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[정우덕 칼럼] 전기차 vs. 내연기관차..차별적인 주행 특성은?

Hyundai
2021-12-02 17:26:48
제네시스 G80 전기차
제네시스, G80 전기차

전기모터는 내연기관과 힘을 내는 특성이 크게 다르다. 동력기관의 핵심 제원인 토크(torque)와 일률(power)을 보면 알 수 있다.

토크는 우리말로 회전력, 즉 물체를 돌리는 힘을 말한다. 토크가 셀수록 더 빠르게 돌릴 수 있다. 즉, 차량이 빠르게 가속하고자 한다면 토크가 강력한 동력기관을 탑재한 차량이 유리하다.

1N의 힘을 회전축에서 1m 떨어져 수직으로 가했다는 뜻인 N.m(뉴턴 미터)이 공식 단위이나 kgf.m(킬로그램힘.미터=9.8N.m)로 줄여 표기하기도 함)도 널리 쓰인다.

일력(출력)은 주어진 시간에 얼마나 많은 일을 했는지 나타내는 값으로, 사용하는 에너지(일)를 시간으로 나눈 것과 같다. 무거운 차체를 끌고 원하는 속도가 나올 때까지 일해야 하므로 최고 속도와도 관련이 있다.

차량에서는 전통적으로 마력(horsepower = 0.746kW)을 단위로 사용했으나, 요즘은 kW(킬로와트)나 ps(미터마력 = 75kgf.m/s = 0,736kW)를 주로 쓴다. 토크와 회전속도를 곱한 값에 일률이 비례한다는 의미다.

현대차 아이오닉 5
현대차 아이오닉 5

전기모터의 토크는 시작부터 최대이며, 넓은 범위에서 지속되다가 일률이 한계에 가까워져야 비로소 떨어지기 시작한다. 최대 일률에 도달하면 회전속도가 올라감에 따라 토크가 반비례하기 때문이다.

반면에 내연기관의 토크는 출발에 약했다가 중간 정도의 회전속도에서 최대가 된 뒤 다시 떨어져서 최적 구간이 좁다. 그런만큼 폭넓은 속도 구간에서 높은 토크를 내기 위해서는 변속기를 사용해야 한다.

역을로 말하면 전기모터는 변속기의 필요성이 적으며, 실제로 초고속 주행을 내세우는 차량을 제외하고 변속기 대신 1단으로 고정된 감속기만 탑재한다.

토크가 초반부터 최대라는 건 곧 전기자동차의 초반 가속 능력이 우수한 것으로 이어진다. 게다가 모터는 부피가 작아도 내연기관보다 상대적으로 큰 토크와 일률을 낼 수 있다.

기아 EV6
기아 EV6

그래서 소형 SUV 정도만 되어도 고성능 모터를 답재해 이른바 제로백(속도를 0에서 100km/h까지 올리는 데 걸리는 시간)을 줄이기 쉽고, 반응이 빨라 경쾌하게 운전하룻 있게 한다.

이뿐 아니라, 연료를 폭발시켜 힘을 얻는 과정에서 필연적으로 발생하는 내연기관의 진동과 소리를 전기모터에서는 느낄 수 없다.

그래서 전기차는 속도에 상관없이 동력기관이 일으키는 떨림과 소음이 거의 없어 비슷한 차급의 내연기관 차량보다 쾌적하다. 오히려 도로, 바람 등에 의한 것이 더 잘 느껴진다.

동력기관이 단순하고 진동이 적다는 것은 내구성이나 정비 면에서도 긍정적인 효과가 있다. 실제로 전기차는 내연기관보다 관리해야 하는 소모품 수가 적어 유지보수 비용이 줄어들 수 있다.

테슬라 모델S
테슬라 모델S

전기모터도 정상적인 조건에서 폐차 때까지 교체가 필요 없는 것으로 판단된다. 테슬라는 지난 2018년에 모델 3의 모터가 160만km 주행 후에도 멀쩡한 것을 자랑한 적도 있었다. 배터리 수명 또한 최근 출시되는 차종은 큰 문제가 되지 않는다.

종합적으로 정리하면, 전기차의 주행 특성은 내연기관 차량보다 전반적으로 우수하게 제작되기에 유리하다. 전기차 시장 확대의 일등 공신 역할을 한 테슬라가 초반부터 차량을 고성능으로 설계해 판매에 집중한 것도 전기차의 매력을 쉽게 드러내 비싼 가격을 정당화 할 수 있었기 때문이라는 생각이다.