전기자동차와 지속 가능성을 향한 길

자동차 산업은 전동화를 향해 빠르게 이동하고 있습니다. 전기자동차의 수와 신차 판매량에서 전기자동차가 차지하는 비율이 거의 모든 선진국에서 증가하였습니다.

BloombergNEF(BNEF)의 2021 전기자동차 전망 보고서에 따르면, “현재 전 세계에는 전기 승용차 1천 2백만 대, 상용 전기차 1백만 대, 그리고 2륜 및 3륜 전기차 2억 6천만 대가 도로 위를 달리고 있습니다. … 전기 승용차는 2020년에 310만 대에서 2025년에 1,400만 대로 증가하여 향후 몇 년 간 급격하게 증가할 것으로 보입니다. 배터리 전기 트럭은 그 크기에 관계없이 2020년대에 몇몇 사용 사례 가운데 가장 저렴한 방법이 될 것입니다.”

이것은 도심의 오염 수준을 크게 줄여줄 것이므로 환경에 좋은 소식이긴 하지만, 전력이 주로 재생에너지원에서 생성되게끔 할 수 있을 때까지는 다른 형태의 오염들이 증가할 것입니다.

현재의 에너지 믹스로는 전기자동차를 대량으로 채택할 준비가 되어 있지 않음

오늘날의 전기자동차를 구동하기 위해 전력을 생성하는 것은 많은 국가에서 여전히 문제로 남아 있습니다. 사용되는 에너지의 상당 부분은 여전히 석탄 발전소, 가스 화력 발전소, 그리고 폐기물 발전소를 통해 생산되고 있습니다. 이러한 발전소들의 단계적 폐기 속도를 높이고 이를 재생에너지원을 통한 에너지로 대체하는 것 이외에 이 문제를 해결하는 쉬운 방법은 없습니다.

BNEF의 최신 에너지 전망에 따르면, 2019년에 전 세계에서 생성된 전기의 83%가 화석 연료에서 나왔고 5%가 원자력에서 생성되었으며 재생에너지를 통해서는 12%만 생성되었습니다.

최근 싱가포르에서 개최된 세계은행의 마지막 Innovate4Climate 정상회의에서 세계은행 지속가능개발국 지역 이사인 John Roome는 20년 이상 된 승용차의 비율이 37.9%인 폴란드 같은 나라가 갑자기 그 차들의 절반을 전기자동차로 바꾼다면 현재 해결하려고 노력 중인 것보다 훨씬 더 큰 환경 문제가 발생할 수 있을 것이라고 주장했습니다. 이는 2020년에 폴란드는 전기의 15%만을 재생에너지원에서 생산하였고 나머지는 화석 연료, 그것도 주로 석탄 화력 발전소를 통해 생산했기 때문입니다.

순수전기차는 100km당 평균 20kWh를 사용합니다. 석탄을 에너지원으로 사용함으로써 전기자동차는 가솔린 차량이나 디젤 차량과 동일한 양의 CO2를 배출할 것이라고 결론 짓는 것이 맞습니다.

EU에서 태양열 발전 용량이 가장 높은 독일(2020년 11월 말 현재 연간 53,783MW)의 경우, 전기자동차를 갑자기 대량으로 채택한다면 2030년까지 모든 석탄 화력 발전소를 단계적으로 폐기하고자 할 경우 수입 천연가스에 더 많이 의존하게 될 것입니다. 블룸버그는 독일에서 전기자동차가 2025년까지 총 판매량의 약 40%를 차지할 것이라고 예측하고 있습니다.

다행히, 석탄 발전에 대한 의존도는 산업화된 국가에서 대부분 감소하고 있습니다. 앞에서 언급했듯이, 독일은 2030년까지 석탄 화력 발전소를 단계적으로 폐기하려고 합니다. 하지만 독일은 현재 아직도 석탄 화력 발전소에서 전력의 30%를 생산하고 있습니다.

