[Q&A로 알아보는 전기차 상식] #04. 배터리는 기본, 주행거리에 영향을 주는 것들
[Q&A로 알아보는 전기차 상식] #04. 배터리는 기본, 주행거리에 영향을 주는 것들
  • 류청희 칼럼니스트
  • 승인 2021.11.17 08:10
  • 댓글 0
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내연기관 차와 공통된 것들 외에도 전기차만의 특성에 따른 차이도 있어

전기차 주행거리는 전기차를 갖고 있는 사람들은 물론 그렇지 않은 사람들도 궁금해하고 걱정한다. 이른바 주행거리 불안(range anxiety)이라는 것이다. 내연기관 차라면 이미 충분히 갖춰진 주유소를 찾아 연료가 떨어지기 전에 보충할 수 있다. 그러나 전기차는 충전 인프라가 아직 부족해, 어디서든 쉽고 편리하게 충전할 수 없다고 생각하는 사람이 많다.

이는 한편으로 내연기관 차를 쓰는 데 익숙한 사람들이 전기차의 특성을 아직 익숙하게 받아들이지 못한 영향도 있다. 그러나 집이나 직장에서 충전하기 어려운 경우 외부 충전시설을 이용할 수 밖에 없고, 그런 시설이 주유소만큼 넉넉하지 않은 것도 사실이다. 그래서 지금 바로 전기차를 쓴다면, 주행거리를 극대화(라기보다는 최적화라는 표현이 맞겠다)하는 방법을 찾는 것이 바람직하다.

현실적인 전기차 사용환경을 생각하면 운전자는 어쩔 수 없이 주행거리 최적화를 위해 노력해야 한다
현실적인 전기차 사용환경을 생각하면 운전자는 어쩔 수 없이 주행거리 최적화를 위해 노력해야 한다

이를 위해서는 주행거리에 영향을 주는 요소들을 살펴보고, 사용 중에 그런 요소들을 고려해 대응해야 한다. 물론 이미 대부분의 전기차에는 주행거리를 최적화하는 여러 기술이 쓰이고 있고, 사용자들도 합리적으로 주행거리를 관리하며 차를 쓰고 있다. 이번 글은 전기차를 경험하지 않았거나 아직 익숙하지 않은 전기차 사용자들에 초점을 맞춰 설명한다.

우선 전기차 주행거리에는 내연기관 차에서 연료소비에 영향을 주는 것과 같은 요소들이 똑같이 영향을 주기도 한다. 이는 어느 쪽이든 달리기 위해 에너지를 소비한다는 점은 같기 때문이다. 즉 내연기관 차의 연료 소비량은 전기차의 전기 에너지 소비량과 같은 개념으로 생각하면 된다.

동력원에 부하가 많이 걸릴 때에는 내연기관 차와 전기차 모두 에너지를 많이 소비한다
동력원에 부하가 많이 걸릴 때에는 내연기관 차와 전기차 모두 에너지를 많이 소비한다

예를 들어, 차에 사람이 많이 타거나 짐을 많이 싣는 경우, 오르막길을 자주 달리는 경우, 자주 급가속을 하는 경우에는 주행가능 거리가 짧아진다. 가속하거나 엔진에 부하가 많이 걸릴 때 연료소비가 많은 내연기관 차처럼, 같은 조건에서 전기차 역시 전기 에너지를 많이 쓰기 때문이다.

그런데 지형이나 교통 흐름의 영향이 내연기관 차와 전기차에서 서로 다르게 작용하는 경우도 있다. 대표적인 경우가 속도를 줄일 때와 내리막길을 달릴 때다. 그럴 때 내연기관 차는 연료 소비가 최소화되지만, 전기차는 회생제동(감속 에너지 회수 기능)이 작동해 배터리가 충전된다. 특히 회생제동 강도를 강하게 설정하거나 브레이크를 밟는 등 조작을 통해 빠르게 감속하면 충전되는 전기 에너지 양도 많아진다.

전기차는 감속하거나 내리막길을 달릴 때 회생제동 기능을 통해 배터리를 충전한다
전기차는 감속하거나 내리막길을 달릴 때 회생제동 기능을 통해 배터리를 충전한다

즉 내연기관 차와 전기차 모두 운전 패턴, 달리 말하면 운전 습관이 주행거리에 영향을 준다. 이른바 경제적 운전 방법을 사용하면 어느쪽이든 더 효율적으로 에너지를 활용할 수 있다. 그밖에 타이어 상태, 차체 형태를 비롯한 공기역학 특성 등도 효율에 영향을 주는 공통 요소로 꼽을 수 있다.

