연이은 신모델 출시에 충전소 인프라 구축도 속도를 내는 등 전기차 상용화 원년이 도래하는 분위기다. 하지만 겨울철 전기차 구매를 결정하기 전 1회 충전 저온 주행거리를 확인해야 한다. 영하 7도를 기준으로 측정하는 저온 주행거리는 상온 주행거리 대비 최소 10%, 최대 40%까지 줄어든다.
13일 환경부에 따르면 테슬라 모델3 롱레인지의 1회 충전 상온 주행거리는 446㎞지만 저온 주행거리는 273㎞다. 평상시 1회 충전으로 서울에서 부산까지 이동이 가능하지만 겨울에는 대구도 가지 못하는 셈이다.
다른 전기차들도 마찬가지다. 르노삼성의 SM3 Z.E의 경우 상온 주행거리 대비 저온 주행거리가 58%에 불과했다. 한국GM의 볼트 EV도 상온 주행거리는 414㎞였지만 저온 주행거리는 273㎞에 그쳤다. BMW코리아의 i3도 208㎞이던 상온 주행거리가 저온에서는 123㎞로 줄었다.
전기차의 상온 대비 저온 주행거리 감소는 전기차와 리튬이온 계열 배터리의 특성이 합쳐진 결과다. 내연기관차는 엔진 가동에서 발생하는 열로 실내 히터를 돌린다. 하지만 전기차는 히터를 돌리기 위해 배터리를 사용해야 한다. 히터를 돌리는 만큼 주행거리가 줄어드는 셈이다. 여기에 저온에서 리튬이온 배터리의 효율이 떨어지는 상황까지 겹쳐지면 주행거리는 크게 감소한다.
LG화학, 삼성SDI, SK이노베이션 등 국내 배터리 제조사뿐만 아니라 중국의 CATL, 일본의 파나소닉 등 글로벌 배터리 제조사 대부분이 리튬이온 계열 배터리를 생산 중이다. 영하 10~40도, 영상 60도의 환경에서 시험 과정을 거친 뒤 배터리 셀을 출하한다. 배터리 업계 관계자는 “리튬이온의 특성을 극복하는 차세대 배터리가 개발되기 전까지 상온과 저온 주행거리 차이는 불가피하다”고 설명했다.
일부 배터리 팩 제조업체들은 수냉식 냉각 팩을 대안으로 채택했다. 물을 데워 배터리 팩의 온도를 높이는 방식이다. 배터리 셀의 효율을 유지할 수 있는 환경을 조성해 온도 변화에 따른 주행거리 감소 영향을 최소화한다.
완성차 업계에서는 히트펌프 등을 활용해 리튬이온 배터리의 단점을 보완하는 방안을 선택했다. 현대자동차와 기아자동차의 히트펌프는 모터, 인버터 등 전장 부품에서 발생하는 폐열 등을 활용해 난방에 활용한다. 히트펌프 시스템은 에어컨의 가동 방식과 유사하다. 냉방 시에는 냉방 순환 과정에서 주위의 열을 빼앗아 차가운 공기를 만들고 난방 시에는 냉매 순환 경로를 변경해 냉매가 액체로 변하는 과정에서 발생하는 열을 차량 난방에 활용한다.
히트펌프를 활용하면 겨울철 주행거리 감소분을 줄일 수 있다. 히트펌프를 탑재하지 않은 아이오닉 PTC 모델의 저온 주행거리는 196㎞이지만 아이오닉 HP(히트펌프)의 주행거리는 211㎞다. 코나 PTC의 저온 주행거리는 310㎞인 반면 코나 HP의 저온 주행거리는 366㎞다. 니로의 경우도 PTC 모델은 저온 주행거리가 303㎞인 반면 HP 모델은 348㎞다.
그 외 운전석만 부분적으로 냉난방을 가동해 불필요한 에너지 소모를 줄이는 ‘운전석 개별공조’, 차량의 운동에너지 일부를 다시 에너지로 활용할 수 있는 ‘회생제동시스템’ 등의 대안도 마련돼 있다. 후드, 범퍼 등 차체 일부에 알루미늄 소재를 적용해 무게를 줄여서 주행거리 자체를 늘리는 방식도 적용 중이다.
권민지 박구인 기자 10000g@kmib.co.kr
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