• 전기자동차, 오해와 진실
    [경제산책] 온실가스 규제에서 출발
        2018년 11월 26일 10:38 오전

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    연간 9,000만대 정도 판매되는 자동차 시장에서 전기자동차가 차지하는 비중은 1% 정도에 불과하다. 그럼에도 최근 세계 1위 자동차메이커 폭스바겐은 2025년까지 년 300만대 이상의 전기자동차 생산 계획을 발표했고, 현대기아차는 2025년까지 연 168만대의 전기자동차를 생산하기로 했다.

    주요 자동차메이커들이 진입장벽이 낮아 신생업체가 쉽게 진입할 수 있는 것은 물론, 전기·전자·화학 기반의 부품이 중심이 되어 수익성 창출에 제약이 있는 전기자동차를 생산할 수밖에 없도록 강제한 배경은 무엇인가? 그것은 지구 온난화에 따른 배출가스 규제 때문이다. 2015년 체결된 파리기후협약에서 전 세계 195개국이 산업화 이전 대비 2℃ 이내로 지구 평균 온도 상승폭을 낮추기로 합의했기 때문이다.

    자동차는 이러한 환경규제의 중요한 대상에 해당한다. 전 세계 CO2 배출에서 자동차가 차지하는 비중이 발전부문 다음으로 큰 비중을 차지하여 17.5%에 달하기 때문이다. 2015년 폭스바겐의 배출가스 조작 사건이 발생한 후 EU는 2020년까지 연평균 배출량이 95g/km 이하가 되도록 규제하고 있고, 2030년엔 이보다 30%를 더 낮출 것을 요구하고 있다. 만약 이를 달성하지 못할 경우 거액의 벌금을 부과할 예정이다.

    주요 자동차메이커들이 전기자동차에 투자할 수밖에 없는 것은 이런 이유 때문이다. 내연기관차만으로는 강력한 환경규제를 맞출 수 없기 때문이다. “우리는 2020년부터 아주 많은 전기자동차를 판매해야만 한다. 그렇지 않으면 우리는 CO2 배출 목표를 달성할 수 없을 것이며, 엄청난 벌금을 물어야 하는 상황”이라는 폭스바겐 CEO 뮐러의 말은 내연기관 주요 메이커의 고민을 대변한다고 볼 수 있다. 설상가상으로 노르웨이는 2025년, 프랑스·영국은 2040년에 내연기관 자동차에 대한 판매금지를 결정했기 때문에 장기적으로 내연기관 자동차에서 전기자동차로 전환되는 것은 거스를 수 없는 대세가 되고 있다.

    그런데, 전기자동차 보급과 관련 사람들이 흔히 하는 오해 중의 하나는 화석연료를 사용하지 않기 때문에 온실가스를 전혀 배출하지 않는다고 생각하는 것이다. 외관상 전기자동차의 일종인 BEV(Battery Electric Vehicle. 현대차 코나 일렉트릭처럼 내연기관이 없는 배터리 기반 전기자동차)와 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle. 수소연료전지차, 현대차 넥쏘처럼 수소를 연료로 전기를 생산하는 자동차)는 배기가스가 없기 때문이다. 실제로 주행만 생각하면 BEV, FCEV는 온실가스를 전혀 배출하지 않는다.

    그렇지만 BEV를 충전하기 위해 전기를 생산하고, FCEV를 구동하기 위해 수소를 만드는 과정까지 고려할 경우 BEV, FCEV 역시 온실가스 배출에서 자유로울 수 없다. 예컨대, 전기자동차를 충전하는데 필요한 전기 생산은 발전소가 담당하는데, 발전소는 주로 화석연료에 의존하고 있기 때문에 결과적으로 온실가스를 배출한다. 결과적으로 BEV가 늘어날수록 온실가스 배출량 역시 늘어난다. 마찬가지로 현재 수소 생산은 화석연료에 의존하고 있는데, FCEV가 보급되어 수소가 많이 필요할수록 더 많은 화석연료가 필요하다. 이 경우 제기될 수 있는 또 다른 반론은 전기자동차 무용론이다. 전기자동차를 도입하더라도 온실가스를 줄이는데 별 효과가 없지 않느냐는 반론이 존재할 수 있다.

