[상식한입+] 친환경차의 세 종류, 하이브리드 vs 전기차 vs 수소차

[상식한입+] 친환경차의 세 종류, 하이브리드 vs 전기차 vs 수소차

전기차만 친환경차가 아닙니다! 친환경차에는 하이브리드카와 수소차도 있는데요. 각 친환경차의 특징을 하나하나 꼼꼼히 정리했습니다.

🦊 TEO
🦊 TEO

해당 콘텐츠는 BYTE의 프리미엄 구독 서비스, BYTE+의 3월 23일자 콘텐츠입니다. BYTE+를 구독하시면 비즈니스와 경제 이슈에 대한 깊은 분석과 흥미로운 이야기들이 여러분을 찾아갑니다!
👉 BYTE+ 멤버십 구독하기

*웹에서 상단 제목 좌하단에 있는 "댓글 남기기"를 누르시면 댓글을 작성하실 수 있어요!

환경 오염과 탄소 배출에 많은 지분을 가지고 있는 여러 분야가 있는데요. 그 중 자동차 분야는 환경 오염을 논할 때 빠지지 않습니다. 내연기관차가 만들어내는 배출 가스와 탄소를 줄이기 위해서 많은 국가들이 노력하고 있습니다. 노르웨이는 2025년부터 내연기관차 판매를 중단한다고 발표했으며, 다른 국가들도 2030년이나 2040년에는 내연기관차 판매를 그만하겠다고 밝혔죠.

이렇듯 친환경 자동차로의 전환은 모든 완성차 업체의 필수 과제가 되었습니다. 실제로 2021년 9월에는 국내에 등록된 친환경차가 100만대를 넘어섰죠. 우리나라에만 100만대가 넘게 존재하는 친환경차는 크게 세 종류로 나뉩니다. 오늘 <상식 한 입+>에서는 친환경차를 구성하고 있는 하이브리드카, 전기차 그리고 수소차에 대해 알아보겠습니다.

① 월: [DEEP BYTE] 주춤하는 전기차?
② 화: [상식한입+] 친환경차의 세 종류, 하이브리드카 vs 전기차 vs 수소차

③ 수: [마켓인사이드] 글로벌 전기차 시장의 구조
④ 목: [기업한입] 전기차 업계의 애플, '테슬라' 완전분석


가장 대중적인, 하이브리드카

하이브리드(Hybrid)는 '혼합'을 뜻합니다. 하이브리드카는 내연기관차와 전기차를 반반 섞어놓은 자동차인데요. 하이브리드카에는 엔진(내연기관)과 모터(전기)가 둘 다 탑재되어 있습니다. 그리고 상황에 따라 엔진과 모터를 번갈아가며 사용하죠.

지난 2월 국내 친환경차 판매량의 77%는 하이브리드카가 차지했습니다. 이에 힘입어 국내 하이브리드카 등록 대수는 올해 상반기에 100만대를 돌파할 것으로 보이는데요. 전 세계적으로도 전기차보다 하이브리드카가 훨씬 더 많이 보급되어 있습니다. 하이브리드카는 현재 가장 대중적인 친환경차입니다.

하이브리드카의 원리
ⓒ 현대자동차

하이브리드카는 상황에 따라 엔진과 모터를 번갈아 사용합니다.

  • 모터 : 일반적인 운전 상황(출발, 서서히 가속)에서는 모터를 사용합니다.
  • 엔진 : 급가속을 하거나 고속으로 주행할 때 엔진을 사용합니다.

하이브리드카는 속도를 줄이거나 멈출 때 발생하는 남는 에너지를 이용해 그때그때 배터리를 충전합니다. 또한 연료를 태워 엔진을 돌릴 때도 전기를 함께 만들어 배터리를 충전해두죠. 하이브리드카는 이렇게 충전해둔 에너지로 모터를 돌려 주행합니다.

하이브리드카의 장점

하이브리드카의 가장 큰 장점은 높은 연비입니다. 모터를 구동해 운행할 때는 엔진을 돌리지 않아도 되기 때문에, 연료를 사용하지 않아도 됩니다. 따라서 똑같은 거리를 가더라도 적은 연료가 필요하죠.

