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- 구분
- 산업자료
- 분류
- 산업/기술일반
- 저자명
- 신장환
- 출처
- LG경제연구원
- 작성일
- 2016.12.13
전기차가 일상생활용 퍼스트카의 위상을 가지려면 내연기관차에 상응하는 주행거리가 필요하다. 출시가 예정된 르노의 Zoe, GM의 Bolt, 테슬라의 모델3 등은 한번 충전에 300km 이상 주행이 가능한 소형 전기차다. 동급인 닛산 리프 2011년 모델의 공인주행거리 117km에 비해 주행거리가 짧은 기간에 3배 가까이 늘어났다. 전지 성능의 향상이 전기차 주행거리 수직 상승의 견인차 역할을 했다. 또한 자동차 기업은 전기차 내부 공간이 허용하고 차체 설계 하중이 허락하는 한 최대한 전지를 많이 탑재했다.
내연기관차의 주행거리는 500km에서 600km 수준이다. 출시 예정인 전기차보다 주행거리를 두 배 가까이 더 늘려야 도달할 수 있는 수준이다. 전기차의 주행거리를 연장하는 방법은 세 가지가 있다. 연료탱크에 해당하는 전지팩 저장 용량을 늘리거나, 차체 무게를 줄이거나, 동력을 만들어 바퀴로 전달하는 역할을 하는 파워트레인 구동 효율을 높이는 것이다. 이제까지의 전기차의 성능 향상과 주행거리 연장을 위한 노력은 주로 전지팩 용량을 최대한으로 키우고, 가벼운 소재를 적용하는데 집중되었다. 주행거리 연장을 위해 파워트레인은 상대적으로 관심을 덜 받아왔다.
그러나 전지의 성능 향상 속도가 둔화되고 있는 상황에서 파워트레인의 구동 효율 개선에 주목할 필요가 있다. 전기차 파워트레인의 핵심은 전지, 모터, 그리고 전기 특성을 제어하는 파워 일렉트로닉스다. ①우선 전지셀이 들어있는 전지팩 설계를 개선하여 파워트레인의 구동 효율을 높이는 시도가 본격화되고 있다. 닛산은 전지팩의 내부 구조를 개선하여 공간과 무게 효율성을 향상시킬 계획이다. 테슬라는 전지팩 내부 공간 활용도를 높임과 동시에 무게까지 줄였다. ②고효율 모터 개발도 본격적으로 진행되고 있다. GM은 고속 회전에 적합한 모터 부하 설계 기반으로 구리 밀도를 최대한으로 높인 코일을 적용하여 출력 밀도를 최적화 했다. 테슬라는 출력 밀도 개선을 위해 모터 내부의 열적 안정성을 최대한 확보했다. ③전기차 전용 인버터와 컨버터 개발은 물론 운전자 맞춤형 알고리즘 설계로 파워 일렉트로닉스 효율을 높이는 사례도 나오고 있다.
독일의 보쉬는 파워트레인 기술 개발에 앞장서고 있다. 60kWh의 전지팩을 탑재한 소형 전기차에 보쉬의 파워트레인 기술이 적용되면 이론적으로 500km 가까이 주행이 가능하다. 리튬이온전지의 성능 및 에너지 밀도 향상에 한계가 보이고 차세대 전지가 아직 가시화되고 있지 않은 상황에서 파워트레인 기술의 발전은 전기차가 내연기관차와 동등한 수준의 수송수단으로서 안착하는데 결정적 역할을 할 것으로 보인다. 파워트레인 기술의 진화는 전기차 기업 간의 경쟁 방식에도 변화를 줄 것이다. 자신이 소유한 내연기관차의 정확한 주행거리를 알지 못하는 운전자가 많은 것처럼, 앞으로 전기차 기업 간 주행거리 경쟁은 큰 의미가 없어질 수도 있다.
한번 충전으로 500Km 주행이 가능한 전기차는 전지셀의 발전만으로는 어렵다. 전지셀의 성능 향상 속도 둔화로 넉넉한 주행거리, 친환경성, 그리고 누구나 쉽게 접근할 수 있는 대중성을 갖춘 전기차의 등장에는 시간이 걸릴 것이라는 전망도 있지만 전지의 발전에 이어진 파워트레인의 진화는 그런 우려를 불식해 줄 것으로 기대된다. 전기차 전용 파워트레인의 진화는 전기차 대중화 시기를 앞당길 가능성이 있다.
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