상 전류를 밀어 넣을 수가 없고 이는 토크를 낼 수 없음을 의미한다. 인버터가 더 이상 전동기를 힘으로 밀어낼 수가 없는 상황이 된 것이다. 하지만 이 때도 전동기를 구동할 수 있는 방법이 있는데 바로 전동기의 힘을 약화시키는 것이다. 인버터는 더 높은 회전수에서 출력을 끌어내기 위해 전동기의 계자 자속을 감소시키는 제어를 하게 되는데 이를 약자속, 혹은 약계자 제어라고 한다.[67] 이렇게 하면 단위전류당 토크는 감소하겠지만 전동기의 역기전력도 감소하게 되고 그만큼 전압 여유가 생기면서 인버터가 다시 주도권을 잡고 토크를 낼 수 있게 된다.
이 상태에서는 전동기의 회전수가 올라가는 만큼 역기전력을 약화시키기 위해서 전류 일부를 투자하거나 전동기의 전류를 제한하므로 실질적으로 토크는 회전수에 반비례하여 쭉 내려가게 되는데 기계적 출력은 속도와 토크의 곱이다. 즉 속도가 올라가는 만큼 토크가 떨어지는 것이므로 기계적 출력 자체는 일정하게 유지된다. 따라서 전동기는 정출력 상태가 된다. 전동기 TN 커브를 보면 정토크 영역을 지나서 회전수가 올라가는 만큼 토크가 미끄럼틀처럼 내려오면서 출력이 일정하게 나가는 속도 영역이 있을건데 이를 정출력 영역이라고 한다. 이는 내연기관 차량에 비유하자면 CVT 변속기가 매우 적절하다. 차량의 속도가 올라갈수록 연속적으로 변속비를 낮춰 최대 토크를 내리면서 속도를 증가시키는데 기계적으로는 비슷한 작용이다. 전동기는 기존의 변속기가 하던 일을 전자 제어 기술을 통해 별도의 하드웨어 추가 없이 구현할 수 있기 때문에 이를 통해 내연기관을 압도하는 운전 영역을 확보할 수 있다.
다만 모든 전동기가 저런 완벽한 정출력 특성을 가지는 것은 아니며 전동기 유형에 따라 편차가 매우 크다. 예를 들어 유도전동기 같은 경우에는 인버터의 제어를 받아도 정출력 영역의 크기가 매우 협소하고, 릴럭턴스 전동기 같은 경우는 정출력 영역이라고 할만한 부분이 있긴 한데 출력을 유지하지 못하고 점점 떨어진다. 즉슨 최대출력이 피크 찍고 바로 내려오기 때문에 이런 전동기들은 고속토크가 매우 구리다. 이에 대한 대처도 업체마다 차이가 있는데 가격 문제로 비영구자석 전동기를 주력으로 쓰는 테슬라 같은 경우에는 영구자석 보조 릴럭턴스 전동기 등으로 성능을 보강하고 있고 고성능 차량 브랜드들은 가장 뛰어난 특성을 얻을 수 있는 영구자석 전동기를 사용하는 경우가 많다.
만일 회전수가 더 올라가면 약자속 제어로도 이런 정출력 상태를 유지할 수 없는 시점이 오게 된다. 왜냐하면 전동기의 고정자도 전자석이기 때문에 회전자만큼은 아니지만 마찬가지로 회전수에 비례해서 반작용이 발생하기 때문이다. 고정자 반작용은 전동기에 투입하는 전류 자체를 줄이지 않으면 감소시킬 방법이 없다. 때문에 약자속 효과와 고정자 전류 제한 효과가 동시에 작용하여 회전수에 비례해서 토크가 급격하게 추락하게 된다. 전동기 TN 커브를 보면 정출력 영역을 지나서 토크가 확 꺾여 내려가고 출력도 떨어지기 시작하는 속도 시점이 있을 텐데 그 영역에서 발생하는 일이 이 상황이다. 이 영역은 전동기마다 성능차가 매우 크므로 특성 영역이라고 부른다. 대부분 전기자동차의 최고속도 성능이 추락하는 원인이 바로 이것이다. 뜬금없이 고속 시점에서 출력이 떨어지는 것이다.[68]
당연히 전기자동차 제조사들도 이를 알고 있으며, 사실 보통 저기까지 갈 정도로 높은 속도를 낼 일이 거의 없기 때문에 스포츠카 정도에서나 문제가 되는 부분이다. 보통은 그냥 전동기 특성을 더 최적화해서 완화를 시키기도 하고 둘 이상의 전동기를 사용하거나 간략한 변속기를 붙여 출력 저하 시점을 늦추거나 체감되지 않게끔 한다.
