전기차 전환에 참가하시겠습니까? Transition-one!

전기차 전환에 참가하시겠습니까? Transition-one!

대학생신재생에너지기자단 18기 이다연

탄소 중립을 향한 전 세계의 움직임에 따라, 탄소 배출의 큰 원인 중 하나인 내연기관 자동차에서도 변화가 불어닥치고 있다. 유럽과 미국의 경우 2030년 이후부터는 내연기관 신차의 구매가 사실상 어려워질 것이라는 전망이 비치고 있으며, 자동차 업계 중 현대차의 제네시스, 제너럴 모터스(GM), 메르세데스-벤츠, 볼보차 등도 내연기관차의 생산을 중단하겠다는 계획을 내놓았다. 

그렇다면 기존에 유통된 내연기관차는 어떻게 되는 걸까? 그저 폐차만을 기다리고 있어야 할까? 이에 프랑스의 스타트업 ‘transition-one’에서는 내연기관차를 전기차로 전환할 수 있는 서비스를 론칭하여 해답을 제시하고 있다. 해당 서비스에 대해 자세히 알아보도록 하자. 

 

내연기관차와 전기차의 원리 비교 : 탄소중립 사회에서 환영받지 못하는 내연기관

우선  내연기관차는 전기차와 어떤 부분이 다른지, 대체 왜 내연기관차는 탄소중립의 사회에서 환영받을 수 없는지 알아보자. 우리는 내연기관차에서 동력을 얻는 방식에서 탄소 배출의 원인을 잡을 수 있다. 내연기관 자동차는 내연기관인 일명 ‘엔진’으로부터 동력을 얻게 된다. 이에 대표적인 내연기관인 휘발유를 연료로 하는 4행정 기관을 예시로 하여 원리를 살펴보겠다.

[자료 1. 4행정 기관의 동작 원리 도식도]

출처 : 티스토리

4행정 기관의 엔진은 흡입 - 압축 - 팽창 - 배기 총 4단계의 순으로 작동이 이루어지게 된다. 첫 번째 단계인 ‘압축’단계에서는 엔진의 실린더 내부로 연료와 산화제를 끌고 들어온다. 이때, 주로 사용되는 산화제는 외부의 공기이다. 실린더 내부로 연료와 산화제를 끌고 온 다음에는 두 번째 단계인 '압축'을 하게 되며 이 과정에서 연료와 산화제의 혼합물은 실린더 내부에 있는 피스톤에 의해 압축이 된다. 다음은 연소와 팽창의 단계이다. 이 단계에서 압축된 내부의 혼합물에 전기 방전을 이용하여 스파크 등을 일으키면 내부의 혼합물은 급격하게 발열 반응을 일으키게 된다. 즉, 쉽게 말해 폭발이 일어난다고 생각할 수 있고 이때 반응한 기체는 팽창을 하여 실린더 내부의 피스톤을 위로 밀어주게 된다. 이 팽창할 때 밀어주는 힘을 이용하여 내연기관을 움직이게 된다. 마지막 과정으로 ‘배기’의 과정에서는 반응이 완료된 기체를 실린더 외부로 배출시키게 되며 이때 배출되는 기체가 바로 배기가스이다. 이러한 과정을 연속적으로 반복하면 실린더 내부의 피스톤은 상하운동을  반복하게 되고, 피스톤에 연결되어 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 주는 크랭크 축을 통해 회전운동이 지속된다. 이러한 과정으로 자동차의 바퀴가 움직이게 되는 것이다.

[자료 2. 전기자동차의 구조와 원리]

출처 : 저공해차 통합 누리집

반면 전기자동차의 경우 휘발유를 원료로 하는 엔진이 아닌 전력을 원료로 하는 배터리를 동력원으로 가지게 된다. 전기자동차 중 배터리 전기자동차인 EBV의 작동원리에 대해 살펴보자. 먼저 자동차의 가속 페달을 밟으면 컨트롤러는 배터리와 인버터에서 전기에너지를 받아 조절한다. 그 후 컨트롤러가 설정된 상태에서 인버터는 모터에 일정량의 전기 에너지를 페달의 압력 깊이에 따라 보내게 되고 이에 전기모터는 전기에너지를 회전 에너지로 변환하게 된다. 최종적으로 모터 로터의 회전은 변속기를 회전시키고 이에 바퀴가 돌아가며 차가 움직이게 된다. 그러므로 전기자동차에서는 배기가스를 배출할 염려가 없게 되는 것이다. 

