충전없이 운전 가능? 현대차는 '이 기술' 을 포기할까

무한한 에너지, 하지만 효율은 별로

태양으로부터 얻는 에너지는 무한하다. 사람들은 태양광 발전 등을 통한 친환경 에너지를 적극적으로 추진하고 있다. 화석연료나 원자력을 이용하지 않아도 되는 만큼 환경에 도움이 되기 때문이다. 한편 자동차에도 태양광 발전 시스템이 들어간 차들이 계속해서 등장하고 있다. 달리면서 충전을 한다는 개념 자체는 제조사나 소비자 입장에서 매력적인 모습이기 때문이다.

이런 상상이 현실로 구체화 된 것은 2009년 토요타 프리우스부터다. 당시에는 태양광 패널 크기가 작고 발전 효율이 좋지 못해, 여름철 실내 안전사고 예방을 위한 에어컨 가동 목적으로 활용됐다. 얼마 후에는 프리우스 프라임을 통해 주행용 배터리를 충전하는 단계에 이르렀다. 우리나라도 쏘나타 하이브리드를 통해 본격적으로 태양광 패널을 지붕위에 얹기 시작했고, 아이오닉 5에도 선택사양으로 들어갔다.

하지만 효율이 좋지 않다. 100만원 넘는 가격을 자랑하지만 쏘나타를 기준으로 연간 1300km 정도를 추가로 달릴 수 있을 만큼의 발전효율이 전부다. 수치만 보면 상당히 좋아보이지만 실제론 한 번 주유하면 도달할 거리다. 쏘나타 하이브리드를 기준으로 연간 2~3만원 정도 아낄 수 있는 수준이다. 이렇다보니 슬쩍 옵션 선택지에서 제외되어 있는 상황이다.

태양광으로 11,000 km가는 전기차?

한편 해외에서는 태양광 전기차 개발이 한창이다. 이미 완성차까지 나온 곳도 있다. 대표적으로 네덜란스 전기차 스타트업, '라이트이어'에서 만든 라이트이어 제로가 있다. 차량 루프와 보닛에 장착된 태양광 패널로 하루 최대 70㎞ 주행이 가능할 만큼의 충전량을 확보 할 수 있다. 만약 365일 뜨거운 햇빛이 내리쬐는 지역이라면, 11,000km를 주행할 수 있다.(※스페인 남부지역 기준 산정) 또한 시내나 도심근교가 주요 활동무대인 운전자라면 충전 없이 1년 내내 탈 수 있다.

성능을 살펴보면 AWD 구동이 가능한 4개의 바퀴에는 인휠모터가 탑재되었다. 바퀴마다 장착된 모터의 합산 출력은 137.8 PS 최대토크는 15.3 kg·m로, 아반떼 수준의 성능을 발휘한다. 최고속력은 160km/h,이며 0-100km/h 도달시간은 10초로 사실 많이 아쉬운 성능이기는 하다. 하지만 차 무게가 1,575kg 정도이고 효율 중심의 데일리카인 만큼 일상 주행 시 불편함은 없을 것이다.

사이즈의 경우 전장 5083mm, 너비 1972mm, 높이 1445mm로 그랜저보다 길고 폭이 넓으며 더 날렵하다. 그럼에도 불구하고 무게는 비슷하다.

한편 주행가능 거리는 WLTP 기준 625km(배터리 활용)이며, 여기에 태양광 패널까지 활용하면 최대 695km까지 갈 수 있다. 거의 700km 수준이다. 충전 속도는 1시간 충전 기준, 완속(3.7kW)은 32km, 일반(22kW)은 200km, 급속(50kW)은 520km를 갈 수 있다. 즉, 일반 전기차 충전속도와 동일하다.

이 차는 가격은 3억 5천만원에 이르며 946대 한정 판매가 이루어진다. 상당히 비싼 탓에 팔리지 않을 것 같지만 이미 완판됐다. 라이트이어는 추후 주력 모델인 라이트이어 2를 생산할 때는 가격을 대폭낮춰, 4,200만원 정도에 판매하는 것을 목표로하고 있다.

현대차는 태양광 기술 포기했나?

연식변경이 이루어지면서 슬쩍 사라진 태양광 패널 옵션을 두고, 효율이 낮고 비싼 탓에 현대차가 포기한 것 아니냐는 이야기가 곳곳에서 들려오고 있다. 하지만 현대차는 출시만 하지 않았을 뿐 차세대 태양광 패널 개발을 위해 아낌없는 투자를 이어나가고 있다. 사실 현대차는 2009년부터 태양광 패널 연구를 진행했다. 10년이 지난 시점에 쏘나타 하이브리드가 출시 됐고, 처음으로 솔라패널이 적용되었다.

가정용 태양광 패널보다는 효율이 좋기는 하지만 차량 운행에 있어 유의미한 결과를 내지는 못했다. 이런 이유로 2022년 하반기에 선택사양에서 조용히 사라졌다. 하지만 현대차는 포기하지 않고 반투명 형태로 파노라마 선루프에 부착 가능한 2세대 솔라패널과 보닛 등 차량 표면에 부착 가능한 3세대 솔라리드를 개발중이다.

한편 올해 하반기 초에는 현대차 자체적으로 페로브스카이트 태양전지 소재 및 공정개발과 탠덤 태양전지 개발을 위한 연구인력을 채용했다. 페로브스카이트란, ‘차세대 태양전지’라는 별명을 가지고 있다. 발전효율이 1세대보다 훨씬 우수하고 가격까지 저렴하다. ‘페로브스카이트’란 전기가 통하는 성질이 우수한 소재로, 1세대인 실리콘 타입보다 효율이 높다. 참고로 페로브스카이트 태양 전지 기술은 우리나라가 선두 위치에 있는 분야다. 일부 국내 교수진은 노벨상 후보로 거론되기도 했다. 이런 점을 고려했을 때 향후 현대차와 산학협력을 진행하는 등 많은 진전이 있을 것으로 보인다.

Stanford ENERGY CC BY 2.5

이어서 탠덤 태양전지란, 빛의 이용률을 높이기 위해 두 개의 서로 다른 에너지 흡수대(밴드갭)를 가진 태양전지를 쌓아올린 것을 의미한다. 이 방식은 페로브스카이트와 궁합이 좋아, 페로브스카이트의 이론상 한계효율을 뛰어넘는다. 참고로 실리콘 태양전지의 효율은 25%대, 페로브스카이트는 31%, 페로브스카이트와 탠덤 태양전지를 합친 탠덤 셀은 최대 44% 이상에 다다른다.

즉, 태양광 패널 기술을 포기하지 않고 오히려 더 발전시켜 차세대 전기차에 넣겠다는 의지로 생각해볼 수 있겠다.

에디터 한마디

주행효율을 끌어올리기 위한 노력은 오래전 부터 계속되어왔다. 친환경차 시대로 넘어오면서 주행거리 한계를 극복하기 위해 태양광 분야로 넘어갔다. 해외의 태양광 전기차 사례를 참고하면 기술이 발전함에 따라 태양광 발전 만으로도 하루 최대 100km 또는 완충이 가능한 차량이 등장할 지도 모른다. 이렇게 되면 차 한대만 사면 에너지는 자급자족이 가능한 시대가 열릴 것이다. 과연 영화와 같은 일들이 언제쯤 벌어질 지 기대가 된다.