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전기자동차 vs 수소자동차 구동 원리 및 장점, 단점 비교 정리

by 멜블 2021. 7. 23.
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< 전기자동차, 수소자동차 관련 정보 >

전 세계 적으로 내연기관 차량에 대한 규제 및 탈탄소 시대에 맞춰 친환경 차량으로 관심이 쏠리고 있는 가운데 각 나라별 정책적으로 전기차와 수소차에 대한 지원 및 관심을 쏟고 있습니다. 

 

우리나라도 친환경 차량 개발 및 보급을 위해 자동차 제조 회사뿐만 아니라 충전소 인프라 회사 그리고 2차 전지 생산 및 관리 회사 등 하나의 스트림으로 전기-배터리-구동-자동차로 협력하여 글로벌 선두 및 선점을 지속적으로 해나가고 있습니다. 

 

특히 전기차와 수소차 구동원리에 핵심이 되는 배터리 부분은 전 세계 1위로 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK이노베이션 등 글로벌 기업에서 기술 개발 및 생산을 하고 있고 수소연료 핵심으로는 현대자동차, 두산, 코오롱 등이 있습니다.

 

앞으로는 내연기관(가솔린, 디젤) 차량보다는 점점 친환경(전기, 수소차)에 대한 확산과 구매가 늘어갈 것으로 예상되며 몇몇 선진 국가에서는 이미 탈 내연기관 차량화를 시행하고 있어 친환경 및 배터리에 대한 기술과 생산 능력 높은 나라가 세계를 선점할 것이라고 보입니다.


전기차 - 수소차 정의 및 구동 원리


전기차 - 수소차 구동 원리 (환경부)

전기차는 고전압 배터리에서 전기에너지를 전기모터로 공급하여 구동력을 발생시키는 차량, 외국어 표기로는 (EV) "Electronic Vehicles"

  • 전기차 파워트레인 구성요소 : 전지팩(전기에너지 저장 및 관리) / 모터(동력 생산) / 파워 일렉트로닉스(전기의 특성 제어(전압, 전류, 주파수 등)
  • 직류모터 : 장점(구조 단순, 제어 방식 단순, 효율 높음) / 단점(브러시 필요, 마찰 발생, 내부 발열 제어 어려움, 고출력 특성 취약, 영구자석 희토류 사용)
  • 교류 모터 : 장점(브러시 없음, 정밀한 속도 제어, 냉각 관리, 출력 좋음, 영구자석 미사용, 내구성 좋음) / 단점(열손실로 인한 낮은 효율, 큰 부피)

 

수소차는 수소와 공기 중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 이용하는 차량, 외국어 표기로는 (FCEV) "Fuel Cell Electric Vehicle"

  • 수소차 파워트레인 구성요소 : 수소탱크(충천소에서 충전한 수소를 고압(700 bar)으로 저장) / 연료전지(수소와 산소를 화학반응시켜 전기를 생산) / 배터리(연료전지에서 생산된 전기를 저장) / 모터(배터리에서 저장된 전기를 이용하여 자동차 바퀴를 구동)
  • 압축수소탱크&액체수소탱크 이용 수소 공급 : 압축수소탱크&액체수소탱크를 사용하여 수소를 공급, 탱크 탑재로 인해 차량 부피 차지, 수소의 불안정성, 수소공급 인프라 부족 등 단점
  • 메탄올 분해 수소 공급 : 메탄올 분해 시 발생되는 수소를 활용하여 연료 공급, 일산화탄소, 질소산화물 등 발생되긴 하나 탄소연료에 비해 적고 기존 연료공급 인프라를 활용할 수 있는 장점

전기차 - 수소차 비교


구분 전기차 수소차
장점 1. 무공해 친환경 차량
2. 저렴한 충전 비용
1. 무공해 친환경 차량(유해가스 제로)
2. 공기 정화 효과
(초미세먼지 99.9% 제거)
3. 한번 충전 후 장거리 주행 가능
4. 짧은 충전시간 (약 5분 내외)
5. 전기차 대비 열량당 연비가 높음
(3.35m/kcal)
단점 1. 타 친환경 차량 대비 짧은 주행거리
2. 긴 충전시간 (급속 30분, 완속 5시간 이상)
3. 수소차 대비 열량당 연비가 낮음
(2.40m/kcal)
1. 수소충전소 인프라 부족
2. 전기차 대비 비싼 차량 가격
3. 차량 크기 제약
(수소 탱크 적재로 인한 부피 차지)
시판 브랜드 (한국) 현대자동차, 기아 등
(미국) 테슬라, 카누, 리비안 등
(중국) 베이징자동차, 아크폭스, 니오, 이이코닉, 샤오펑, 이상지조, 바이톤 등
(일본) 닛산, 렉서스, 토요타 등
(독일) 스마트, 벤츠, BMW, 아우디, 폭스바겐 등
(기타) 볼보, 오펠, 르노, 지프 등
(한국) 현대자동차
(미국) 니콜라(??)
(영국) 재규어
(일본) 토요타, 혼다
(독일) BMW