    고속도로 전기자동차 충전소 모습(방송화면)

    이런 이유로 BEV의 온실가스 감축효과를 평가하기 위해서는 ①전기를 생산하는데 필요한 원료를 산지에서 추출·가공하여 발전소에 가져가고, 발전소에서 생산한 전기를 차량에 충전하는 과정과 ② 충전된 전기로 자동차가 운행하는 과정을 모두 고려한 전과정(Well-to-Wheel)에 대한 검토가 필요하다. 이를 온실가스 배출량 전과정 분석이라고 한다. 물론 전과정을 분석하기 위해서는 전원 믹스(전체 전기 생산 중 화력, 원자력, 천연가스, 재생연료 등이 차지하는 비중)를 고려해야 한다. 재생가능에너지를 사용하여 전기를 얻을 경우 온실가스 배출이 거의 없지만, 화력발전을 통해 전기를 얻을 경우 다량의 온실가스를 배출하기 때문이다.

    FCEV는 수소를 원료로 한다. 물을 전기분해하면 수소를 얻을 수 있지만, 이 방법은 전기에너지를 사용해야 하기 때문에 비효율적이다. 현재 수소 공급은 주로 나프타(원유를 증류시켜 얻은 혼합물)를 분해하거나 천연가스에서 추출하는 방법에 의해 이루어지고 있다. 결국 수소 공급의 95%는 화석연료 사용에 의존하고 있는데, 국내의 경우 2015년 기준으로 나프타 분해방식이 54.1%를 차지하고 있다. 이런 이유로 FCEV에 대한 전과정 평가는 정유공장에서 나프타 분해를 통해 수소를 얻는 과정을 포함해야 한다.

    BEV와 FCEV에 대한 전과정 평가를 보면, 결과적으로 전기자동차 역시 온실가스를 배출하여 무공해 차라고 말할 수는 없다. 그렇지만 다행히도 현재 상황에서도 가솔린이나 디젤에 비해 온실가스를 크게 줄일 수 있다. 온실가스 배출은 FCEV<BEV<하이브리드차<디젤차<가솔린차 순이다. 물론 FCEV와 BEV 간 차이는 샘플 수가 적어서 조금 더 연구가 필요하긴 하지만, 현재 전기자동차 보급의 대다수가 BEV임을 감안하면 BEV의 온실가스 배출감소 효과가 크다는 것은 의미 있는 결과임에 틀림없다.

    그런데 언듯 보면 이 결과는 조금 이상할 수 있다. 발전소에서 화석연료를 태우는 것이나 내연기관에서 화석연료를 태우는 것이나 별반 다를 바 없고, 발전소에서 생산한 전기를 이동하는 과정에 전력손실이 발생한다고 배웠는데, 왜 BEV가 디젤이나 가솔린차에 비해 온실가스를 적게 배출하는가? 발전효율에 차이가 있기 때문에 발전소에서 화석연료를 태우는 과정이 내연기관에서 화석연료를 연소시키는 과정에 비해 효율이 좋기 때문이다.

    그럼에도 BEV가 내연기관 자동차에 비해 오히려 더 많은 온실가스를 배출한다는 반론이 여전히 존재한다. 미국에서 테슬라 BEV 모델S와 가솔린 엔진차 미라지를 대상으로 전과정을 분석한 결과에 따르면 모델S의 온실가스 배출량이 미라지보다 더 많았다고 한다. 이 비교는 미라지가 소형 가솔린차인 반면 모델S는 대형 BEV이기 때문에 무리가 있는 것은 사실이며, 우리나라에는 해당되지 않는 이야기이다. 우리나라의 경우 대형 BEV가 소형 가솔린차보다 온실가스 배출량이 더 적게 나왔기 때문이다. 그렇지만 BEV가 대형화될수록 온실가스 배출량이 늘어나는 것은 사실이기 때문에 이를 고려해야 한다는 것은 옳은 이야기이다.

    정리하면 전기자동차는 전기에너지를 얻는 발전과정에서 온실가스를 배출하거나 수소를 얻는 과정에서 온실가스를 발생시키기 때문에 완전한 의미에서 무공해 차는 아니다. 그렇지만 이를 고려하더라도 가솔린차나 디젤과 같은 내연기관 자동차에 비해 온실가스를 크게 줄일 수 있다. 물론 현재 전기자동차 보급의 거의 대부분이 배터리기반 전기자동차인 것을 감안하면, BEV 충전소의 경우 되도록 태양광과 같은 재생가능에너지를 통해 전기를 충전하는 방법을 모색한다면 온실가스를 더 획기적으로 줄일 수 있을 것이다.

    필자소개
    부경대 경제사회연구소 연구원

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