전기차는 100여 년이 넘는 자동차의 역사 속에서 생소한 형태의 차량이에요. 전기차가 등장하기 전까지는 내연기관 자동차가 자동차를 부르는 기본 형태였기 때문에 굳이 내연기관 자동차라고 부르지 않았어요.
자동차의 핵심이 파워트레인이라는 걸 생각한다면 전기차는 기존의 내연기관 차량과 생김새가 비슷할 뿐 많은 부분에서 완전히 다른 자동차라고 생각하는 것이 전기차를 이해하는 데에 더욱 도움이 될 거예요. 이처럼 내연기관 자동차와 전기차의 차이점이 많이 있다 보니 내연기관 자동차에서는 별로 중요하게 생각하지 않았던 부분을 전기차에서는 굉장히 중요하게 생각하는 것이 종종 존재해요.
바로 공기저항인데요. 내연기관 자동차 시절에도 공기저항에 대해 전혀 언급되지 않은 것은 아니었지만, 지금의 전기차에 적용되는 만큼 중요도가 높지 않았어요. 그렇다면 전기차는 무엇 때문에 공기저항을 중요하게 생각하는지, 실제로 얼마나 중요한 것인지에 대해 한번 이야기해 볼게요.
도요타, 너나 타!
테슬라의 반격 🔥
자동차 시장은 지난 백 년 동안 내연기관 자동차가 주를 이루는 역사를 만들어 왔어요. 하지만 유럽발 디젤게이트가 터진 이후로 친환경 자동차에 대한 요구는 더욱 강해졌고, 그 흐름이 지금의 자동차 전동화 시대를 열었어요.
전동화가 주를 이루기 전에는 유럽에서 친환경 전략으로 선택한 것은 클린디젤, 일본이 선택한 것은 하이브리드 자동차, 미국에서 선택한 것은 전기차였는데 디젤 게이트가 터진 이후에는 내연기관을 이용해서는 배출가스를 아주 없애는 것은 불가능하다는 암묵적 동의가 유럽을 중심으로 전세계에 확장되었죠. 그러다 보니 자연스럽게 내연기관 자동차에 대한 수요는 줄어들었고, 지금의 전기차 시대를 만들게 되었어요.
전기차 시대를 만든 대표적인 브랜드는 무엇이냐고 묻는다면 단연코 테슬라를 꼽을 수 있어요. 40여 년 간 미국에서 자동차 시가총액 부동의 1위는 도요타였어요. 하지만 테슬라는 등장한지 10년도 채 되지 않아 시가총액에서 도요타를 한참이나 따돌리는 넘사벽의 기업이 되었어요. 테슬라는 아직 여타 자동차 제조사들과 비교하면 굉장히 미흡한 지점들이 많이 있음에도 불구하고 시가총액이 하늘을 뚫을 기세인데요. 과연 어떤 것 때문에 테슬라의 기업 가치가 이렇게 많이 올랐을 지 매우 궁금하죠. 테슬라가 선보인 차량들을 보면서, 지금 현 시점에서 전기차에 바라는 것이 무엇인지를 확인해볼 수 있어요.
테슬라는 세계 자동차 시장에 토르 망치로 한 대 때린 듯한 혁신을 선보였기 때문에 어마어마한 관심이 모였어요. 그렇다면 테슬라가 선보인 혁신이란 무엇일까요. 우선 고성능, 프리미엄 자동차 하면 기본적으로 떠올리는 것이 폭발적인 퍼포먼스를 떠올려요.
대표적인 지표가 마력, 토크, 제로백 등과 같은 지표일 텐데, 처음 테슬라가 로드스터를 선보였을 때부터 모델S, 그리고 대중 모델이라고 볼 수 있는 모델3에 이르기까지 테슬라 차량들이 선보이는 퍼포먼스는 어마어마했어요. 모델3 퍼포먼스 모델의 경우 웬만한 포르쉐, 람보르기니보다 제로백이 빠르며 마력과 토크에서 압도적인 성능을 자랑했죠.
전기차라는 것이 이제는 구조적으로 내연기관 차량들 보다 뛰어난 퍼포먼스를 보여줄 수밖에 없다는 것이 상식이 되었지만, 테슬라가 위용을 한참 떨칠 때만 하더라도 어떻게든 전기차의 단점을 발견하기 위한 노력들이 생각보다 많았어요. 대표적인 것이 바로 배터리 기술이에요. 지금도 전기차 구매를 망설이는 이유가 무엇인지 물어보면 1등에 꼽히는 것이 바로 배터리와 관련된 내용인데, 전기차는 기본적으로 1회 충전 거리가 정해져 있으며, 한번 충전할 때 많은 시간이 소요된다는 점이 치명적인 단점이에요.