배터리 자동차, 재생에너지를 위한 완벽한 솔루션

재생에너지로 전환하는 데 있어서 가장 큰 과제 중 하나는 저장입니다. 화석 연료는 언제, 어디서나, 예고도 거의 없이 전기를 생산할 수 있습니다. 특정 도시나 지역에서 특정 시간에 100MW의 전력을 추가로 필요로 할 경우, 석탄 또는 가스 화력 발전소(용량에 따라)에서 몇 시간 안에 그 용량을 생산할 수 있습니다. 추가 전력이 더 이상 필요하지 않거나 야간에는 필요에 따라 이들 발전소를 전력망에서 분리하거나 가동을 중단할 수 있습니다.

재생에너지, 특히 풍력에너지와 태양에너지는 제어하기가 어렵습니다. 재생에너지는 때로는 다른 형태의 에너지를 대체하기에는 충분한 양을 생산해내지 못하고, 또 어떤 때에는 너무 많이 생산해서 폐기하거나 생산량을 축소해야 합니다.

현재 재생에너지를 저장하는 가장 좋은 방법은 전력망에 배터리를 많이 연결시키는 것입니다. 태양열과 풍력을 이용한 전기 생산량이 그 에너지원에서 요구하는 전력을 초과할 경우, 에너지 회사는 나중에 사용할 수 있도록 전력을 저장할 수 있을 것입니다. 예를 들어, 낮 동안 생산된 태양에너지를 저장했다가 밤이나 흐린 날에 배전할 수 있을 것입니다.

안타깝게도, 남는 재생에너지 전기를 저장할 수 있을 정도로 충분한 양의 배터리를 생산하여 설치하는 비용이 현재는 터무니 없이 비쌉니다.

다행인 점은, 전기자동차용 리튬-이온 배터리를 생산하는 새로운 시설과 설비가 전 세계적으로 구축되고 있다는 것입니다. 궁극적으로 이 배터리는 전력망이 균형을 이루도록 돕고 재생에너지 전기를 저장하는 데 여러 번 사용될 수 있을 것입니다.

첫째, V2G(Vehicle-to-grid) 기술을 사용할 경우 전기자동차가 사용되지 않고 있거나 충전 소켓에 연결되어 있을 때 수요가 증가할 경우 저장된 전력의 일부를 전력망에 공급해줄 수 있을 것입니다.

나중에 전기자동차의 배터리가 더 이상 충분한 전력을 저장할 수 없을 때는 전력 회사가 운영하는 시설에 배터리를 설치하여 남는 전력을 계속 저장할 수 있습니다. 그리고 마지막으로, 연속으로 몇 년을 사용한 후에는 이 배터리를 재활용할 수 있을 것이고 그 구성품과 광물의 대부분을 사용하여 새 배터리를 만들 수 있을 것입니다.

에너지 저장용 리튬-이온 배터리는 2040년에 연간 200억 달러 규모의 시장이 될 것이며, 이는 지금보다 10배 높은 수치입니다.

지속 가능성을 향한 길

자동차 산업은 화석 연료에서 전기자동차로 전환되고 있습니다. Ford, GM, Renault, Volkswagen 등 많은 제조사들이 이미 전기자동차 모델을 몇 개 보유하고 있으며 10년 안에 내연기관 자동차의 생산을 단계적으로 중단하겠다고 약속하였습니다.

동시에, 재생에너지의 채택율이 전 세계적으로 증가하고 있으나 2030년에 도로 위를 달리고 있을 수많은 전기자동차를 수용하기에 충분한 수준에는 미치지 못하고 있습니다.

또한, 중형 전기 트럭 부문은 탄소 배출량 제로 달성률이 가장 저조하기 때문에 모든 지역의 국가들이 중형 전기 트럭으로 전환하도록 장려하는 조치의 필요성이 시급합니다. 그리고 각국 정부는 전기차로 더 빨리 대체될 수 있는 철도와 소형 트럭으로 화물을 운반할 경우 인센티브를 제공하는 것에 대해서도 검토해야 할 것입니다.

전기자동차를 위한 지속 가능한 미래를 확보하기 위해, 제조사와 각국 정부, 에너지 회사, 그리고 기타 이해관계자들이 협력하여 2030년 전기자동차를 위한 100% 클린에너지에 필요한 기반 시설을 개발해야 합니다.