 

내연기관차의 전기차로의 전환 ! transition-one

위에서 확인한 바와 같이 내연기관차는 동력을 얻는 과정에서 배기가스가 발생하여 환경에 영향을 미치게 된다. 이에 내연기관차를 탄소배출이 적은 전기자동차로의 전환을 추진하고 있는데, 이에 발맞춰 프랑스의 스타트업인 ‘transition-one’에서 기존의 내연기관차를 4시간 만에 전기자동차로 바꾸어주는 서비스를 론칭하였다. 트랜지션 원은 기존 차량에서 내연기관을 제거하고 배터리와 전기 모터로 교체하는 방법으로 기존 차량을 전기차로 만들어주며 이 전체 과정은 4시간 만에 수행이 가능하다. 이렇게 개조된 전기자동차는 한 번의 충전으로 최대 100km를 운행할 수 있으며 110km의 최대 속력을 낼 수 있다. 

[자료 3. 스타트업 Transition-one의 로고]

출처 : transition one

 그렇다면 전기차로의 전환에 드는 비용은 어느 정도일까? transition-one의 발표에 따르면 전체 전환 비용은 4,820유로(한화 약 638만 원)이며 프랑스 정부의 공식 인증을 받고 인센티브를 적용하면 3,120유로(한화 약 413만 원)만이 요구된다고 한다. 이때 2021년 분석에 따라 전기자동차의 세전 평균 소매가격이 3만 3000유로(한화 약 4,475만 원)인 것을 감안하였을 때, 해당 서비스가 상당히 경제적임을 알 수 있다. transition-one의 발표에 따르면 현재는 특정 6개의 모델에 집중하여 서비스를 제공하고 있으나 앞으로 또 다른 모델 역시 추가될 것이라고 하였다. 

 

transition-one! transition to carbon neutral!

이처럼 탄소중립 사회로의 전환에서 중요한 문제로 주목받고 있는 내연기관차를 짧은 시간 내에 저렴한 비용으로 전기자동차로 전환하는 transition-one은 현재 르노, 폭스바겐, 푸조, 시트로엥, 토요타, 미니 등의 자동차 기업들과 파트너십을 맺었고, 소형차를 중심으로 전기차로 개조하는 서비스를 진행하고 있다. 

이런 서비스의 론칭으로 기존의 내연기관차가 내뿜는 탄소의 배출량을 크게 절감할 수 있을것으로 기대한다. 해당 서비스를 통해 전환된 전기차는 기존 차량이 10,000km당 1톤씩 배출하던 이산화탄소를 1km당 100g 이상 감소할 수 있을 것으로 보아 탄소중립으로의 전환을 맞이하고 있는 사회에서 기존의 내연기관차에 대한 효율적인 대체 방안이 되리라 전망한다.

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참고문헌

1) 미상, 2030년 자동차 대전환, 내연기관차 저물고 전기차 떠오른다.", 메일경제,  2020.09.07, https://www.mk.co.kr/news/business/view/2021/09/860777/

2) 비행, "내연기관 자동차의 종류와 원리", 네이버 블로그, 2007.05.15, https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=qlgod8215&logNo=110017759499 

3) 에너지 IT, "전기 자동차의 종류와 구동원리", IT! 세상을 물들이다, 2015. 09.02,  https://blog.naver.com/sthole/220469386796

4) 위키백과, "내연기관", https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%82%B4%EC%97%B0%EA%B8%B0%EA%B4%80 

5) 저공해차 통합 누리집, "전기차 개요", https://www.ev.or.kr/portal/evcar

6) 최현구 , BIZION, "기존 자동차를 전기차로 개조해주는 회사 '트랜지션 원'", 2020.11.04 , 기존 자동차를 전기차로 개조해주는 회사 '트랜지션 원' > STARTUP | BIZION : Ideas for Innovation

7) 현대자동차그룹, HMG JOURNAL, "[전기차 백과사전 A to Z] 쉽게 알아보는 전기차의 구동 원리", 2020.03.16, https://news.hmgjournal.com/Tech/%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%B0%A8-%EB%B0%B1%EA%B3%BC%EC%82%AC%EC%A0%84-%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%B0%A8%EC%9D%98-%EA%B5%AC%EB%8F%99%EC%9B%90%EB%A6%AC

8) choi jhon, "전기자동차의 종류와 작동 원리", 티스토리, 2020.12.28, https://chkw0107.tistory.com/34