전기차 시장의 성장과 함께, 전기차에 사용되는 동력원에도 다양한 선택지가 생겼습니다. 현재 전기차 동력원의 주류는 배터리 전기차(BEV)와 수소연료전지 전기차(FCEV)인데요. 두 기술은 모두 전기를 이용해 차를 움직이지만, 작동 원리와 특성에서 큰 차이가 있습니다. 이번 글에서는 BEV와 FCEV의 차이를 살펴보며, 이들 기술이 가진 장단점과 그 의미를 함께 알아보겠습니다.
배터리 전기차와 수소연료전지 전기차의 작동 원리
배터리 전기차(BEV)
배터리 전기차는 전기 에너지를 충전해 배터리에 저장하고, 이를 직접 사용해 모터를 구동하는 방식입니다. 현재 BEV에는 리튬 이온 배터리가 주로 사용되며, 수많은 배터리 셀을 연결해 만든 배터리 팩이 차량에 장착됩니다. BEV는 외부 전기 공급원(충전소)에서 충전을 필요로 하고, 이를 통해 차량이 주행할 수 있는 전력을 공급받는 구조입니다. 이 방식은 간단한 구조로 인해 차량의 설계가 상대적으로 자유롭고, 현재 가장 보편화된 전기차 유형입니다.
수소연료전지 전기차(FCEV)
수소연료전지 전기차는 수소와 공기 중 산소를 반응시켜 발생한 전기를 이용해 차량을 움직이는 방식입니다. 수소 탱크에 저장된 수소가 연료전지에서 산소와 화학 반응을 일으켜 전기를 생성하며, 이 전기를 활용해 모터를 구동합니다. 수소연료전지는 화학 반응을 통해 전기를 생산하기 때문에, 운전 중 배터리를 지속적으로 충전할 필요 없이 수소 충전만으로 장시간 주행이 가능합니다.
충전 시간과 주행 거리 비교
배터리 전기차
배터리 전기차의 단점 중 하나는 바로 충전 시간입니다. 급속 충전을 이용하면 약 20~50분 만에 80%까지 충전이 가능하지만, 그보다 더 시간이 소요되기도 합니다. 또한 배터리 용량에 따라 1회 충전으로 이동할 수 있는 주행 거리가 달라지며, 일반적으로 수소연료전지차에 비해 짧은 주행 거리를 가집니다.
수소연료전지 전기차
수소연료전지 전기차는 주행거리와 충전 시간에서 비교적 유리한 위치에 있습니다. 수소 충전 시간은 약 5분 정도로, 기존의 내연기관 차량에 연료를 주입하는 것과 큰 차이가 없습니다. 또, 1회 충전 시 주행 가능한 거리는 배터리 전기차보다 약 150% 길어 도심보다는 장거리 주행이 필요한 경우 더 유리합니다.
친환경성 비교
배터리 전기차
배터리 전기차는 운행 중 배기가스를 전혀 배출하지 않아 친환경적입니다. 하지만 전기를 생산하는 과정에서의 탄소 배출이 문제로 지적되기도 합니다. 전기 공급원에 따라 다르지만, 화석 연료를 사용하는 발전소에서 전기가 공급될 경우 그리 친환경적이지 않을 수 있습니다. 그러나 재생에너지 비율이 점점 높아짐에 따라 배터리 전기차의 환경성이 더욱 강화될 전망입니다.
수소연료전지 전기차
수소연료전지 전기차는 주행 중 온실가스를 전혀 배출하지 않으며, 공기 중 산소를 사용해 주행 시 오히려 공기를 정화하는 효과가 있어 ‘달리는 공기청정기’로 불립니다. 그러나 현재까지 수소를 생산하는 과정에서 화석 연료가 사용되는 경우가 많아, 전체 생산 및 주행 과정에서의 탄소 배출을 완전히 제로화하기 위해서는 개선이 필요한 상황입니다.
인프라와 비용
배터리 전기차
배터리 전기차의 인프라는 비교적 잘 갖춰져 있습니다. 국내에는 약 18,000개의 충전소가 설치되어 있으며, 대부분 도심지와 고속도로에 위치해 있어 접근성이 좋습니다. 또한 BEV는 km당 연료비가 수소연료전지차보다 저렴해 경제적입니다. 현재 km당 약 56원의 연료비가 들며, 주행거리가 길수록 경제성이 더욱 부각됩니다.
수소연료전지 전기차
반면 수소연료전지 전기차는 아직 인프라 확충이 부족한 상태입니다. 수소 충전소는 설치와 운영에 높은 비용이 들기 때문에 전국적으로 제한적인 곳에만 설치되어 있습니다. 이에 따라 수소연료전지 전기차를 소유한 경우 충전소를 찾기가 어려운 경우가 발생할 수 있습니다. 또한 km당 연료비도 BEV에 비해 높아, 현재 km당 약 83원의 연료비가 소요됩니다. 다만, 수소연료전지차가 가지는 장거리 주행의 장점이 있어, 주로 장거리 운행이 잦은 차량에서 경제성을 확보할 가능성이 큽니다.
배터리와 수소연료전지의 결합, 하이브리드 시스템 개발
배터리 전기차와 수소연료전지 전기차 모두 각각의 강점과 약점을 가지고 있어, 최근에는 이 두 기술을 결합한 하이브리드 시스템도 개발되고 있습니다. 예를 들어 현대로템의 수소전기트램은 배터리와 수소연료전지를 함께 사용합니다. 초기 구동 시에는 배터리를 사용하고, 가속 구간에서는 수소연료전지를 활용하는 방식으로, 두 가지 기술의 장점을 최대한 살린 시스템입니다. 이러한 하이브리드 방식은 각 기술의 단점을 보완하면서 효율성을 높일 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다.
배터리 전기차와 수소연료전지 전기차, 어떤 선택이 좋을까?
결론적으로, 배터리 전기차와 수소연료전지 전기차는 모두 전기차 시장에서 중요한 역할을 하고 있으며, 각각의 장단점이 명확합니다. 배터리 전기차는 충전 인프라가 잘 갖춰져 있어 도심 주행과 단거리 이동에 적합하며, 유지 비용이 저렴한 장점이 있습니다. 반면 수소연료전지 전기차는 충전 시간과 주행거리가 우수해 장거리 주행이 필요한 경우 효율적입니다.
앞으로 수소 충전 인프라가 더 확충되고, 재생에너지 활용 비율이 증가함에 따라 두 기술 모두 환경에 긍정적인 영향을 미치게 될 것입니다. 소비자는 자신의 주행 스타일과 이동 거리, 충전 인프라 접근성 등을 고려해 적합한 전기차를 선택하는 것이 좋습니다.