전기차와 내연기관 효율과 탄소배출량 비교 분석(전과정 평가 비교)

 

친환경 차량(Eco-Friendly Vehicles)은 환경에 미치는 영향을 최소화하고, 특히 온실가스 배출을 줄이기 위해 설계된 차량을 의미한다.  물론 친환경 차량의 중요성은 지구 온난화와 기후 변화의 주된 원인인 탄소 배출량을 줄이는 데 있다. 하지만 이러한 차량들이 진정한 친환경 차량인지에 대한 논란은 존재한다.

 

 그러나 대다수의 연구에서 내연기관차보다는 환경에 더 긍정적인 영향을 미친다는 연구결과가 발표되었고 파리 기후 협약 이후에 전 세계적으로 환경 문제가 대두되면서 탈탄소화가 중요한 사회적 이슈로 떠올랐다.

(미국읕 탈퇴했고 그에 따른 이야기가 더 있지만 우선은 방향성에 대해 다루고 이후에 이 부분은 다루도록 하겠다.)

 이에 따라 각국은 차량의 탄소 배출량을 제한하는 법안을 통과시켰으며, 자동차 회사들은 이를 해결하기 위해 효율성을 높이고 탄소 배출을 줄이며, 대체 연료나 전기를 사용하는 다양한 차량들을 개발하는 것을 주요 과제로 삼고 있다.

 

 사실 내연기관의 효율성을 높이는 것이 이러한 문제를 해결할 수 있는 방안이 아니냐는 질문이 나올법 하며, 필자도 전기전공자 입장에서 정확한 자동차의 효율을 모르니 어떤 기준으로 전기차를 친환경차로 구분하는지 궁금했다.

사실 내연기관은 카르노 사이클에 의해 이론적인 최대 효율이 정해져 있다는 것을 먼저 알고가자, 최대 효율이 제한되는 시스템에서 가감속 시 효율이 급감하는 특성 때문에 굉장히 효율성이 떨어지는데, 일반적으로 해석 방법마다 차이는 있지만 내연기관차의 실효율을 15~40% 정도로 놓고 해석하며, 이는 내연기관의 물리적으로 명백한 한계를 가지고 있다. 정도로 이해하면 쉬울 것이다.

 

반면 전기차와 같은 친환경 차량은 단일 차량 기준으로 보면 내연기관차에 비해 월등한 효율성을 자랑하는 것이 사실이다. 전기차 차체 내부의 시스템의 효율은 80%이상이다 어쩐다 이런 연구결과가 있는데 사실상의 최종 효율은 60%라는 의견이 지배적임을 알아두자

 

그러나 이러한 효율성 지표 비교가 과연 정당한가에 대한 논의를 위해 단순 효율성으로 비교할수 있는가 에 대한 질문이 많이 나왔고

 

 

이를 해결하기 위해 전과정 평가라고 불리는 LCA(Life Cycle Assessment)와 탄소발자국이라 불리는 PCF(Product Carbon Footprint)와 같은 평가가 도입되었다. 이 평가들은 생산, 사용, 폐기까지의 모든 단계를 포함하여 차량의 전체적인 탄소 발자국을 측정하는 데 사용되며 이를 분석하는 전체 생에(원자제부터 폐기까지의 전주기)를 분석하기 시작했다.

 

출처 IEA 보고서

 

위 데이터는 IEA 기준으로 전과정 평가를 통해 본 결과, 내연기관 차량은 전기차 대비 많게는 2배에서 최소 30% 이상 더 많은 탄소를 배출하는 것으로 확인되었다. 이는 단순히 연비나 사용 중 배출량만을 고려하는 것이 아닌, 생산부터 폐기까지의 모든 과정을 분석한 결과로 사실상 법규를 지키기 위해서는 회사는 전기차를 개발하는 선택지 밖에 없는 것이다.

 

결론적으로, 점점 강화되는 탄소 배출 규제를 내연기관 차량만으로 감당하는 것은 현실적으로 불가능하다. 이러한 이유로 자동차 회사들은 내연기관에서 전기차로 전환하고 있으며, 이는 규제에 대응하고 환경적 책임을 다하기 위한 필연적인 변화라고 이해할 수 있다.