10.5.5. 변속기가 탑재되는 사례
포르쉐 타이칸 대표적인 사례 중 하나이며 저속 토크를 보강하는 간단한 2단 변속기를 탑재했다.[69] 덕분에 성능은 최고이나 상대적으로 열에 취약한 PMSM 전동기도 무리 없이 채용할 수 있었고 전동기와 배터리의 부담을 줄여서 최고속도와 성능 유지력도 다른 동급의 전기차들에 비해 우위를 점할 수 있었다. 대신 가격이 매우 비싸지고 항속거리 및 동력 효율상의 손해를 보게 되었는데 연비 주행이 필요한 경우에는 변속기를 아예 동력계에서 분리함으로써 영향을 최소화 했다. 이런 대세에 역행하는 듯한 포르쉐의 행보에 대해서 논란이 있긴 했지만 어찌 됐든 출시 당시에는 타이칸만이 뉘르부르크링을 과열 문제 없이 전력으로 주행할 수 있었으므로 변속기 탑재가 마냥 손해라고 하긴 힘들다.[70]그 외에는 전기 버스나 트럭처럼 차량 자체가 체급이 클 때도 변속기가 들어가는데 이 경우는 전동기의 토크가 모자라서라기보다는[71] 배터리의 사양이 여유 있지 않아서 전동기의 운용 조건을 배터리 사양 이내로 집어넣든지, 전동기의 고토크 유지력을 보완하기 위해서 넣는다. 대형 차량의 경우 매우 큰 토크를 승용차에 비해 훨씬 오래 유지해야 하는 경우가 많아서 승용차들처럼 고토크 시간을 짧게 잡을 수 없는데 최고속도도 충분히 높아야 하므로 변속기를 탑재하는 쪽이 좀 더 적정사양을 맞추기 수월한 경우가 꽤 있다. 물론 이런 대형 차량에서도 변속기를 제거하는 것이 그렇게 어려운 일은 아니며, 전동기에 대한 제조사들의 이해도가 향상됨에 따라 대형 차량 분야에서도 변속기의 비중이 줄어들고 있는 추세다.
이륜차의 경우 배터리도 작고 전동기도 작아지는데 줄어든 부피에 비해 필요한 견인력이 비교적 큰 편이다. 사실 실제로 비교를 해보면 이륜차 정도의 체적에서는 오히려 전동기의 성능이 내연기관을 압도하지만[72] 배터리는 그렇지 않기 때문에 연비가 잘 나오는 이런저런 조합을 시험하는 과정에서 변속기가 탑재되는 경우도 상당수 있다. 다만 이륜차 규모의 전동기 제어 기술도 이미 과거에 소형 차량이나 산업기기를 거쳐 성숙된 지는 한참 되었으므로 마찬가지로 변속기의 전망이 밝다고 보긴 어렵다. 전자식 전동기 제어 기술과 정교한 전동기 설계 기술이 본격적으로 활용되기 시작한 시간이 다른 산업에 비해 길지 않기 때문에 관련 산업에 접점이 없는 대기업이나 중소기업들의 입장에서는 이 분야의 접근성이 그렇게 좋지 않아 변속기가 나타난다고 보는 것이 정확하다.[73]
11. 참고 문서
- 포뮬러 E: 2014년부터 시작한 FIA 주관 세계 최초의 전기차 경주 대회.