또한 하이브리드카는 친환경차로 분류되어 보조금 혜택이 있었습니다. 내연기관차에 비해 하이브리드카는 조금 더 가격이 비쌌는데요. 이를 보완하기 위해 정부는 하이브리드카 구매 보조금을 지급해 하이브리드카가 경제적인 선택지가 될 수 있도록 했습니다. 다만 최근에는 하이브리드카를 친환경차로 분류하지 않으며, 보조금 역시 없애려는 움직임이 있기도 합니다.

하이브리드카, 높아지는 인기에도 찬밥 신세?
하이브리드카의 인기는 점점 높아지고 있는 반면, 그간 받을 수 있었던 하이브리드카의 세제 혜택이 사라지게 됐는데요. 어떤 변화가 생겨난 것인지 살펴볼까요?

하이브리드카의 단점

하이브리드카에는 엔진과 모터, 배터리가 모두 탑재되어 있습니다. 따라서 차량이 무겁고, 남는 공간이 많이 없습니다. 특히 배터리가 트렁크 쪽에 있어 일반 내연기관차에 비해 트렁크가 비교적 작습니다. 또한 엔진과 모터, 배터리를 모두 사용하기 때문에 엔진만 사용하는 내연기관차에 비해 가격이 조금 더 비싸다는 것 역시 단점입니다.

하이브리드카의 두 종류, HEV와 PHEV

HEV(Hybrid Electric Vehicle)은 일반적인 하이브리드카를 지칭하는 말입니다. 엔진과 모터를 모두 사용하면서, 차량이 감속하거나 멈출 때 남는 에너지를 이용해 배터리를 충전하는 방식이죠. HEV는 차종에 따라서 엔진이 돌아가면서 발전기를 함께 돌리며 배터리를 충전하기도 합니다. 이렇게 차량을 운전하면서 배터리 충전이 동시에 되기 때문에 HEV는 전기를 따로 충전할 필요가 없습니다.

PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)은 플러그인, 즉 충전 기능이 있는 하이브리드카입니다. PHEV에는 일반 하이브리드카보다 용량이 큰 배터리가 탑재되고, 이 배터리에 전기를 직접 충전할 수 있습니다. 더 많은 전기를 사용할 수 있기 때문에 PHEV는 장거리 운행에 적합합니다.

하이브리드카 현황

앞서 하이브리드카는 가장 대중적인 친환경차라고 말씀드렸는데요. 전 세계적으로 전기차보다 하이브리드카가 2~3배 정도 더 보급되어 있습니다. 아직 전기차는 가격도 비싸고, 충전하는데 불편함이 있다 보니 "현실적인 친환경차"로 하이브리드카가 많이 선택된 것으로 보입니다.

현재 하이브리드카 분야에서 가장 기술적으로 앞선 기업은 일본의 도요타입니다. 도요타는 작년만 해도 전기차는 생산할 계획이 없고, 하이브리드카로 승부를 보겠다고 말하기도 했는데요. 그만큼 하이브리드카의 기술력에 자신감을 내비쳤습니다.

하지만 도요타는 기존 입장을 바꿔 전기차 생산에도 나서겠다고 밝혔습니다. 하이브리드카가 완전한 친환경차로 인정받지 못할 것이라는 전망과, 전기차 기술의 빠른 발전 때문인데요. 일부 국가는 하이브리드카가 연료(내연기관)를 사용하기 때문에 친환경차로 분류하지 않겠다고 선언했습니다. 실제로 유럽연합(EU)은 2035년부터 하이브리드카 판매를 금지하겠다고 밝혔죠.

전기차 드라이브 거는 도요타
세계 1위 자동차 업체(판매액 기준)인 도요타가 14일 전기차 전략 설명회를 열고 출시를 준비하고 있는 전기차 17종을 한꺼번에 공개했습니다. 과연, 어떤 스토리가 있는 것일까요?

하이브리드카는 내연기관을 함께 사용한다는 점에서 장기적으로는 친환경차의 범주에서 빠지게 될 것으로 보입니다. 다만 아직까지 전기차가 대중화되지 않은 지금 시점에서, 하이브리드카는 전기차 시대로 넘어가는 징검다리 역할을 톡톡히 해줄 것입니다.

