[Energy요모조모] <22> 'HEV·PHEV·EV·EREV' 전기차 구분방법은…
신지하 기자 jiha@hankooki.com 기사입력 2021-06-02 07:00:16
[데일리한국 신지하 기자] 최근 자동차 시장은 기존 내연기관 자동차에서 전기차로 넘어가는 과도기를 겪고 있습니다. 이에 따라 전기차의 종류도 다양합니다.

  • 전기차 종류. 사진=삼성SDI 제공
    AD
2일 삼성SDI에 따르면 전기차는 기존 내연기관 자동차와 다른 에너지원을 사용합니다. 이제까지의 자동차는 가솔린, 디젤 등 화석연료에서 발생하는 열에너지를 에너지원으로 활용했다면, 전기차는 전기에너지를 에너지원으로 삼고 있습니다.

에너지원이 달라 기존 에너지를 운동에너지로 전환시키는 동력시스템 또한 다릅니다. 내연기관 자동차는 열에너지를 운동에너지로 바꾸기 위해 엔진을 사용하지만 전기차는 전기에너지를 운동에너지로 바꾸기 위해 모터를 사용합니다.

연료와 에너지를 저장하는 방법도 다릅니다. 내연기관 자동차는 속이 비어 있는 연료 탱크에 액체류의 화석연료 혹은 LPG 가스를 저장하지만, 전기차는 배터리에 전기에너지를 직접 저장하는 등 내연기관 자동차와 전기차는 다른 점들이 많이 존재합니다.

전기차는 기존 내연기관에 전기모터와 배터리의 역할이 어느 정도 개입되는지에 따라 '하이브리드카(HEV)', '플러그인-하이브리드카(PHEV)', '순수 전기차(EV)'로 구분합니다.

EV는 100% 전기에너지로만 주행하는 전기자동차를 의미하고, '혼합물'이라는 의미의 하이브리드(Hybrid)가 붙은 HEV와 PHEV는 내연기관에 전기모터가 혼합된 형태입니다. 이 둘의 차이점은 주동력과 보조동력이 다르다는 점입니다. HEV는 주동력원이 화석연료(열에너지)이고 보조동력원이 전기에너지인 반면, PHEV는 주동력원이 전기에너지이고, 보조동력원이 화석연료입니다.

  • 하이브리드 카. 사진=삼성SDI 제공
    AD
HEV에서 전기모터는 가속 시 출력 보조 역할을 하여 연비 향상, 배기가스를 감소시킵니다. 배터리 충전은 2가지 방법으로 이뤄집니다. 하나는 차량 제동 시 혹은 엑셀레이터를 밟지 않은 상태에서의 열에너지를 전기에너지로 변환시키는 회생제동 충전이며, 다른 하나는 주행 중에 엔진이 모터를 작동시켜 충전하는 방법입니다.

HEV에서 전기모터는 보조동력이기 때문에 용량은 작지만 뛰어난 출력 성능과 내구성을 갖춘 배터리가 필요합니다. 이에 맞춰 삼성SDI는 고출력의 HEV용 배터리 셀을 생산하고 있다고 합니다.

  • 플러그인 하이브리드 카. 사진=삼성SDI 제공
    AD
PHEV는 HEV와 반대로 주동력원이 전기에너지입니다. 일반 주행 시에는 전기모터로만 운행하지만, 고속 주행 혹은 장거리를 달리게 되면 내연기관을 함께 사용하게 됩니다. PHEV는 HEV와 같은 방법으로 배터리를 충전하기도 하지만, 대부분 콘센트로 스마트폰을 충전하듯 외부에서 콘센트를 꽂아 전기에너지를 충전합니다.

주로 전기에너지를 사용하기 때문에 PHEV용 배터리는 HEV에 비해서는 출력은 조금 낮아도 되지만, 많은 에너지를 저장할 수 있도록 에너지 밀도가 높거나 용량이 커야 합니다. 이에 삼성SDI는 높은 에너지 밀도와 출력 밀도가 적절하게 균형 잡힌 PHEV용 배터리 셀을 생산하는 데 주력하고 있습니다.