- 트라이버튼의 피스트에 따르면, 2016년 4월 12일 현재 64%의 설문 응답자가 테슬라 보급형 전기차에 의해 미래에 현대자동차가 크게 위협받을 것이라고 예상한다.
- 엑스 드라이버: 인공지능 방식의 전기차가 대중화된 미래를 다루고 있다. 인공지능 전기차가 대중화되다 보니 구세대 휘발유 자동차를 운전할 수 있는 사람들이 특수 기능 보유자로 대접받는 세상...
- 전기자동차 번호판
- 전기버스
12. 둘러보기
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[1] 왼쪽부터 모델 3, S, 사이버트럭, X, Y다.[2] 환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률 제2조 제3호.[3] 여담으로 1960년 이전의 대한민국의 운전면허 규정에는 전동기를 장착한 차량에 대한 규정이 존재했다.[4] 현재 테슬라에서 출시하는 전기자동차들은 기존의 통념을 깨는 수준으로 동급의 내연기관 차량에 비해 상당한 성능을 보여주고 있다. 전기 모터로 움직이는 차량은 이미 오래전부터 전기기관차 등이 있긴 했지만 벡터 제어 모터 드라이브나 고성능 영구자석 동기전동기처럼 차량 사이즈에서 극강의 퍼포먼스를 내는 시스템은 전력 전자 분야가 크게 성장한 20세기 후반에 개발된 시스템이므로 이것도 생각보다 오래되지 않았다.[5] 이 원 페달 드라이빙에 익숙해지면 풋 브레이크를 거의 안 써서 디스크에 녹이 슬 정도이다.[6] 어느 정도 고성능 라인업의 경우 600cc급 슈퍼스포츠 모터사이클에 근접하거나 그 이상의 발차력을 보여준다. ex) 야마하 YZF-R6의 제로백이 3.2초 정도이고 현대 아이오닉 5 N의 제로백이 3.3초 정도이다.(GT-R과 사실상 동급)[7] 차량에 터빈이나 내연기관 발전기를 장착해서 전원으로 쓰면 이들이 연료를 전기로 변환하는 과정에서 소음이 날 수 있다. 이런 원리는 이미 철길에서 많이 볼 수 있는데, 디젤전기기관차가 바로 이런 방식이기 때문이다.[8] 한국 기준 40km/h 이하.[9] 전동차를 생각하면 쉽다. 전동차 차내에서 저속에선 인버터 구동음 정도만 들리지만 속도가 올라갈수록 노면에서 올라오는 소음과 터널 내의 소리 울림으로 인해 발생하는 2차 소음이 커진다.[10] 내연차의 히팅은 엔진 열기를 사용하는 반면 전기차는 엔진 열의 도움을 받을 수 없기 때문에 전기차 히터의 전력 소모가 극심할 것이라고 생각할 수 있는데, 열펌프 시스템을 채택했기 때문에 일반적으로 생각하는 전기 히터보다는 덜 부담스럽다.[11] 감속기마저도 사실 내연기관의 변속기를 대신하여 있는 것이라 내연기관 대비 전기차에서 새로 추가된 정비요소라고 보기 어렵다.[12] 연비가 10km/L인 자동차로 300km를 간다고 생각하면 30L의 연료가 필요하고, 똑같이 전비가 6km/kWh인 자동차로 300km를 간다면 50kWh의 충전이 필요하다. 한국의 경우 대략 30L의 연료의 가격이 50kWh의 전기의 가격보다 약 3배정도 비싸다.[13] 다들 급속을 기준으로 두지만 급속 충전을 너무 자주, 오래 하면 그만큼 배터리 안정성이 빠르게 소모된다. 따라서 완속 충전과 급속 충전을 적절히 병행해줘야 한다. 