전기차 : 일정 구역 내 주로 운행, 주행거리가 길지 않은 경우, 거주기 인근 급속 충전기 인프라 구축 유무에 따라 전기차 선택

 

수소차 : 거주지 또는 직장 근처 수소충전소 구축 유무, 장거리 출장 및 장거리 출퇴근 유무, 전기차 대비 짧은 충전시간 필요한 경우 수소차 선택


전기차 - 수소차 혜택


구분 개소세 교육세 취득세 합계
전기차 최대 300만원 최대 90만원 최대 140만원 530만원
수소차 최대 400만원 최대 120만원 최대 140만원 660만원

전기차 경우 세제 혜택으로 2020년까지 유지하고자 하였으나 친환경 정책 지속 유지를 위해 2022년 말까지 우선 연장하였고 수소차 경우 2022년까지 세제 혜택 유지 후 향후 재연장 여부를 검토할 계획입니다.

 

국고 보조금 경우 전기차 구입은 지차제마다 다르지만 1,000만 원 이내이며, 수소차 구입은 최대 1,500만 원 보조금 지원이 있습니다. 다만 플러그인 하이브리드(전기 충전 + 내연기관)는 2020년 500만 원 세제 혜택이 종료되었습니다.

국고 보조금 및 지자체 보조금 출처

 

추가적으로 전기차, 수소차 모두 친환경 차량으로 저공해 자동차 할인 혜택으로 운행을 유지할 수 있으며, 공영주차장 50% 할인, 남산 1,3호 터널 통행료 면제, 지하철 환승 주차장 80% 할인, 환경개선 부담금 전액 면제 등이 있습니다. 

 

추가적인 인프라 구축 관련해서는 전기 충전소는 초-급속 1,500기, 완속 8.000기 및 수소 충전소는 46기가 더 추가적으로 구축될 예정입니다.


전기차 - 수소차 QnA


1. 충전소에서 충전을 오래 하면 벌금 발생??

  • 한국법상 충전을 시작한 뒤 완료된 이후에도 오랫동안 차량을 이동치 않거나 충전을 방해하는 행위로 간주될 경우, 벌금 10만 원을 부과받을 수 있음(급속은 최대 2시간, 완속은 최대 14시간 기준)

 

2. 계절에 따라 전기차 주행거리가 달라짐??

  • 전기차 경우 리튬이온 배터리 탑재로 리튬 이온에서 분리된 전자가 양극에서 음극으로 이동하면서 충전, 음극에서 양극으로 이동하면서 방전되는 방식인데, 이를 가능케 하는 매개체인 전해질은 온도 낮은 겨울철 경우 굳어지면서 리튬 이온의 이동을 둔해지게 만들어 느려진 만큼 배터리 내부 저항이 증가하고 성능도 떨어져 여름철보다 겨울철에 배터리 성능은 20~30%가량 낮아짐

 

3. 전기차 및 수소차 배터리나 모터 부분에 나오는 전자파 유해??

  • 전기차나 수소차뿐만 아니라 일반 내연기관 차량도 전자 장비와 배터리를 포함하고 있어 소량의 전자파가 발생되지만 인체에 유해할 만큼 큰 영향을 미치지는 않음

 

4. 전기차나 수소차 구매 시 보조금 혜택 받고 2년 내 폐차 시 보조금 환수??

  • 국가보조금 및 지자체 보조금 경우 차량 보급 확산을 위해 세금으로 지원해주는 비용으로 2년 동안 의무 보유기간을 가져야 하며 폐차 경우 불가피한 교통사고나 천재 지변이 아닌 경우 보조금을 반환해야 함

 

5. 물에 닿으면 위험하거나 오작동 유무??

  • 전기차나 수소차 경우 배터리를 구동 원리로 삼고 있고 모터로 운행되기 때문에 전기와 물은 상극이라고 할 수 있습니다. 다만 비 오는 날 충전은 외부 물이 침입이 안되도록 잘 구축이 되어 있지만 침수나 큰 비 피해를 입는다면 차량에 전류 및 오작동으로 멈출 수 있음

 

6. 전기차 배터리 방전 유무??

  • 일반 내연기관 차량도 배터리를 통해 전자기기 작동을 하는 원리로 별도 시동을 오랫동안 키지 않고 가만히 놔둘 시에 방전이 될 수 있고 특히 겨울철에는 전해질 저항으로 방전이 쉽게 오는데 전기차와 수소차 경우에도 배터리를 다 쓰면 방전이 되며 방전되는 경우 차량 서비스센터로 연락하여 무료로 충전을 받을 수 있는 서비스가 있음

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