자동차 과도기에 죽어가는 내연기관시장, 모두를 살릴 e-fuel

자동차 과도기에 죽어가는 내연기관시장, 모두를 살릴 e-fuel

대학생신재생에너지기자단 19기 정지영

 

[전기차의 시대로, 내연기관의 종말?]

2021년 환경 분야에서 가장 큰 성장률과 상승세를 보이고 있는 방안으로 당연 “전기자동차”가 언급될 것이다.

LG전자, 삼성SDI 등의 대기업을 선두로 국내의 수많은 기업에서 이차전지의 배터리 시장에 뛰어들고 있고 그 효율적 성장을 위해 노력하고 있는 추세이다. 이러한 노력에 맞추어 전기차 보급현황과 그 시장의 성장세는 급격한 상승 곡선을 그리고 있다.

[자료1.산업 수요 대비 전기차 비중 증가량]

출처 : 현대모터그룹

환경보호라는 큰 틀 아래 전기자동차의 상승세는 긍정적인 효과를 보일 수 있으나 이가 진정으로 친환경적인지에 대한 생각은 좀 더 깊은 고찰을 필요로 한다. 전기차는 주행 과정에서 온실가스 배출은 없지만 연료 생산 과정에서는 내연기관차보다 월등하게 높은 유해 배기가스를 배출한다. 또한 기존에 사용하던 내연기관 시장에 대한 문제도 제시되고 있는데, 전기자동차는 기존의 내연기관 차량과 아예 다른 구조와 시설을 필요로 하기 때문에 내연기관 시장이 어려움을 겪고 있다.

 

[자료2.글로벌 수요 대비 승용 및 디젤 차량 비중]

출처 : 매일경제

자동차 시장에서 디젤 차량과 가솔린 차량의 보급률은 눈에 띄는 하강을 보이고 있으며, 이에 따라 자연스럽게 내연기관 차량의 시장 또한 급격하게 축소되고 있다. 실제로 제주도에서 추진하고 있는 ‘탄소제로섬 제주 이행계획’은 2030년까지 도내 전기차 보급률을 100%로 만들겠다는 포부를 밝히고 있다. 이 정책이 성공적으로 시행된다면 도내 주유소 93%, 즉 193개의 주유소 중 180곳이 문을 닫게 된다. 이처럼 전기차의 수요가 늘어날수록 긍정적 효과와 더불어 내연 기관 중심의 많은 산하업체들이 피해를 보게 될 것임을 내다볼 수 있다. 이에 기존 내연기관 차량의 폐기와 처리까지 생각한다면, 친환경 차의 빠른 보급이 친환경성을 띈 미래 유망적인 긍정적 가치로 가득 차 있는지는 조금씩 불투명해질 수 있다.

[과도기의 해결책, e-fuel]

그렇다면 화석연료를 사용하지 않는 수소연료전지차와 전기자동차의 보급이 부정적 가치를 띠고 있다는 말일까? 내연기관 경제가 죽는다는 이유로 자동차 시장의 확대를 통해 화석연료 사용량을 늘리자는 말이 아니다. 개발되고 연구된 지 얼마 되지 않아 사회적 인프라나 경제적 배경이 확실히 구축되어있지 않은 상황에서 급진적인 전환이 부정적인 상황을 일으킬 수 있다는 것이다. 즉, 과도기적인 상황에서 내연기관 시장과 환경이 공존할 수 있는 인프라를 구축하며 친환경 이동수단의 100% 보급으로 “서서히” 늘려 가자는 말이다.

환경에 어떤 영향을 주는지에 대해 정확히 판단하기 위해서는 차량 구동 과정에서 연료에 따라 발생하는 물질뿐만 아니라 에너지의 원료 채굴부터 생산, 소비 등의 모든 과정을 담은 전주기 평가(Life Cycle Assessment)가 필요하다.

e-fuel은 power-to X 과정을 통해 친환경적으로 내연기관 연료들을 생성하는 기술이다. 풍력, 태양광, 조력 등 친환경에너지를 활용하여 물을 전기분해하고 발생한 수소를 사용하여 CO2나 질소 등을 투입하여 여러 물질을 합성 및 제조한 연료이다. 대표적으로 CO2와 H2를 사용하여 메탄가스를 만드는 것이 대표적이다.

 

[그림3. e-fuel 생산 모식도]

출처:gs칼텍스

이 기술을 통해 메탄가스뿐만 아니라  e-가솔린, e-디젤 등 여러 가지 연료를 합성할 수 있다. 경유차, 휘발유 차, 더 나아가 등유를 사용하는 비행기에까지 적용할 수 있어 기술의 다양성이 인정받는다. 이를 통해 친환경 차로의 속도가 조금 더딛라도 탄소 중립을 이룩하면서도 내연기관 엔진을 유지할 수 있다. 실제로 유럽, 일본 등의 국가에서는 정부 차원에서 e-fuel 기술 개발과 대규모 생산을 위한 지원을 진행하고 있으며 TOYOTA나 HONDA와 같은 글로벌 기업들도 e-fuel 기술개발과 적용 가능한 엔진 실험을 진행 중이다.

[e-fuel의 기대효과]

수소 자체를 연료로 사용할 수 있는 수소연료전지와는 다르게 e-fuel을 제조하기 위해서는 수소를 합성 연료로 전환하는 과정이 추가적으로 필요하다. 이 과정에서 생산 설비 구축 및 제조 단가가 너무 높아 섣불리 진행하지 못하고 있는 실정이다.

수소 발생 이후 물질 투입을 통한 e-fuel 생산 과정의 단순화와 촉매 개발 , 그리고 수소 저장 및 활용 기술의 개발로 이러한 기술적 한계점을 보완한다면 e-fuel 상용화를 통해 내연기관 자동차와 친환경 자동차의 안정적인 과도기를 진행할 수 있을 것이다. 또한 현재 당장 인프라 구축 문제로 충전 설비 및 부품 수리의 어려움을 겪고 있는 친환경차 시장의 부담을 덜어줌으로써 더욱 안정적 인프라 구축과 더불어 일자리 상실의 해결책까지 제안해 줄 수 있을 것이라고 생각한다. e-fuel 적용을 통한 내연기관 시장과 환경보호의 중립을 통해 더욱 긍정적인 이동수단의 미래를 기대해 본다.

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전기자동차에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "전기자동차 이야기①  - 차세대 전력반도체 유망주 분석노트" , 15기 최명근,  https://renewableenergyfollowers.org/3214?category=634149 

2. "전기자동차 이야기② - 배터리? 나한테 맡겨!", 15기 최명근, https://renewableenergyfollowers.org/3216?category=634149 

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참고문헌

1) 지앤이타임즈, gs칼텍스, "탄소중립연료(e-fuel)로 내연기관차도 탄소중립 될 수 있다", 2021.05, https://gscaltexmediahub.com/energy/column-internal-combustion-locomotive-with-e-fuels/ 

2) 송철호, 그린포스트코리아, "[집중분석] 미래차, 내연기관 부품의 친환경·고효율·고도화 절실", 2019 , www.greenpostkorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=110262  

3)윤수은,애플경제,2020, "현대차, "EV 전용 플랫폼 기반, 전기차 시장 점유율 확대 전망", https://www.apple-economy.com/news/articleView.html?idxno=63418

4)정상필, ,지앤이타임즈, "2030 탄소제로섬 제주’, 주유소 93% 사라질 수 있어" , 2020.09, http://www.gnetimes.co.kr/news/articleView.html?idxno=59590