완속 충전은 차종마다 다르지만 최소 3~4시간에서 최대 8시간까지 소모된다.[14] 대표적으로 리막 네베라의 뉘르부르크링 주행이 있다. 무거운 무게로 인해 메인 스트레이트에 들어설때 타이어가 지나치게 부하를 받은 상태였고, 이때문에 특기인 400km/h급 최고속도를 전혀 사용하지 못하고 6분대 진입에도 실패했다.[15] 노르웨이 전기차 보급율 26.3%, 신차율 94.3%.[16] 쇼바, 로암, 어시스트암 등은 전기차에도 들어간다.[17] COP 1이하. (COP=난방능력/전력)[18] 주행풍과 팬의 바람을 동시에 사용하여 엔진의 냉각수를 냉각시키는데 정차 시에는 주행풍이 없기 때문에 냉각이 잘 되지 않아 과열되어 불이 나는 경우도 있다.[19] 참고로 100kWh짜리 배터리의 에너지 크기는 휘발유 7L하고 비슷하다. 아반떼에 풀 주유를 하면 약 42L 정도가 들어가는데 거의 전기차 10대분의 에너지를 들고 다니는 것과 같다.[20] 물론 이게 전기차가 쓰는 전기인지 냉장고에서 쓰는 전기인지 알 길은 없으므로 일반 가정에서 무작정 220V 꽂아서 충전하면 누진세 폭탄을 맞게 된다. 정말 어쩔 수 없을 때가 아니면 자제하자. 다만 슈퍼유저 요금제가 활성화되는 겨울철과 여름철을 제외하면 이렇게 충전해도 휘발유 차량 대비 저렴하다. 일반적인 승용차에 휘발유를 만땅(45L) 채우면 6만 원쯤 나오는데, 전기차는 64kWh 용량을 완충했을 때 가정용 저압전력 최고 누진 단계(1kWh당 280원)를 적용받는다 해도 18,000원 언저리밖에 안 나온다. 물론 전기차는 완충 시 주행거리가 250~300km 정도밖에 안 되기는 하지만 어차피 엔진차도 45L로는 500~600km 정도 주행(11~12km/L)이 전부이며 같은 조건으로 전기차를 두 번 완충해서 같은 거리를 달린다고 해도 약 36,000원으로 여전히 휘발유보다 훨씬 저렴하다. 어쨌든 전기차 전용 충전소를 이용하는 것보다 몇 배 이상 비싸므로 정말 어쩔 수 없는 상황이 아닌 이상 권장할 수 없지만, 휘발유에 비해서는 여전히 저렴하다는 것이며 설령 슈퍼유저 요금을 때려 맞아도 연비 좀 나쁜 휘발유차라고 생각하면 그만이다. 슈퍼유저 요금은 kWh당 700원이므로 64kWh 완충 시 약 45,000원이고, 엔진차와 같은 주행거리를 가지려면 두 번 완충해야 하므로 9만 원 돈이다. 이 경우에 휘발유로 치환하면 연비가 8.3km/L 정도 나오는 V6나 V8 엔진 차량을 탄다고 생각하면 된다. 물론 신규 구매 시에는 전기차의 메리트가 전혀 없어지는 상황이지만 그렇다고 이미 사놓은 전기차를 단지 충전기가 없고 신규 설치가 불가능한 지역으로 이사 간다는 이유만으로 폐차하거나 국고보조금 위약금을 물어가며 조기에 팔아치울 것까지는 없다는 이야기이다.[21] 휘발유(34.2MJ/L)나 경유(38.6MJ/L)는 리튬이온 배터리 에너지 밀도(0.9~2.63MJ/L)를 10배 이상 상회한다.#[22] 대부분의 메이커들은 배터리 팩을 나사와 실링제로 고정해서 그나마 수리 할 여지는 있긴 하지만. 테슬라는 한 술 더 떠서 배터리 케이스에는 강력한 본드로 감싸놔서 전용 공구 없이는 뜯는 게 불가능하고. 