전기차와 내연기관차의 에너지 효율 비교

전기차는 차보다 전기를 만드는 효율에 더 많은 영향을 받는다.

일반 자동차에 들어 있는 엔진에서 에너지를 내려면 공기를 빨아들이고 압축하고 폭발을 일으켜서 밀어내는 힘을 만들고 다시 배기관으로 내 보내는 4가지 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 그 과정에서 열로 손실되고 배기로 빠져나가는 에너지가 있을 수밖에 없다. 대략적으로 연료가 가진 열량을 100%라고 하면 가솔린 엔진이 25%, 디젤 엔진이 35% 정도다.

 

엔진에서 일어나는 흡기-압축-폭발-배기 과정 – KIXX 매거진 자료 참조

엔진에서 나오는 에너지가 모두 동력으로 전달되는 것도 아니다. 차가 멈춘 아이들 상태에서도 엔진은 돌아가야 하고, 변속기를 거치고 바퀴로 전달되는 과정에서 효율은 더 떨어진다. 일반적으로 가솔린 엔진보다 디젤이 좋고, 엔진의 크기가 작을수록 효율은 좋다. 너무 낮은 속도로 가다 서다를 반복하거나 고속 주행을 하는 것 보다도 80km/h 정도의 경제속도에서 정속 주행하는 것이 가장 연비가 좋다. 미국 환경보호청에서 취합한 가솔린 자동차의 효율은 대략 20% 정도다.

 

자동차에서 손실되는 에너지들을 대략적으로 도식화한 미국환경보호청 자료 https://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml

 

그럼 전기차는 어떨까? 기본적으로 폭발이라는 과정을 거치지 않기 때문에 엔진과의 직접적인 비교는 어렵지만 배터리 자체에 충전되어 있는 전기를 모터에서 회전력으로 전환하는 효율은 엔진보다 훨씬 높다. 하지만 충전기에서 배터리에 충전하는 과정에서 손실되는 에너지도 있고 엔진과는 달리 고속 회전 시에는 효율이 더 떨어진다.

 

미국 에너지관리국에서 집계한 자료에 따르면, 전기 에너지가 100%의 에너지가 있다면 충전하면서 10%가 손실되고, 차량에 다른 장치들을 동작시키는데 7%, 모터로 전달되어서 차를 움직이는데 20% 정도가 쓰인다. 대략 충전하는 전기의 60% 이상은 차가 움직이는데 적용된다고 하니, 내연기관 차보다는 효율이 좋다. 그러나 화력 발전소의 효율이 최대 50% 정도임을 감안하면 전기차가 전체적으로 봤을 때 더 효율적이라도 단정하기에는 어렵다. 결론적으로 전기차의 효율은 차보다 전기 자체를 생성하고 보관하고 충전하는 과정에서 더 많이 결정된다.