닛산에서 출시한 리프 전기차의 경우 주행거리가 100km 내외로 너무나도 짧았기 때문에 사실상 의미가 없다는 평이 많았어요. 하지만 테슬라가 선보인 모델S, 모델3는 기본적으로 400km를 넘게 달릴 수 있었던 데다가 슈퍼차저라는 급속 충전 시스템까지 갖췄기 때문에 인기를 누릴 수밖에 없었죠.
🌞둥근 전기차가 떴습니다
왜 그런 걸까?
압도적인 전기모터, 배터리 성능을 완성해주는 조력자의 역할로 공기저항을 줄여주는 여러 장치들이 있어요. 테슬라가 전기차에 기대하는 여러 요소들을 가지고 있지만 대체적으로 많은 사람들이 공감하는 것은 디자인이 썩 예쁘지 않다는 것이에요. 디자인이 예쁘지 않다고 생각하는 것은 어찌 보면 당연할 수 있는 것이, 내연기관 차량에서 선보이지 않았던 디자인이 곳곳에 숨어 있기 때문이에요.
우선 그릴이 없다는 점이 첫 번째, 두 번째로는 도어 핸들이 평소에는 숨어 있는 형태로 만들어져요. 무엇보다 숨은 에지를 담당하는 휠의 디자인이 이상하게 변화했기 때문에 디자인이 예쁘다는 평가를 받지 못해요. 테슬라는 왜 디자인을 예쁘지 않게 만들었을까 알아보니, 무려 ‘공기저항을 줄이기 위해서’ 이럴 수밖에 없었던 거예요.
그릴을 없애고 유선형의 디자인을 채택하여 테슬라 차량들은 공기 저항을 획기적으로 줄이고 배터리 효율을 훨씬 더 높일 수 있었어요. 사실 내연기관 차량에서도 특정 차량들은 공기 저항을 중요하게 생각했는데, 그에 따라 더 빠르게 주파할 수 있었거든요. 스포츠카 혹은 슈퍼카들은 공기저항까지 줄여가며 속도를 향상시켰죠. 물론 전기차에서는 속도를 빨리하기 위함이라기 보다 효율을 높이기 위한 것이지만 어쨌든, 저항을 줄인다는 점에서 유선형의 디자인은 매우 중요했어요.
게다가 모델3의 경우 공력휠을 장착했는데, 휠 형상을 다르게 하는 것만으로도 5% 이상 효율 향상이 있다고 해요. 그래서 보다 더 높은 배터리 효율을 보일 수 있도록 만들 수 있었어요.
아직까지는 배터리 기술이 정점에 달하지 않았고, 배터리 기술을 빠른 시간 내에 업그레이드하는 것은 쉽지 않기 때문에 많은 자동차 제조사에서 어떻게든 전기차의 효율을 올리기 위한 방법으로 공기저항을 줄이는 디자인을 만들어 내는 것을 선택하는 중이에요.
대표적인 예시가 바로 벤츠의 EQS라고 볼 수 있어요. 벤츠가 오랜 시간 동안 고성능 차량들을 만들어 오면서, 고속 주행 시 훌륭한 승차감을 만들기 위해 공기역학적인 노하우를 많이 가졌을 뿐이에요. 하지만 상대적으로 전기차를 만든 노하우는 많이 부족하기 때문에 지금의 EQS와 같은 모습을 만들었을 거예요.
지적을 많이 받긴 하지만 벤츠 EQS는 0.20cd라는 놀라운 공기저항 계수를 가져서 전비 효율을 높였어요.
에어로다이나믹 🌪️
앞으로도 계속 주목받을까
공기역학적인 구조를 중요하게 본 차들은 내연기관 시대에선 스포츠카나 레이싱을 주 목적으로 하는 차량뿐이었어요. 하지만 어떻게든 전비 효율을 높이는 것이 중요한 전기차 시대에는 거의 모든 차량들이 공기저항 계수를 무시하지 못해요.