특히 안에 들어가는 배터리 팩에는 에폭시로 충전해놔서 수리는커녕 재활용도 불가능하다.[23] 배터리 팩, BMS 등[24] 초기에는 급속 충전을 해도 0%→80%까지 충전하는 데에 약 1시간이 소요되고, 나머지 80%→100%까지 충전하는 데에도 약 1시간, 즉 완충까지 2시간이 걸렸었다.#[25] 그 전에는 미국과 유럽 등에서도 급속 충전 방식이 제각각이었다.[26] 한국 출시 차 기준.[27] 기아 쏘울 부스터 EV가 나오면서 현재는 생산되지 않는다.[28] 테슬라 모델 S의 경우 배터리 용량이 100kWh인 모델이 시속 100km로 600km를 간다고 한다. 100kWh의 용량을 가진 배터리는 360MJ의 에너지를 저장할 수 있으며, 이를 이동 시간으로 나눠보면 1시간 동안 100km를 가는 동안 평균 17kWh정도를 쓰는 것으로 계산이 나온다. 실제로는 가감속을 더 많이 할 것이니 더 많은 전력을 소비할 것이다.[29] 답은 경량화인데, 강도를 유지하며 가볍게 하려면 초고가 신소재, 복합 소재를 사용하지 않으면 불가능하다. 그러려면 그 소재 자체도 비싸지만, 제작과 조립을 거의 수공으로 해야 한다. 제조 원가는 안드로메다로... 승용차 한 대에 20억이라면 사겠는가? 껍데기만 50억이 넘는 F1 머신이 괜히 비싼 게 아니다.[30] 물론 급전소에서 자연재해와 같은 사고 차단에 대비하여 외부 지 전압을 바로 접지시켜 버리는 방법이 있긴 하다.[31] 다만 해당 결과는 절대적이지 않으며 내연기관 버전 레이의 탄소 배출량이 최선이 아님을 감안해야 한다. 국가별 발전원에 따라서 비율의 변동이 있을 수 있으며, 전기자동차와 내연기관 자동차의 온실가스 배출량은 차량 제조업체의 기술력에 따라서 다를 수 있고 경우에 따라서는 역전될 수도 있다.[32] 정현상, "전기차는 과연 친환경적인가", 신동아, 2019-08-30, # (2020-06-05).[33] 자전거 이용 자체는 직접적인 오염 물질이 거의 발생하지 않으나 이를 만드는 과정 어딘가에서는 반드시 오염원이 있고, 모든 공정을 다 고려하게 되면 오염이 무궁무진하게 증가하기 때문이다. 철이나 알루미늄, 티타늄 등을 채광하고 제련하는 과정, 그 과정을 위한 전기에너지, 도색, 고무, 각종 오일류 사용 등, 모든 공정을 보면 반드시 오염 물질은 생기고 양은 많아지기 마련이기에....하지만 자전거로 출퇴근한다는 것은 다른 교통수단에 비해 친환경적이라고 모두가 다 아는 사실이다.[34] 공인 연비 인증 모드인 CVS-75 기준.[35] 고장 혹은 불법 개조 등으로 제원이 달라진 특수사례 제외[36] 사실상 중국과 개발도상국의 석유/석탄 화력 발전소에서 뿜어대는 NOX와 VOC의 영향으로 생성되는 지표 오존이 더 심각한 문제다.[37] 이것은 일종의 보호무역 장치로 쓰여왔다. 미국의 연비 규제안은 휘발유 차량에 유리하도록 NOx와 같은 배기가스를 맞추기 어렵게 되어 있고, 유럽의 연비 규제안은 CO2 규제를 맞추기 어렵게 하여 경유차에 유리하도록 하였다.[38] 다만 자동차 회사들이 실내 공간을 심미적으로 예쁘게 만들기 위해 기계식 비상 개방 장치를 잘 보이지 않게 숨기는 방향으로 디자인을 하는 경우가 많고, 또 개방 방식도 복잡한 경우가 있어, 비상시를 대비하여 사전에 비상 개방 장치의 위치를 정확히 파악해 놓아야 한다.