[하이빔]자동차? '배터리+합성연료'가 최후 승자될 것

 -PHEV 레인지 익스텐더, 주행거리 마음껏 조절 가능

 -중대형 승용차, 대형 상용차 모두가 주목

 유럽연합이 2035년 이후 합성연료 사용을 허용하자 배터리와 합성연료 내연기관의 결합이 결국 미래 시장을 평정할 것이라는 전망이 쏟아지고 있다. 배터리와 합성연료 모두 친환경 범주에 포함돼 각각의 장점을 활용하면 최상의 실용적 친환경이 가능해서다. 

 대표적인 방식이 플러그를 꽂아 배터리를 충전하되 주행 중 전력이 소진되면 합성연료 내연기관이 발전 및 충전하는 PHEV 레인지 익스텐더(Range Extender)다. 배터리 및 연료탱크 용량에 따라 얼마든지 주행거리를 설정할 수 있다. 예를 들어 중형 세단에 40㎾h 배터리를 탑재하고 전기 모드로 200㎞ 주행할 때 전력이 소진되면 소형 내연기관이 합성연료를 태워 전기를 생산한다. 이때 합성연료 탱크를 60ℓ로 설정할 경우 주행거리는 최장 1,000㎞를 불쑥 넘을 수 있다. 내연기관 자체가 구동에 관여하지 않아 연료 소모가 적은 데다 합성연료는 탄소 중립 연료여서 사용에 아무런 제약이 없어서다. 이처럼 합성연료 내연기관 사용이 허락되자 유럽 및 일본 완성차 기업들이 일제히 플러그인 합성연료 내연기관을 주목하는 중이다.  

2016년 쉐보레 볼트 2세대. 18kwh 배터리에 1.5L 내연 발전기와 39L의 연료탱크가 탑재돼 있다.

 사실 플러그인 레인지 익스텐더 방식이 문제로 지적된 것은 발전용으로 사용하는 에너지가 화석연료였기 때문이다. 바퀴 구동력이 모두 전기라는 점에서 전기차에 훨씬 가깝지만 발전 연료가 늘 발목을 잡았을 뿐 효율, 인프라 부족 등을 감안하면 가장 이상적인 구동 방식이다. 지난 2016년 국내에 잠시 등장했던 PHEV 레인지 익스텐더 쉐보레 볼트 2세대는 18.4㎾h 배터리 용량에 1.5ℓ 휘발유 발전기가 결합돼 미국 EPA 기준 ℓ당 효율이 45㎞에 달했다. 이 조건에서 배터리 용량을 늘릴수록 효율도 크게 상승하는데 유럽 내 일부 차종은 미국 기준 효율이 50㎞를 넘기도 한다. 물론 충전된 전기가 소진되면 내연기관이 발전하는데 이때 연료탱크 용량을 키우면 주행거리도 마음대로 줄일 수 있다. 배터리와 합성연료 내연기관 모두 친환경인 만큼 각 나라의 충전 및 주유 인프라, 그리고 이동 수단의 활용 목적 및 기능성에 따라 배터리와 친환경 발전기 역할을 분담시키면 고민은 일시에 해결된다.  

 이미 움직임은 시작됐다. 특히 100% 전동화가 어려운 대형차에서 레인지 익스텐더는 현실적인 대안으로 떠오른다. 굳이 수소연료전지로 가는 것보다 '배터리+합성연료 내연기관'을 탑재하는 게 오히려 원가를 줄이는 방법이기 때문이다. 휘발유 대비 10배 가량 비싼 합성연료 가격을 걱정하지만 개발에 들어가 4~5년 후 제품이 등장하면 합성연료 가격이 저렴해지거나 배터리 전기차에 보조금을 주는 것처럼 합성연료에도 보조금이 주어질 것으로 기대한다. 합성연료도 원료 기반 소재는 수소여서 보조금 지급 명분이 충분하기 때문이다.  

 현재 전기차 보조금은 친환경 명분이 당위성이다. 그러나 엄밀하게 보조금이 주어지는 부품은 배터리다. 그런데 배터리는 전기를 담는 그릇일 뿐 배터리 자체가 친환경과는 거리가 멀다. 오히려 배터리에 담는 전기 에너지의 발전 방식이 훨씬 중요하다. 신재생에너지로 생산한 전기가 배터리에 담길 때 보조금이 주어져야 정상이다. 하지만 현실적으로 발전 방식을 구분할 수 없어 일괄적으로 배터리에 보조금을 지급했고 폐차 때 소유권 문제가 대두되자 지급 대상은 배터리 전기차로 바뀐 것 뿐이다. 

LEVC TX5, 31kwh 용량의 배터리와 1.5L 발전기가 35L의 연료탱크와 함께 탑재돼 있다.

 반면 합성연료는 신재생에너지로 만든 전기처럼 생산 단계부터 이산화탄소를 흡수해 만들어진다. 따라서 탄소 관점에서 보면 보조금 지급 명분이 생긴다. 석탄을 태워 만든 전기로 구동되는 전기차에 보조금을 주는 것보다 중립연료에 보조금을 주는 게 친환경 목적에는 오히려 훨씬 부합하기 때문이다. 물론 국내에도 PHEV 레인지 익스텐더가 운행되고 있다. 장애인 및 비장애인 겸용으로 운행되는 LEVC TX, 일명 런던 블랙캡이 대표적이다. 그래서 상업용부터 서서히 내연기관 연료가 합성연료로 전환될 가능성이 높아지고 있다. 결국 배터리, 수소, 합성연료가 서로 경쟁하되 때로는 손을 잡는 방향으로 글로벌 판도가 조정된다는 의미다. 그러니 너무 일찍 내연기관을 포기하는 것은 패착이 될 수도 있다. BMW가 합성연료 사용을 전제로 차세대 내연기관 개발에 착수했다는 소식을 흘려 들을 수 없는 이유다. 

 박재용(자동차 칼럼니스트, 공학박사)