내연기관차는 어떻게 자동차계 챔피언이 됐고, 미래차 왕좌는 전기차·연료전지차 중 누가 차지할까?

신간 ‘내연기관자동차 번영과 미래차 도전’ 출간… 자동차 과거·현재·미래 조망
정용일 前 ‘무저공해자동차사업단 및 친환경자동차기술개발사업단장’ 7년 집필

환경부 ‘무저공해자동차사업단 및 친환경자동차기술개발사업단장’ 지낸 정용일 자동차환경네트웍 대표가 7년간 집필 끝에 내놓은 ‘내연기관자동차 번영과 미래차’ 표지. 문운당 제공

자동차계의 챔피언인 내연기관자동차는 퇴장하고 전기차 시대가 올 것인가? 미래차의 주역은 전기차, 연기전료차 중 누가 차지할까?

전기차와 연료전지차가 미래를 주도하며 환경이 자동차 기술을 이끌어가는 시대, 내연기관자동차의 운명과 누가 미래자동차의 주역으로 등장할지에 전세계 자동차업계의 관심이 쏠리고 있다.

‘내연기관자동차는 퇴장하고 전기차 시대는 올 것인가?’ 부제가 붙은 화제의 신간 ‘내연기관자동차 도전과 미래차 도전’(문우당)은 자동차의 과거 현재 미래를 깊이 있게 조망한다.

저자인 정용일 자동차환경네트웍 대표는 “미래자동차 시대로 나아가고자 하는 분들에게 길잡이, 나침반을 제공하고 고민할 과제를 던져주기 위해서”라고 책을 쓴 동기를 설명했다.

저자 정용일 자동차환경네트웍 대표는 환경부 무저공해자동차사업단 및 친환경자동차기술개발사업단 단장,한국자동차공학회(KSAE) 부회장, 미국자동차공학회(SAE) 국제고문(International Advisor), 한국천연가스차량협회 회장과 (사)녹색교통운동 이사장을 지냈다. 문운당 제공

저자는 국내 자동차환경 기술과 정책을 이끌어 온 선구자로, 환경부 무저공해자동차사업단 및 친환경자동차기술개발사업단 단장(한국기계연구원),한국자동차공학회(KSAE) 부회장, 미국자동차공학회(SAE) 국제고문(International Advisor), 한국천연가스차량협회 회장과 (사)녹색교통운동 이사장을 역임했다.

자동차업계 최대 화두를 붙잡고 7년 넘게 씨름한 저자는 “정확한 자료를 바탕으로 올바른 내용을 담아내려다 보니 집필이 길어졌다”며 “과거의 역사는 미래를 비추는 거울이다. 기술은 예측대로 흘러가는 것은 아니다. 현재의 유행과 전망에만 갇히지 말고, 미래기술은 전혀 다른 모습으로 전개될 수 있다”고 조언한다.이어 “자동차 기술이 겪어온 도전과 극복의 과정은 다가올 미래를 준비하고 헤쳐 나가는 데 소중한 교훈과 영감을 줄 것”이라고 했다.

과거 마차시대의 말똥 재난은 자동차가 해결했지만, 내연기관자동차 배출가스는 대기오염이라는 새로운 문제를 낳았다. 저자는 “2000년 초반에 매연여과장치를 장착한 디젤차는 클린디젤로 주목받으며 온실가스 감축의 대안으로 떠올랐다. 그러나 2009년 전기차가 등장하고 탄소중립의 대세 앞에서 내연기관자동차는 퇴출의 위기에 놓였다”고 집필 동기를 얘기했다.

1990년대는 연료전지차가 미래기술로 기대를 모았지만, 지금은 전기차가 대세로 자리잡았다. 그러나 2022년에 전기차 가격이나 충전 인프라 부족 등으로 나타난 ‘전기차 캐즘(Chasm)’이 오면서 이퓨얼(e-Fuel)이나 바이오연료 같은 탄소중립 연료, 수소나 암모니아와 같은 무탄소 연료를 사용하는 내연기관자동차와의 공존 가능성도 다시 논의되고 있는 게 현실이다.

벤츠 페어턴트 모터바겐 3호. 문운당 제공

책은 단순한 기술 서적을 넘어, 자동차에 관심 있는 마니아들이 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 대중적 자동차 서적으로 쓰였다. 동시에 자동차 전문가와 엔지니어들에게는 미래기술의 핵심 쟁점과 발전 방향을 함께 고민할 기회를 제공한다. 책은 내연기관자동차의 발전 과정과 자동차환경 쟁점을 중심으로 총 5개 장으로 구성됐다. 각 장은 긴밀하게 연결돼 있지 않아 관심 있는 장을 골라 자유롭게 읽어도 된다.

마지막 5장은 미래 친환경자동차 시대-전기차와 수소연료전지차로 대별되는 미래차 대안을 소개한다.

자동차회사들은 온실가스 배출규제를 지구온난화 대응을 위한 불가피한 선택으로 받아들이며, 내연기관자동차 종식과 전동화 전환을 피할 수 없는 흐름으로 인식하고 있다. 그러나 전기차 가격은 여전히 높아 정부 보조금 없이는 소비자 부담이 크고, 트럭이나 버스 등 대형차와 고성능 모델의 전동화에도 기술적·경제적 한계가 존재한다. 국가별 전기차 충전인프라 구축 속도 격차도 여전히 큰 게 사실이다.

전기차 가격과 함께 전기요금도 중요한 변수로 떠오르고 있다. 유류비 연동제, 기후·환경 요금제도, 재생에너지 기반의 무탄소 전력 전환 등은 전기요금 상승 요인으로 작용할 수 있다.