[39] 이스즈 엘프의 배터리 셀·모듈·팩과 배터리 관리 시스템(BMS)까지 모두 LG에너지솔루션 제품이 적용됐다.[40] 미국의 전기차 전망이라고는 하나, 실상은 미국이 바뀌면 전 세계가 바뀌는 만큼, 전 세계적인 영향이 어느 정도 있을 것으로 본다.[41] 현 시점에서 미국은 사우디, 러시아보다도 원유를 더 생산하고 있으며, 심지어는 OPEC 감산도 깡생산으로 무력화시킨 상태다. 우크라이나전 발발 이후 러시아의 원유 수출이 막혀, 산유국들이 고유가 오일 쇼크 등을 기대했었지만, 러시아의 자리를 미국이 최다 생산으로 접수한 상태이며, OPEC도 무시할 정도로 생산한 결과, 미국이 원한다면 석유 가격도 미국 마음대로 바꿀 수 있을 정도로 시장이 장악됐다. 반대로 말하면 원유 수출 빼곤 힘 못 쓰는 산유국들은 OPEC의 영향력이 흐지부지해진 시점에서 그야말로 충격과 공포.[42] 현재 페트로 달러 시스템이 삐걱거리고 있으며 이미 사우디와의 페트로 달러 협정이 갱신되지 않고 종료됐다. 안전장치나 다름없는 페트로 달러가 유명무실해진 마당에 미국이 이권을 포기해가면서까지 과거로 돌아가기에는 너무 늦었다. 결국 미국은 국익을 위해 (미 달러의 안정성을 위해) 석유 시장을 장악할 필요성이 있다.[43] 석유가 미국의 국력 중 일부로 치부되는 시점에서, 오히려 석유 관련 산업의 성장세가 가속될 것이라는 전망도 있다. 물론 석유 산업이 확장되면 필연적으로 환경 문제가 같이 따라오겠지만, 아무리 환경 문제가 있다고 한들 환경 문제는 개인의 영역에서는 상대적으로 중요성이 떨어지는 부분이다.[44] 현재는 주로 MCN에서 LFP 배터리 소재 다분화 등으로 가성비가 좋은 소재로 바꾸는 방식으로 원가를 낮추고 있어 혁신적인 기술이라도 새로 나오지 않는 이상 한계가 존재한다.[45] 아이오닉 5부터 차량 가격은 5000만 원대인 것에 비해 실내 마감제는 동급 내연기관차보다 부실한 편이다. 비싼 배터리 가격 때문에 차값에 맞지 않은 품질이 나온 것.[46] 동일 차종으로 내연기관, 전기 모델이 모두 존재하는 현대 코나의 경우 내연기관 모델이라면 풀 옵션을 해도 차 가격이 3000만 원 정도지만 전기 모델은 풀 옵션 차량 가격이 5400만 원 정도. 보조금을 받으면 4000만 원 중반대가 되긴 하지만, 이 가격이면 한 급 위의 투싼은 풀 옵션이 가능하고 두 급 위의 싼타페도 가솔린 상급 트림이나 하이브리드 중급 트림을 뽑을 수 있다. 그나마 전기차가 유리한 점이라면 출력과 가격의 상관관계가 내연기관보다 덜하기 때문에 고성능 차량은 가격 차이가 좁혀진다는 건데, 그만큼 보조금이 덜 나온다. 폭스바겐 전기차ID.3는 내연기관골프 보다 TCO가 저렴하다.#[47] 구매 금액, 충전기(EV 차량), 충전비-연료비, 보험비 등을 종합적으로 합산한 금액.[48] 2009년 하이브리드 차, 2012년 전기차, 2017년 수소차 해택을 주었다.#[49] 단파 및 VHF 아마추어 무선을 사용하는 무전기이다. 