내연기관차 시대의 종말이 다가오고 있다. 각국 정부는 이산화탄소 배출을 절감하고자 내연기관차 퇴출에 속도를 내고 있다. 친환경에 가장 앞장선다는 유럽연합(EU)은 오는 2035년부터 역내 내연기관차 판매를 금지한다고 밝혔다. 오로지 전기차와 수소차 판매만을 허용하겠다는 것이다.
EU는 2030년까지 신차에서 배출되는 탄소를 2021년 대비 55% 줄이는 것을 목표로 세웠다. 그동안 EU는 37.5%의 탄소 감축 목표치를 제시해왔다. 이를 감안하면 최근 제시한 55%의 수치는 탄소 중립에 상당히 속도를 내는 것이다. 2035년에는 이 배출량을 100% 감축할 계획이다. 국내에서도 윤석열 정부가 오는 2035년까지 내연기관차 판매 중단을 추진하면서 전기차 보급에 집중할 것을 시사했다.
이렇듯 각국 정부가 탄소중립을 우선 과제로 삼으면서 내연기관의 시대는 저물고, 전기차의 시대가 도래하고 있다. 정부의 기조에 맞춰 자동차 제조업체도 내연기관차 생산을 축소하고, 궁극적으로 생산을 중단하겠다고 밝혔다. 현대자동차는 유럽에서 2035년, 국내와 그 외 주요 시장에서는 2040년부터 전기차만 판매할 계획이다. 볼보차 역시 2030년부터 전기차만 생산할 계획을 내놨다. 폭스바겐은 2029년까지 전기차 75종을 출시할 계획을 갖고 있다. 제조 업체들이 너도나도 ‘전기차 기업’의 이미지를 구축하려고 나서는 상황. 업계에서는 2040년 이후, 도로 위를 달리는 내연기관차는 보기 힘들 것이라고 전망했다.
여기서 한발 더 나아가 최근 언급되는 것이 바로 ‘태양광 전기 자동차’다. 전기차의 등장도 얼마 안 된 것 같은데, 태양광 전기차라니. 어딘가 생소할 수밖에 없는 것은 사실이다. 갑자기 등장한 것 같지만 사실 태양광 전기차는 꽤 오랜 기간 연구를 거쳤다.
태양광 전기 자동차…어떻게 작동하는 걸까?
태양광 전기 자동차는 태양 에너지에 의해 완전히 또는 부분적으로 구동되는 전기 자동차다. 태양광 전기차의 가장 큰 이점은 일반 전기차만큼 충전할 필요가 없다는 것이다. 게다가 연료를 태양으로부터 공짜로 얻기 때문에 엄청난 연료비 절감은 덤이다. 일반 전기차처럼 이산화탄소를 배출하지 않아 친환경적이고 소음 또한 적다.
전기자동차는 내연기관 대신 하나 이상의 전기 모터를 사용하고, 리튬 이온 배터리로 구동된다. 배터리는 바퀴를 돌리는 전기 모터에 동력을 공급한다. 반면 태양광 전기차는 태양광 전지로 햇빛을 전기 에너지로 전환하는 과정을 우선 거쳐야 한다. 그런 다음, 차량에 추진력을 내는 전기 시스템에 전력을 공급한다.
하지만 현재 기술력으로는 태양광 전지로 차량을 움직일 충분한 전력을 모으기 어려운 상황이다. 그렇기에, 태양광 전기차가 상업적으로 판매되기에는 어려울 것이란 예측이 많았다. 그러나 이런 예측도 옛말이 되어가고 있다. 내년부터 실제 시장에 나올 태양광 전기차가 여럿 대기 중이다.
‘5년간의 연구 끝에 나온 결실’…내년 출시 앞둔 태양광 전기차는 어떤 모습?
최초의 상업용 태양광 전기차는 독일의 전기차 스타트업 소노모터스(Sono Motors)가 내놨다. 지난 8월, 소노모터스는 세계 최초로 자가 충전이 가능한 태양광 전기차 ‘시온(Sion)’을 공개했다. 5년간의 끈질긴 연구 끝에 회사가 내놓은 태양광 전기차인 시온은 2023년 중반, 유럽과 미국 시장 출시를 계획하고 있다.
