© veeterzy (출처 : Unsplash)

전기차(BEV-Battery Electric Vehicle)를 흔히
친환경 자동차라고 하는데 전기차를 타게 되면 환경에
얼마나 좋길래 친환경 자동차라고 하는 것일까?

 

우선 이것을 알기 위해서는

기존의 내연기관 차량에서 나오는 유해 물질을 알아봐야 한다. 이것을 환경부에서 2015년 12월에 발표한 자료를 토대로 이야기해 보고자 한다.

가솔린 엔진은 가솔린(휘발유)을 연료로 사용한다. 공기와 연료가 섞인 혼합기를 실린더 내에 유입시킨 후 점화플러그에서 전기 불꽃을 튀어서 혼합기를 연소시킴으로써 동력을 얻는다. 가솔린 엔진에서 압축비는 8~11:1로 디젤 엔진보다 낮다. 가솔린 엔진은 매연 발생이 극히 적고, 후처리 장치로 배출가스 정화가 상대적으로 용이하다.

디젤 엔진은 디젤(경유)을 연료로 사용한다. 가솔린 엔진과 달리 실린더 내에 공기만을 흡입하여 고압으로 압축하여 고온이 된 상태에서 연료를 분사해주면 스스로 불이 붙어 연소하는 자기 착화 방식이 특징이다.

디젤 엔진의 압축비는 가솔린 엔진의 약 2배인 15 22:1로 높다. 이에 따라 연소효율이 좋아 연비가 높은 장점이 있는 반면, 고압펌프와 튼튼한 엔진 사용으로 중량이 증가하고 마찰손실도 많아져 소음과 진동이 커지는 단점이 있다.

 

(출처 : 환경부 친환경 자동차)

 

그리고 이렇게 차량이 운행이 되면서 배출가스를 만들어낸다. 자동차 연료인 휘발유나 경유 등 석유계 물질은 완전히 연소한다면 산소와 결합하여 수증기 (H20)와 이산화탄소(C02)만 생성한다.

그러나 실제로 완전히 연소되지는 않는다. 불완전 연소하면 수증기나 이산화탄소가 아닌 유해 물질이 형성되어 배기가스에 섞여 나온다. 중간 속도로 가솔린 기관을 운전할 때, 질소(70%), 이산화탄소(18%), 수증기 (8.2%), 유해 물질(1%) 정도로 배기가스가 이루어진다. 이중 유해 물질의 대부분은 이산화탄소,(Carbon-monoxide, CO) 탄화수소(Hydrocarbon, HC), 질소산화물(Nitrogen-oxides, NOx)이고 디젤기관의 매연 PM(Particulate Matters) 등이 여기에 추가된다.

 

(출처 : 환경부 친환경 자동차)

 

자동차에서 직접 방출되는 형태인 1차 오염물질 중 대표적인 것은 이산화질소(N02)이다. 이산화 질소는 경유차,건설기계,산업 연소시설에서 주로 발생되며 수도권 지역에서는 자동차 등 이동오염원이 방출하는 N02가 2012년 68%를 차지하여 비중이 크다. NO2는 이산화질소로서 위에서 설명한 질소산화물(NOx)에 해당한다.

자동차 배출가스에 들어 있는 1차 오염물질은 대기 중에서 화학반응에 의해 2차 오염물질을 생성하며, 그 대표적인 것은 미세먼지와 오존이다.

상당량의 미세먼지(PM2.5)는 질소산화물(NOx), 휘발성유기화합물(VOCs), 암모니아(NH3) 등의 가스상 전구물질이 특정 조건에서 화학반응을 일으켜 2차적으로 생성된다.

 

© veeterzy (출처 : Unsplash)

그리고 전체 오존(03)의 약 90%는 지상 20 40km 사이의 성층권에 존재하면서 태양 광선 중 생명체에 해로운 자외선을 흡수하여 지상의 생물들을 보호하는 ‘좋은 오존’이다. 반면, 나머지 10%는 지상 10km 이내의 대류권에 존재하여 지표 오존이라고도 하는데 호흡기나 눈을 자극하는 ‘나쁜 오존’이라 할 수 있다.