무전을 송신하는 것은 당연히 관련 자격증 취득과 무선국 개설 신고가 필요하지만(이러한 절차 없이 무전 송신을 할 경우 당연히 처벌받는다. 안 걸릴 것 같지만 지역별로 전파관리소에서 주기적으로 차량을 운행하면서 전파 탐지를 한다) 수신만 하는 것은 이러한 것들이 필요없기 때문. 무선 동호인들은 차량에 흔히 모빌국이라고 불리는 차량용 무전기를 설치하기도 하기 때문에 별 특이한 건 아니다.[50] 근거 없는 판단은 아닌 게 주요 시장인 서유럽과 한국은 이미 AM방송이 사양세에 접어들었다.[51] 이쪽의 중파대는 테슬라가 무시해서 그렇지...[52] 다만 변속비를 크게 할수록 변속기 크기가 과하게 커지고 무거워지게 된다. 일반적인 변속기 장착 위치를 감안하면 이는 좋지 못하므로 변속기 자체의 변속비 범위는 1~3 내외로 작게 구현하고 변속기 출력과 바퀴 사이에 고정 감속비를 가진 최종감속기를 하나 더 추가하게 된다. 이 최종감속기는 전기차도 있다.[53] 특히 수동변속기 등의 효율이 100%라고 잘못 생각하는 경우가 있는데 자동변속기 등에 비해 전달을 100%로 할 수 있다는 의미인 거지 엄연히 기계적 손실이 있음을 잊어선 안된다.[54] 예외적으로 영구자석 전동기들은 고속 조건에서 영구자석을 억제하기 위해 추가전력이 투입되므로 최소 에너지 소비량이 증가해 저출력 효율에 상당한 영향이 있다. 그러나 전기자동차의 고속 주행 상황에서는 보통 공기저항을 이기기 위해 저출력 운전 조건이 나오지 않으므로 이로 인해 전비가 크게 악화된다고 보긴 어렵다.[55] 혼다 어코드와 테슬라 모델 S를 비교한 예시도 참조하면 좋다.[56] 물론 이는 배터리 사양과 모터 설계에 따라 한계가 있지만 내연기관과는 달리 허용되는 시간 내에서는 매우 큰 폭의 과부하 토크를 낼 수 있다.[57] 전자석으로 얻을 수 있는 자기력은 코일 턴 수와 전류량에 비례하긴 하지만 어느 정도 선을 넘어가면 자기포화 현상에 의해 제한이 걸린다.[58] 다른 유형의 전동기들도 영향을 주는 요인이 다를 뿐이고 전반적으로 토크 성능의 상승은 이와 비슷한 상황을 만든다.[59] 단순히 내연기관처럼 연료를 언제 투입하고 이런 수준이 아니라 1초에 최소 1만번 이상의 횟수로 전력소자 스위칭 타이밍을 제어한다. 그 짧은 매 스위칭 타이밍마다 소프트웨어의 개입이 이루어지므로 전동기의 성능을 한계까지 끌어내기가 훨씬 수월하다.[60] 당연히 방열 용량을 더 크게 해서 과열을 방지할 수도 있긴 하지만 자동차가 최대 토크를 내는 시간이 길어봐야 얼마나 길겠는가? 그래서 보통은 짧은 시간만을 상정한다.[61] 이는 전용 인버터의 제어를 받는 전동기들이 중간에 회로가 끼어들어갔음에도 직입 전동기들에 비해 압도적으로 효율이 좋은 이유 중 하나다.[62] 수소자동차들의 성능이 배터리 기반 차량에 비해 성능이 시원찮은 이유도 여기에 있다. 만족할만한 성능을 내려면 어쩔 수 없이 전동기 설계가 배터리 전기차와 거의 비슷해질 수밖에 없는데 수소연료전지의 출력전류가 배터리에 비해 훨씬 낮으므로 전동기의 성능을 100% 끌어내기가 어렵다.[63] 전기기관차만 봐도 알 수 있는데 3~4천 마력이 넘는 전동기를 서너 개씩이나 그 좁은 기관차 하부에 집어넣을 수 있을 정도로 전동기는 체적 대비 성능과 내구력이 압도적이다. 