차세대 친환경차, 전기차

ⓒ 현대자동차

전기차는 배터리에 충전해둔 전력을 이용해 모터를 돌려 움직이는 자동차입니다. 이제 대부분의 완성차 업체들이 전기차 개발에 나설 정도로 전기차는 우리에게 익숙해졌는데요. 2021년에는 전 세계에 약 470만대의 전기차가 판매되었다고 합니다. 전기차는 점점 더 대중화되며 친환경차의 주류로 자리를 잡아가고 있습니다.

전기차의 원리

전기차에는 2차전지라 부르는 배터리가 있습니다. 2차전지는 스마트폰 배터리처럼 충전을 하면 다시 사용할 수 있는 배터리를 뜻하는데요. 전기차는 이렇게 충전된 배터리에서 나오는 전기를 이용해 모터를 돌려 움직입니다. 전기차는 순수하게 전기로만 움직이기 때문에 엔진이 필요가 없으며, 연료를 넣지 않아도 됩니다.

[상식한입+] 전기차 구조 완전 정복!
점점 더 많은 완성차 업체들이 전기차 시장에 뛰어들고 있습니다. 그런데 전기차는 일반 자동차와 무엇이 다른 걸까요? 답은 전기차의 구조에 있습니다.

전기차의 장점

전기차는 가격이 비싼 대신, 그만큼 정부에서 보조금을 지원해줍니다. 2022년에는 2021년보다 전기차 1대당 지급되는 보조금은 줄어들었는데요. 그러나 전체 보조금은 늘어나서 더욱 많은 사람들이 전기차를 구매할 때 보조금을 받을 수 있게 되었습니다. 다만 앞으로는 점점 보조금이 줄어들 것이란 전망이 지배적입니다. 당장 중국은 2022년 전기차 보조금을 전년 대비 30% 삭감했으며, 2023년부터는 전기차 보조금을 지급하지 않겠다고 밝혔습니다.

무공해차 구매보조금 지원 : 무공해차 통합누리집

또한 전기차는 배출가스를 전혀 발생시키지 않는 친환경성이 장점입니다. 연료를 태우지 않기 때문에 탄소와 같은 오염 물질이 발생하지 않죠. (다만 전기차 충전에 필요한 전기를 만들 때 화석연료가 사용되어 환경 오염이 된다는 지적이 있긴 합니다.) 그리고 전기차는 내연기관차에 비해 차량 내부가 넓으며, 소음이 적다는 장점이 있습니다.

전기차의 단점

전기차의 가장 큰 단점은 충전이 불편하다는 것입니다. 전기차 충전소가 많이 보급되고 있긴 하지만, 여전히 주유소에 비해 개수가 적어 전기차 충전소를 찾아다녀야 하는 불편함이 있습니다. 또한 5분 안에 모든 주유가 끝나는 내연기관차와 달리 전기차는 충전하는데 꽤 많은 시간이 필요합니다. 그래서 환경을 생각해 전기차를 구매하려는 사람들도 충전이 불편해 망설이는 경우가 많죠.

내연기관차에 비해 더 비싸다는 것도 전기차의 단점입니다. 전기차 보조금이 줄어들 미래에도 여전히 내연기관차에 비해 전기차가 더 비싸다면, 많은 사람들이 저렴한 내연기관차를 선택할 가능성이 높습니다. 게다가 전기차는 수리 비용도 내연기관차보다 비싼 편입니다.

전기차, 관건은 배터리의 가격과 성능

본격적인 전기차 시대를 만들어가기 위해 많은 배터리 회사들이 배터리를 더욱 저렴하게 만들고자 노력하고 있습니다. 전기차 가격의 40%는 배터리 가격이라는 말이 있을 정도로 배터리는 고가의 부품인데요. 같은 성능을 가진 저렴한 배터리를 만들면 전기차 가격도 저렴해져 많은 소비자들의 선택을 받을 수 있게 됩니다.

아직 전성기를 맞이하지 못한 배터리 기술 역시 전기차가 헤쳐나가야 할 관문입니다. 조금 더 빨리 충전되는, 한번 충전으로 훨씬 더 멀리 갈 수 있는 배터리가 개발되어 전기차의 성능이 일반 내연기관차와 차이가 없어져야 더욱 많은 사람들이 전기차를 선택할 것으로 예상됩니다.