지표 오존은 가정, 자동차, 사업장 등에서 대기 중으로 직접 배출되는 오염물질이 아니라, 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC), 메탄(CH4), 이산화탄소(CO) 등과 같은 대기오염물질들이 햇빛에 의해 광화학 반응을 일으켜 생성되는 2차 오염물질이다. 특히, 질소산화물(NO, N02)과 휘발성유기화합물(VOCs)이 오존의 주요한 원인물질이다.

 

© Noupload, (출처 : Pixabay)

 

대기 중에 벤젠(C6H6), 톨루엔(C6H5CH3) 등 휘발성유기화합물이 없이 질소산화물만이 존재하는 경우라면 먼저 일산화질소(NO)가 이산화질소(N02)로 산화돼 크 이산화질소가 햇빛(자외선 중의 장파와 가시광선 중의 단파 에너지에 의해 산소원자(0)와 NO로 광분해 된다. 그리고 산소원자는 대기 중의 산소 분자(02)와 반응하여 오존(03)을 만들며, 이 오존은 다시 NO를 N02로 산화시키는데 소비된다. 따라서 휘발성유기화합물이 없는 대기 중에서는 오존의 생성과 소멸이 균형을 이루어 오존농도가 증가 없이 일정하게 유지된다.

그러나 휘발성유기화합물(VOCs)이 존재하면 산소원자(0)와 휘발성유기화합물의 반응으로 과산화기(R02, R는 유기물을 나타냄)가 생성되는데, 이 과산화기가 오존 대신에 NO를 N02로 산화시키는 역할을 한다. 그 결과 오존이 덜 소모되어 대기 중의 오존농도가 증가한다. 이와 같은 이유로 햇빛이 강한 하절기의 낮 시간대에 오존주의보가 자주 발령되는 것이다.

 

(출처 : 환경부 친환경 자동차)

 

복잡한 것 같지만 간단히 말하면 기존 내연 기관 차량을 운전하게 되면 1차 오염물질과 2차 오염물질이 생성되고 그로 인해 대기 오염을 시킬 수 있다는 것이다. 이것은 차량의 주행 중만 놓고 이야기 한 것이다. 그런데 이러한 것이 전기차와 수소차는 아예 발생하지 않는다.

하지만 전기를 만들려면 발전원이 있어야 하고 발전원에 따라 대기오염 물질을 발생시킬 수 있기 때문에 진정한 친환경차가 아니라는 말들이 있다. 그러나 발전원에 대해 어느 한 것에만 치중하지 않고 발전원 전체를 놓고 따지면 정부에서는 아래와 같은 결과를 내놓고 있다.

 

친환경 자동차는 전기차만 놓고 이야기하는 것은 아니다 종류별로 순수 전기차(BEV)는 물론이고 수소연료 전지차(FCEV) ,하이브리드차(HEV), 플러그인 하이브리차(PHEV) 등으로 나누어 놓고 있다. 그에 따른 CO2 배출량은 아래와 같다.

 

(출처 : 환경부 친환경 자동차)

 

정부는 2014년 전기차 핵심부품 개발 로드맵을 비롯하여 각종 친환경 자동차 기술 개발 계획을 수립하였다. 또한 2011년 환경부의 글로벌 탑 환경기술 개발 프로젝트의 일환으로 친환경 자동차 기술 개발사업단을 발족하여 친환경 자동차 기술 개발을 지원하고 있다.

또한 친환경 자동차 산업을 육성하기 위하여 정부와 민간이 함께 배터리 성능 향상 등 기술 개발을 추진하고 있다.

마키님
전기차에 관심이 많은 실제 전기차 유저

 

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