실제로 최근에 국내에 소개된 아우디 Q4 이트론 차량은 일반 SUV 모델과 쿠페 스타일의 차량을 출시했는데 모든 것이 다 똑같음에도 C필러 넘어가는 루프라인을 일반 SUV로 만든 것과 쿠페 타입으로 만든 차이밖에 없었는데 주행가능 거리에 차이가 생겼어요. 주행가능거리에 차이가 생기면서 보조금을 받지 못하게 되는 이슈까지 생겼는데 이는 아우디에게 매우 치명타로 다가왔죠. 어찌 보면 에어로다이나믹의 나비효과이지 않을까라는 생각이 들기도 하는 부분이에요.
아이오닉5 다음으로 출시한 두 번째 전기차인 아이오닉6는 벤츠 EQS가 선보였던 것처럼 극단적으로 공기역학적으로 우수한 구조를 지닌 차량이에요. 아이오닉6에 탑재된 배터리와 전기모터의 성능이 아이오닉5와 큰 차이가 별로 없음에도 불구하고 아이오닉6가 아이오닉5에 비해 주행가능거리가 약 100km 이상 차이 난다는 것을 본다면, 현재까지는 배터리와 전기모터의 차이보다 공기역학적인 구조를 통해 보다 높은 효율을 만들어낼 수 있다는 힌트를 얻을 수 있어요.
아이오닉6의 공기저항 계수는 0.21cd로 벤츠 EQS와 거의 비슷한 수준을 만들어내고, 이 정도의 수치라면 전 세계 전기차 중에서 거의 최상급에 해당해요. 공기저항을 잘 대비하는 것만으로도 주행가능거리에 많은 효과를 거두었으니 배터리 성능이 발전하기 전까지는 에어로다이나믹을 중요하게 생각하지 않을까 싶어요.
하지만 에어로다이나믹이 능사는 아닐 것이라는 생각도 들어요. 왜냐하면 공기역학적인 관점에서 효율을 올리기 위해서는 디자인을 다소 포기해야 하기 때문이에요.
가장 대표적인 예시가 바로 공력휠이에요. 공력휠은 공기 흐름을 좋게 만들기 위해서 유선형의 디자인을 많이 선택하는데, 공력휠의 디자인은 우리가 내연기관 차량에서 에지를 선보이는 휠 디자인과는 굉장히 거리가 멀기 때문이에요. 그래서 최근에 출시되는 프리미엄 전기차의 경우 아예 공력휠을 선보이지 않거나, 공력 휠처럼 보이지 않도록 디자인하는 차량들을 많이 만나볼 수 있어요.
만약에 배터리 성능이 비약적으로 발전한다면, 공기역학적인 측면보다 디자인적 요소 혹은 실용적인 요소를 선택하지 않을까 싶어요. 대표적인 예시가 바로 전자식 사이드미러예요. 테슬라의 신형 로드스터 디자인을 살펴보면 사이드미러가 없는데, 사이드미러를 카메라가 대신하여 전자식 사이드미러를 구현했기 때문이에요. 사이드미러조차 튀어나오지 않게 만들어서 공기저항에 보다 더 유리한 디자인을 갖겠다는 포부를 드러낸 것이죠.
하지만 아직까지는 전자식 사이드미러가 굉장히 어색한 부분이 많이 있어서 실용적인 측면에서 아쉬운 점들이 많이 있어요.
☝ 전기차는 특히 뛰어난 퍼포먼스로 큰 주목을 받았어요.
✌️ 이때 퍼포먼스를 좌우하는 것은 바로 '공기저항' 요소인데요.
👌 유선형 디자인을 사용한 EQS, 아이오닉 6 등이 특히 공기역학적으로 우수한 차량이에요.
전기차는 친환경차를 표방하면서 등장한 자동차이기 때문에 에너지 효율을 중요하게 생각할 수밖에 없는 역사를 가지고 있어요. 효율을 높이는 방법으로는 배터리와 전기 모터의 성능을 향상시키는 방법이 있겠지만, 현재까지는 공기저항을 줄이는 방식으로 전기차의 효율을 높이는 방법이 더욱 주목받고 있는 상황이에요.
공기역학적으로 우수하게 만들기 위해서 포기해야 하는 것들이 많아졌기 때문에 이에 대한 아쉬움을 갖는 분들도 많은 상황에서 과연 앞으로 배터리 성능과 전기 모터 효율이 향상되었을 때에도 여전히 공기저항 이슈를 중요하게 볼 것인지는 한번 기다려 봐야 할 것으로 보여요. 하지만 현재까지는 공기역학적으로 우수한 차량들이 더 높은 효율을 보여줬기 때문에 당분간은 디자인을 다소 포기한, 공력휠을 장착해야 할 것으로 보여요.
이미지 출처 - Motor1, Google
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