아직까지는 엔진을 함께 사용하는 하이브리드카에 비해 배터리만을 사용하는 전기차의 성능이 살짝 밀리는 건 사실입니다. 그러나 배터리 업계와 전기차 업계가 성능 개선과 단가 절감에 사활을 걸고 연구개발을 진행하고 있는 만큼, 몇 년 후 더욱 발전된 기술을 가진 전기차는 친환경차를 대표할 수 있을 것으로 기대됩니다.

[상식한입+] 전기차 배터리 구조 완전정복
전기차 배터리를 완벽 해부하는 1차시는 ”전기차 배터리 구조”입니다. 전기차 배터리의 내부부터, 배터리가 어떻게 전기차에 탑재되는지 설명했습니다.
[상식한입+] 테슬라와 현대차의 배터리가 다른 이유, 배터리 폼팩터
<상식한입+> 전기차 배터리 2차시에서는 전기차 배터리 폼팩터를 준비했습니다. 원통형, 각형, 파우치형으로 나뉘는 배터리 형태를 완벽해 배워가세요!

궁극의 친환경차, 수소차

ⓒ Unsplash

수소차는 전기차와 마찬가지로 배터리와 모터를 이용해서 움직입니다. 하지만 전기를 충전하는 전기차와 달리, 수소차는 수소를 충전합니다. 충전된 수소를 이용해 전기를 만들어 모터를 돌리는 방식이죠. 수소차는 전기차보다도 훨씬 대중화가 되지 않았습니다. 2021년에는 약 8,500대 정도의 수소차가 보급되었는데요. 정부는 수소차 가격의 절반 정도를 보조금으로 지급하며 수소차 보급을 늘리기 위해 노력하고 있습니다.

수소차의 원리
ⓒ 한화토탈

수소차는 수소를 충전한다고 말씀드렸는데요. 이렇게 충전된 수소는 배터리 내에서 산소와 만나면서 수소 이온과 전자로 분리됩니다. 이 과정에서 전기가 만들어지고, 이 전기를 흘려보내 모터를 돌리는 것이죠. 이 과정에서 물이 만들어지는데, 그래서 수소차는 달리면서 물을 배출합니다.

수소차와 전기차는 배터리를 사용한다는 점에서 원리는 비슷합니다. 하지만 전기를 직접 충전해 사용하는 전기차와 달리, 수소차는 전기 자체를 충전하지 않고 수소를 이용해 전기를 만들어낸다고 생각하면 됩니다.

수소차의 장점

수소차는 연비가 굉장히 좋습니다. 수소는 1kg당 100km 정도를 주행할 수 있을 정도로 효율이 좋은 연료입니다. 또한 완전히 충전하는데 수십 분이 걸리는 전기차와 달리, 수소는 충전하는데 5분 정도의 짧은 시간이 걸린다는 것도 장점이죠.

수소차는 궁극의 친환경차라고 불릴 정도로 친환경적이라는 장점도 가지고 있습니다. 수소차는 탄소나 배기가스 등 환경오염 물질을 배출하지 않고, 오로지 물만을 배출합니다. 또한 수소와 반응시킬 깨끗한 공기(산소)를 모아야 하기 때문에 수소차에는 공기정화 필터가 달려 있는데요. 그래서 수소차는 자연스럽게 달리면서 미세먼지 같은 대기 중의 오염물질을 걸러내는, 달리는 공기청정기의 역할도 수행합니다.

수소차의 단점

깨끗한 물만을 배출하는 것이 수소차의 단점이 되기도 합니다. 수소차가 배출한 물이 도로에 흐르게 된다면, 겨울철에는 물이 얼어버릴 수 있습니다. 수소차가 배출하는 물을 어떻게 처리할지는 아직 수소차가 해결해야할 과제로 남아있습니다.

수소차가 완전히 친환경이 아니라는 비판적인 시각도 존재합니다. 수소를 만드는 방법은 부생수소, 개질, 전기분해 이렇게 세 가지가 있는데요. 부생수소는 석유를 정제할 때 만들어지는 수소를 따로 모아 만든 수소입니다. 개질은 천연가스를 분해해서 수소를 만드는 방식이고, 전기분해는 물에 전기를 가해 수소를 추출하는 방법입니다. 부생수소와 개질은 모두 화석연료를 태우기 때문에 수소를 만드는 과정에서 탄소가 발생합니다. 따라서 이렇게 만들어진 수소를 활용하는 수소차를 100% 친환경이라고는 부를 수 없다는 주장이죠.