한편, 전기차만의 특성이 주행거리에 영향을 주는 요소들도 있다. 전기차의 주행거리를 고려할 때 가장 먼저 떠올릴 수 있는 것은 배터리 용량이다. 전기차의 배터리 용량은 내연기관 차의 연료탱크 용량과 비슷해, 대개 배터리 용량이 크면 한 번 충전으로 달릴 수 있는 거리도 길다.

배터리 용량이 크면 주행가능 거리도 길어지지만 정비례하지는 않는다
배터리 용량이 크면 주행가능 거리도 길어지지만 정비례하지는 않는다

그런데 앞서 전기차의 성능에 영향을 주는 요소에 관한 글에서도 이야기했듯, 주행거리가 배터리 용량에 반드시 비례하지는 않는다. 배터리가 클수록 배터리 자체의 무게도 무거워지고, 이는 전기차의 구동 모터에 걸리는 부하도 함께 키우기 때문이다.

따라서 배터리 용량은 차의 크기나 형태, 용도 등 여러 요소를 복합적으로 고려해 정해지고, 배터리 용량이 같아도 차마다 주행가능 거리는 다를 수 있다. 그리고 배터리 용량은 일단 차를 구매한 뒤에는 운전자가 어쩔 수 없는 물리적 고정 요소다. 그래서 운전자 관점에서는 에너지 소비를 최적화하는 방법을 더 중요하게 고려해야 한다.

전기차는 내연기관 차보다 기온에 더 큰 영향을 받고, 특히 겨울처럼 기온이 낮을 때 주행거리가 많이 짧아진다
전기차는 내연기관 차보다 기온에 더 큰 영향을 받고, 특히 겨울처럼 기온이 낮을 때 주행거리가 많이 짧아진다

다른 영향 요소 중 하나는 기온이다. 전기차는 내연기관 차보다 기온에 더 큰 영향을 받는다. 이는 배터리의 화학작용이 기온의 영향을 받기 때문이기도 하지만, 차에 달려 있는 거의 모든 장치의 작동이 전기 에너지에 의존하기 때문이기도 하다. 특히 히터와 에어컨 등 공기조절장치에 관한 것들이 가장 큰 영향을 준다.

내연기관 차에서는 냉각수에서 히터 사용에 필요한 열을 얻는다. 구조적으로 손실되는 일부 에너지를 제외하면, 히터를 작동시키는 것 자체는 많은 에너지가 필요하지 않다. 에어컨도 엔진에 부하를 주어 연비를 떨어뜨리기는 하지만, 이 역시 엔진이 작동하는 동안에는 무리 없이 쓸 수 있다.

최근 출시되는 전기차에는 효율 높은 히트펌프가 설치되어 전기 에너지를 적게 소비한다
최근 출시되는 전기차에는 효율 높은 히트펌프가 설치되어 전기 에너지를 적게 소비한다

그러나 전기차는 히터와 에어컨 모두 전기 에너지를 활용한다. 특히 히터는 공기 온도를 높이기 위해 많은 에너지를 사용하기 때문에, 겨울철에 전기차의 주행가능 거리를 크게 줄인다. 가열식(PTC) 히터 를 쓰는 전기차는 그 정도가 심해, 최근에 출시되는 전기차들에는 차내에서 발생하는 열을 효율적으로 냉난방에 활용하는 히트펌프가 설치된다.

물론 어느 쪽이든 일단 작동하면 전기 에너지를 소비하기는 마찬가지다. 그래서 가능하다면 차를 충전할 때 미리 공기조절장치를 작동시켜 실내를 적절한 온도로 맞춘 뒤에 출발하는 것이 주행가능 거리를 늘리는 데 도움이 된다.

전기차 주행거리에 영향을 주는 또 하나의 요소는 배터리 상태다. 배터리는 사용하다 보면 성능이 떨어지는 현상이 나타날 수 있다. 기본적으로 성능저하는 배터리 특성상 충전과 방전이 계속 되면서 자연적으로 일어난다. 그러나 충전과 방전이 지나치게 빠른 속도로 자주 반복되면 성능저하가 빨리 나타날 수 있다. 이와 같은 현상은 배터리 수명을 고려하면 몇 년 이상 전기차를 써야 경험할 수 있다. 그러나 전기차를 오래 탈 생각이라면 미리 잘 관리하는 것이 좋다.



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