[카&테크]전기차 에너지 효율 향상

기아차, 한국지엠, 르노삼성 등 국내 업체에 이어 BMW, 닛산 등 글로벌 메이커들의 전기차가 속속 소개되면서 전기차에 대한 국내 소비자들의 관심이 커지고 있다. 대당 1500만원이 지원되는 전기차 구매 정부 보조금도 올해 총 1200여대 수준으로 예정돼 있어, 시장을 선점하기 위한 업체들의 경쟁이 치열해질 전망이다.

전기차 보급 확대를 위해서는 충전 인프라 확대가 가장 큰 과제로 꼽히지만, 전기차 자체의 기술 진화도 필요하다. 1회 충전 주행거리를 300㎞ 이상으로 늘리고, 에너지 효율을 높이는 것 등이 그것이다. 특히 난방을 비롯한 전기차 공조 시스템은 주행 중 에너지 효율을 갉아먹는 원흉으로 꼽힌다. 내연기관 자동차의 경우, 엔진에서 발생하는 열을 난방에 활용할 수 있지만, 전기차는 배터리로만 시스템을 가동시켜야 하기 때문이다. 실제 초기의 전기차는 에어컨이나 히터를 가동할 경우, 차량 출력이 40% 가까이 줄어드는 것으로 전해졌다. 이 같은 에너지 비효율을 줄이는 것이 완성차 업체들의 과제인 셈이다.

기아차가 글로벌 전기차 시장 공략을 위해 내달 출시하는 ‘쏘울 EV’에는 에너지 효율 향상을 위한 신기술이 많이 채택됐다.

대표적인 것이 ‘히트펌프 시스템(Heat Pump System)’이다. 이 시스템은 파워트레인 전장부품에서 발생되는 폐열을 차량내 공조에 활용하는 것이 특징이다. 냉방시에는 기존 에어컨 가동방식과 동일하게 냉매 순환 과정에서 주위의 열을 빼앗아 차가운 공기를 만든다. 하지만 난방시에는 냉방의 냉매 순환 경로를 변경해 기체 상태의 냉매가 액체로 변하는 과정에서 발생하는 열을 차량 난방에 활용한다. 기존 전기차가 난방시 별도의 고전압 전기히터를 사용했지만, 히트펌프 시스템은 냉매순환 과정에서 얻어지는 열은 물론이고 모터와 인버터 등 파워트레인 전장 부품에서 발생하는 폐열까지 활용함으로써 배터리를 절약할 수 있도록 한 것이다.

또 쏘울 EV에는 선택적으로 운전석만 냉·난방을 가동할 수 있는 개별공조 시스템도 탑재됐다. 기존에 운전석과 조수석에 일괄적으로 공조시스템이 가동되던 것을 선택적으로 변경해 전기차 주행 거리를 조금이라도 더 늘리기 위한 기술이다.

이 외에 주행 중 내부로 유입되는 공기를 자동으로 제어해 공조 시스템 부하를 감소시키는 내외기 혼입제어, 감속 및 정지시 발생하는 운동 에너지를 배터리 충전에 이용하는 차세대 회생제동 시스템 등도 전기차 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 기술로 꼽힌다.

양종석기자 jsyang@etnews.com