수소차, 관건은 수소충전소
수소를 운반하는 수소트레일러 ⓒ 엔케이에테르

수소는 고압으로 압축해서 저장합니다. 이를 위해서는 높은 압력을 견딜 수 있는 튼튼한 수소 탱크가 필요한데요. 튼튼하게 만들려다보니 수소 탱크는 크고 무거워질 수밖에 없습니다. 예전에는 수소 탱크가 정말 크고 무거워 한강 다리를 건너지 못할 정도였는데요. 수소를 각지의 충전소로 보내는 것도 어렵고, 이동시킨 수소를 충전소에 보관하는 것 역시 많은 돈과 기술이 필요합니다. 따라서 수소차가 더욱 많아지려면, 수소를 이동하고 보관하는 기술이 빠르게 발전할 필요가 있습니다.

또한 수소는 한번 충전하고 나면, 다음 충전까지 수소 탱크의 압력을 회복시키고 열을 식히는 과정이 필요합니다. 예를 들어 수소충전소에 1개의 충전기가 있다면, 앞서 한 대의 차량이 충전하고 나면 다음 차량은 30분 정도를 기다려야 하죠. 충전소가 안 그래도 적은데, 이렇게 대기 시간도 생기니 수소차 충전은 정말 불편하다는 인식이 많습니다.

수소차의 첫 시작은 수소트럭!
ⓒ 현대자동차

트럭이나 버스처럼 큰 자동차는 배기가스를 많이 배출하기 때문에 친환경차로 대체될 필요성이 큽니다. 그런데 트럭이나 버스를 전기차로 만들면 너무 큰 배터리가 필요하고, 배터리가 무거워져서 효율성이 크게 떨어집니다.

반면 큰 트럭이나 버스에 수소를 활용하면 어떨까요? 수소자동차는 적은 용량의 배터리로도 수소만 있다면 계속 전기를 만들어 운행할 수 있습니다. 게다가 연료로 사용되는 수소는 매우 가벼우면서도 질량 당 에너지는 일반 내연기관차에 비해 8~10배의 효율을 낼 수 있죠. 따라서 대형 차량을 친환경차로 만들 때 수소를 접목하는 시도가 많아지고 있습니다.

현재 수소차 시장은 현대차가 3년 연속 1위를 달성하고 있는데요. 현대차는 넥쏘와 함께 대형 수소트럭을 수출하며 전 세계 수소차 보급에 앞장서고 있습니다.

친환경차, 핵심만 콕콕

  • 친환경차에는 하이브리드카, 전기차, 수소차가 있습니다.
  • 하이브리드카는 내연기관(엔진)과 배터리(모터)를 동시에 사용하며 현재 가장 많이 보급된 친환경차입니다.
  • 전기차는 배터리에 전기를 충전해 모터를 돌려 운행되며, 많은 완성차 업체와 배터리 업체가 전기차 기술 개발 및 전기차 생산에 도전하고 있습니다.
  • 수소차는 수소를 이용해 전기를 만들어 운행되는 자동차로, 궁극의 친환경차로 불리지만 대중화를 위해서는 해결해야할 문제가 많습니다.

오늘의 <상식 한 입+>는 어떠셨나요?
좋았던 점, 부족했던 점, 개선되었으면 하는 점 등을 자유롭게 말씀해주세요!

BYTE+ 구독자 피드백
오늘의 BYTE+ 콘텐츠는 어떠셨나요?BYTE+에 대해 자유롭게 의견을 말씀해주세요!좋았던 점, 부족했던 점, 개선됐으면 하는 점 등을 적어주시면 최대한 빠르게 반영할 수 있도록 노력할게요 :)

대화에 참여하세요
1 이달에 읽은
무료 콘텐츠의 수

BYTE의 프리미엄 콘텐츠 구독 서비스, BYTE+⭐️

월 9,900원으로 BYTE의 모든 콘텐츠를 자유롭게 이용하세요!

Powered by Bluedot, Partner of Mediasphere
닫기