  • 순수 전기차. 사진=삼성SDI 제공
    AD
EV는 100% 전기에너지로만 주행하는 자동차입니다. 따라서 HEV나 PHEV와는 달리 내연기관 없이, 전기모터와 배터리만 존재합니다.

내연기관 자동차는 화석연료를 열에너지로 전환시키는 과정에서 큰 소리와 진동을 발생시키지만, EV는 배터리에 저장돼 있는 전기에너지를 모터로 이동시키기만 하면 돼 소음이 전혀 없습니다. 또한 내연기관 자동차는 연료를 연소하는 과정에서 발생하는 부산물들이 차량 뒤쪽의 배기가스 배출구로 나오지만, EV에는 배기가스 배출구가 존재하지 않습니다. 에너지 전환 과정에 부산물이 전혀 나오지 않기 때문입니다.

EV는 내연기관의 도움 없이도 일반 자동차와 똑같은 성능을 발휘해야 합니다. 장거리를 달려야 하고, 고속 주행이 가능해야 합니다. 이에 EV용 배터리 셀은 많은 에너지를 저장하기 위한 고에너지밀도 특성과 한 번에 많은 힘을 낼 수 있는 고출력 성능을 지녀야 합니다. 삼성SDI는 단일 부피당 업계 최고 수준의 에너지 밀도를 자랑하는 EV용 배터리 셀을 생산하고 있습니다.

최근 한국자동차연구원에서 발표한 산업동향 보고서에 따르면, 일부 글로벌 전기차 제조사들이 주행거리 연장형 전기차(EREV)를 공개하면서 그간 시장에서 자취를 감췄던 EREV의 가능성이 다시 주목받고 있다고 합니다.

EREV는 기본적으로 전기차이지만 내연기관을 활용해 주행가능거리를 늘린 자동차를 말합니다. 배터리에 저장된 전기로만 차량을 구동하되 배터리 충전을 위해 엔진을 활용하는 방식으로, HEV와 높은 유사성을 가지고 있습니다. 하지만 일반적인 HEV나 PHEV와 달리 배터리 잔존 용량이 줄어도 엔진이 구동에 직접 개입하지 않습니다.

EREV는 전기차 특유의 뛰어난 가속력과 부드러운 주행감을 살릴 수 있고, 배터리 충전용 엔진은 회전수와 부하가 거의 일정한 상태로 작동하므로 높은 열효율을 달성할 수 있습니다. 또 탑재된 배터리 용량에 의해 1회 충전시 주행가능거리가 제한되는 전기차와 달리 주행 중 배터리를 지속해서 충전해 내연기관차 수준의 주행가능거리를 구현할 수 있습니다. 일부 EREV 차량은 배터리와 연료탱크 완충 상태에서 최대 1000㎞(NEDC 기준) 주행이 가능하다고 합니다.

일반적인 EREV의 배터리 용량은 30∼40kWh 내외로, 비교적 작은 구동 배터리와 소형 엔진을 조합해 전기차 대비 제조원가를 낮출 수 있다는 것도 장점이 있습니다. 한국자동차연구원은 전기차 충전 인프라가 미비하거나 화석 연료의 가격이 낮아 전기차 보급 이점이 부족한 국가, 전기차 구매 여력이 부족한 소비자층 등에서 EREV가 또 다른 친환경차 선택지가 될 것으로 전망합니다.

☞[Energy요모조모]는 석유와 전력 등 어렵게만 느껴지는 에너지 전반의 내용들을 독자들이 알기 쉽게 이해할 수 있도록 마련한 코너입니다. 에너지 산업의 트렌드 변화와 전망을 다룹니다.

  • AD

하루 동안 많이 본 기사

  • 이전
  • 다음
AD