시온은 차량 외관에 매우 촘촘한 간격으로 465개의 태양광 전지를 부착한 것이 특징이다. 또한 일반 전기차와 같이 리튬 이온 배터리를 탑재해, 장거리 주행 시에는 해당 배터리로 주행할 수 있다. 태양광 전지만으로는 자동차를 움직일 충분한 전력을 모으기 어렵다는 한계를 극복하기 위해서다. 시온은 배터리 완충 시 305km 주행이 가능하며, 태양광 발전 덕에 주당 평균 112km를 더 달릴 수 있다.
로린 한(Laurin Hahn) 소노모터스 공동 CEO는 태양광만으로 연간 5700마일(약 9173km)을 더 달릴 수 있다는 점을 강조했다. 이것을 하루치로 환산하면 15마일(약 24km)이다. 매일 장거리 운전하는 사람에게는 조금 부족해도, 근거리 통근 목적으로 차량을 사용하는 사람에겐 충분한 수치다. 가격은 2만 5000달러(약 3400만원)부터 출시될 예정이다. 이는 미국 내 그 어떤 전기차보다 가장 저렴한 차로 평가된다.
비슷한 시기 미국 태양광 전기차 제조업체 압테라(Aptera) 역시 태양광으로 달리는 전기차 프로토타입을 공개했다. 압테라의 태양광 전기차는 지붕과 트렁크에 태양광 전지가 붙어 있다. 해당 차량 역시 시온과 마찬가지로 리튬 배터리를 탑재했다. 회사는 한 번 충전으로 1000마일(약 1609km)을 달릴 수 있고, 태양광만으로 하루에 40마일(64km)을 주행할 수 있다고 설명했다. 회사는 태양광으로부터 전력을 끌어오는 덕에 다른 일반 전기차만큼 충전할 필요가 없다고 강조했다.
압테라에 따르면 회사는 해당 차량이 대부분의 지역에서 연간 1만 1000마일(17702km) 이상을 이동할 햇빛양을 수집하도록 설계했다. 압테라의 태양광 전기차 역시 내년 미국에서 생산을 시작한다. 출시 가격은 26000달러에서 48000달러 사이가 될 것으로 예상된다.
분명한 한계 존재하는 태양광 전기차…해결해야 할 과제 많아
앞서 언급했던 소노모터스의 시온과 압테라의 태양광 전기차는 부분적으로 태양광을 활용하는 전기차다. 일반 리튬 배터리가 차량 구동에 기여하는 비중이 더 높다. 아직 태양광 발전의 비중을 확대하기엔 기술적 한계가 분명하다. 현재 기술로는 최고급 태양광 전지도 효율이 약 22%에 불과하다. 그래서 현재 출시를 앞둔 1세대 태양광 전기차는 장거리 주행을 지원하지 못한다는 단점이 있다.
차량을 움직이는 데 충분한 태양광을 모으려면 여러 개의 전지를 장착해야 한다. 그러나 대부분의 차량이 태양광 전지를 부착할 표면적이 좁다. 차량 판매에는 디자인도 중요해서 대부분의 제조업체가 태양광 전지를 지붕에 부착한다. 물론 소노모터스는 차량 외관에 태양광 전지를 붙였지만, 이렇게 되면 태양광 패널이 눈에 잘 안 띄는 색상으로 차량을 출시해야 한다는 디자인적 제약이 생긴다.
그렇다고 태양광 전지를 탑재할 면적을 늘리겠다고 차량 크기를 크게 만드는 것도 정답이 아니다. 차량을 크게 만드는데도 비용이 드는 데, 추가 비용 만큼 태양광 전지가 충분한 전력을 공급할지도 미지수다. 이를 해결하고자 가장 많이 언급되는 것이 전기차 창문을 태양광 전지로 바꾸는 ‘태양광 발전 유리’ 기술이다. 물론 해당 기술도 상용화까지는 시간이 조금 더 걸릴 것으로 예상된다.
아직 한계가 분명한 시장인 만큼 다른 자동차 제조업체가 일반 전기차를 태양광 전기차로 통합하는 데엔 조금 더 시간이 걸릴 것이다. 업계에서는 태양광 전지가 전환한 에너지를 효율적으로 저장하고 재생하는 기술 개발이 태양광 전기차의 성패를 판가름할 것이라고 보고 있다. 전문가들은 현재 직면한 과제를 해결한다면, 태양광만으로 150km 이상을 주행하는 시대가 열릴 것이라고 본다.
테크플러스 에디터 이수현
tech-plus@naver.com
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