기껏해야 1000마력 언저리인 승용차를 구현하는데 전동기의 내구력을 걱정할 이유가 전혀 없다.[64] Electromotive force (전기 운동력)[65] 예시로 배터리 전압이 DC 800V라고 해도 실제로 전동기가 DC 800V를 다 먹고 있는 것이 아니다. 인버터가 전동기의 회전수와 전류크기 지령을 고려해서 전동기에서 발생하는 역기전력을 상쇄하기 위한 전압 + 전류를 유지하기 위한 전압만큼을 잘 조절하면서 줄다리기를 하고 있기 때문에 정전류 제어가 가능한 것이다.[66] 전기자동차에선 배터리[67] 쉽게 얘기해서 영구자석이 붙는 전동기들은 영구자석의 자력을 약화시키고, 없는 전동기들은 회전자의 여자 전류를 줄인다. 전동기의 반발력 자체가 전동기의 토크 상수와 비례하므로 어떤 식으로든 토크 상수 값 자체를 깎는다고 이해하면 된다. 그럼 반발력도 약화된다.[68] 고속열차처럼 기관차를 구동하는 토크를 내면서 시속 300km를 넘기는 건 어떻게 가능한지 궁금한 사람도 있을 텐데 이런 데는 정격전압도 1500V 정도로 훨씬 높고 수십 대의 전동기가 부하를 분담한다.[69] 간혹 고속 성능을 2단 변속기로 보완한 걸로 오해하는 경우가 있는데 타이칸의 변속기는 저속 토크 보강을 위해서 저속에서만 사용된다. 2단이 아니라 0.5단과 1단이 있는 변속기로 이해하면 더 쉬울 것이다. 전동기의 고속 성능 저하 문제는 전기적 제약 때문이지 동력효율과는 상관이 없으며, 변속기는 회전수가 높을수록 동력 손실이 커지므로 전기차 플랫폼에서는 변속기를 고속 주행에 쓰기보다는 전동기 자체를 고속 위주로 맞추는 쪽이 더 효과적이다.[70] 포르쉐도 포르쉐 마칸처럼 극단적인 스포츠성이 불필요한 차종에는 다른 업체들과 마찬가지로 변속기를 제외하고 있으므로 변속기의 장단점을 잘 알고 있다고 볼 수 있다. 그럼에도 변속기를 탑재했다면 나름대로 장점이 크다고 생각하는 듯. 영구자석 전동기의 약계자 제어를 피하려는 의도일 수도 있다.[71] 전기버스 정도의 체적이면 전기기관차에 들어가는 전동기도 넣고도 남는다. 단지 그 전동기를 돌릴 수 있는 전원이 없을 뿐이다. 또한 전기 대형 차량의 경우에는 배터리와 전동기의 거리가 먼 경우가 많고 버스 같은 경우에는 안전과 전자기 차폐 등의 자잘한 문제도 끼어 있다.[72] 이미 한참 전에 2010년 정도부터 대기업들이 하이브리드 차량을 연구하면서 ISG(Integrated Starter Generator) 같이 극도로 뛰어난 출력 밀도를 갖춘 전동기들을 개발하고 연구하고 있었다. 이런 물건들은 비록 차량에 탑재하려고 개발하긴 했지만 효율과 사이즈 대비 스펙은 리터급 바이크를 1대도 아니고 2대를 가져와야 한다.[73] 다만 배터리가 작다보니 전기자동차처럼 고전류로 고토크를 내는 것은 불가능하므로 차량의 용도나 필요한 언덕 등판 능력에 따라서는 간단한 변속기가 붙는 쪽이 개발하는 입장에서 더 경제적일 수는 있다. 하지만 지금도 잘 만들어진 전기 이륜차들의 스펙이 변속기 탑재 차량과 비교해서 딱히 큰 차이가 있지는 않으므로 결국 시간이 지나면 이륜차 분야에서도 변속기가 사라질 가능성이 크다.