자동차 시장을 둘러싼 국제 경쟁도 치열하다. 미국과 유럽은 전기차 시장을 주도하고 있는 중국을 견제하며 자동차 산업의 패권을 놓고 치열하게 경쟁하고 있다. 자동차회사들은 배터리의 안정적인 공급과 수익성 확보를 위해 배터리 내재화를 추진하고 있으며, 이 과정에서 배터리 제조사와의 협력과 경쟁이 동시에 전개되고 있다. 또한 차세대 배터리로 주목받는 전고체 배터리와 기존 리튬이온 배터리의 경쟁은 향후 배터리 시장 구도를 바꾸며 전기차 경쟁의 핵심 변수가 될 전망이다.

2022년 이후 전기차 판매가 기대에 못 미치면서 ‘전기차 캐즘(Chasm·일시적 수요 둔화)’ 현상이 나타났고, 전기차 전환속도를 둘러싼 회의론이 제기되고 있다. 전기차만을 탄소중립의 유일한 해법으로 보는 시각에 대한 반론이 늘면서, 하이브리드차나 플라그인하이브리드차(HEV/PHEV), 재생순환 친환경연료 등을 포함한 다양한 대안을 고려해야 한다는 전환속도 조절론이 힘을 얻고 있다.

저자는 “캐즘 극복을 위해, 보조금 지원을 중단하거나 줄여온 정부 정책의 재검토 요구도 커지고 있다”며 “ 2025년이면 전기차와 내연기관자동차의 가격이 같아질 것이라는 가격 패리티(price parity) 전망이 흔들리면서, 보조금에 의존하지 않는 시장 체제를 언제, 어떻게 구축할 수 있을지에 대한 고민이 필요하다”고 조언했다.이어 “전기차와 수소차가 미래차의 주역이 될 것이라는 전망에는 큰 이견이 없지만, 한편으로는 이퓨얼, 바이오연료 같은 탄소중립 연료와 수소, 암모니아와 같은 무탄소 연료를 활용한 내연기관자동차도 일정 기간 공존할 수 있다는 주장도 제기되고 있다”고 전망했다.

4장은 ‘환경과 에너지 시대-기후변화와 내연기관자동차 퇴출’이란 현 상황을 다룬다. 온실가스 감축을 위해서는 화석연료를 신재생·저탄소 에너지로 전환하고, 내연기관자동차를 전기차나 수소차로 대체하는 것이 핵심이다. 저자는 “전기차는 태양광이나 풍력으로 생산한 온실가스 배출이 없는 재생에너지 전력 사용을 전제로 한다”며 “따라서 환경문제는 에너지 문제와 직결되며, 충분하고 경제적인 재생에너지 확보와 친환경자동차의 가격 경쟁력이 관건”이라고 설명했다.

저자는 “하지만 인류는 끊임없는 성장과 한계가 없는 풍요를 추구하면서 재생에너지 생산 속도가 따라가지 못할 정도로 에너지 소비를 지속적으로 늘리고 있다”며 “에너지 사용은 증가하면서 온실가스를 줄이겠다는 ‘더 많은 에너지, 더 적은 탄소(more energy and less carbon)’라는 요구가 과연 온실가스 감축목표 실현을 가능하게 할 수 있을지 진지한 성찰이 필요하다”고 지적했다.

내연기관 연소 시 배기가스 종류. 문운당 제공

또 중국과 인도 등 개발도상국과 미국과 유럽 등 선진국 간의 온실가스 배출과 감축 책임을 둘러싼 갈등이 심화하고 있다. 온실가스 저감 대책이 경제적·사회적 약자를 만들면서 기후정의에 벗어난다면, 그 대책은 성공하기 어렵다. 저자는 “과학기술에 대한 과도한 의존은, 실증되지 않은 미래기술들이 성공하면 지금 화석연료를 계속 사용해도 나중에 흡수해서 제거하면 제로로 맞출 수 있다는 위험한 사고방식으로 이어질 수 있다”며 “당장 추진해야 할 과제를 미래에 떠넘기는 것에 대한 경계가 필요하다”고 조언했다.

1장 ‘내연기관자동차 시대의 개막’은 인류 최초의 동력인 증기기관자동차와 전기차의 등장, 이들과 치열한 경쟁을 거쳐 내연기관자동차 시대가 열리는 과정을 조명한다. 이 역사를 통해 미래자동차 시대를 열어가기 위해서 우리가 앞으로 해결해야 할 과제들을 미리 가늠한다.

2장 ‘내연기관자동차 번영의 시대’는 내연기관 성능 발전과 자동차 디자인의 진화를 통해 내연기관자동차가 어떻게 대중화와 번영을 이끌었는지 그 비결을 살펴본다.눈부시게 발전해 온 자동차 기술에서 인류의 무한한 발명 DNA를 발견하게 된다.

3장 ‘ 환경과 에너지 시대 ; 내연기관자동차와 대기오염’에서는 자동차 보급이 급증하면서 발생한 대기오염 문제를 다룬다. 미국 LA 스모그와 경유차 매연으로 인한 미세먼지 문제의 심각성을 짚어보고, 이를 해결하기 위한 기술과 정책의 발전 과정을 설명한다. 초기 대기오염의 핵심이던 경유차 매연 문제에서, 최근에는 대기 중에서 생성되는 2차 미세먼지와 초미세먼지의 인체 유해성까지 확대되고 있다

정충신 기자