궁금 읽기, 전기차 연비 이해
*커버 이미지: Photo by DocuSign on Unsplash
전기차 연비 표시는 ㅇㅇkm/kWh이다. 여기서 궁금한 부분은 kWh이다. '킬로와트시'라고 읽는다. 1kW로 1시간 동안 일(가동)하는 양을 의미한다. 1kW는 3.6X106 줄(J)로, 좀 더 풀어서 설명하겠다.
- 뉴턴(newton): 아이작 뉴턴의 이름을 딴 이 단위는, 1kg의 물체를 제곱 세컨드 (s2) 당 1m 가속(1m/s2) 시키는데 필요한 힘이다.
- 미터 매 초 제곱(m/s2): 가속도 단위다. 1초에 1m/s(1초에 1m 속도)로 가속한다는 의미다.
- 줄(J): 라틴어로 표시된 줄은, 1 뉴턴의 힘으로 물체를 1 m 이동할 때 필요한 에너지(Nm)이다.
- 킬로와트시(kWh): 1kW의 일률(단위 시간 당 일의 양)로 1시간 동안 일하는 양이다. 1kWh는 3.6X106 줄이다.
이 단위 설명을 모두 조합해서 이해해 보자.
1 줄 = 1 뉴턴 × 1 미터 = 1 와트 × 1 초
1 와트 시 (Wh)= 3600 J
1 킬로와트시(kWh) = 3.6X106 J
1kWh는 1 뉴턴의 힘으로 물체를 3.6X106m 이동시키는(일하는) 양이다. 즉, 1kg의 물체를 1m/s2로 가속해 3.6X106m(3,600km)를 이동시키는 힘이다. 1kWh는 스마트폰을 1년 정도 사용할 수 있고 20w 형광등 2개를 24시간 가동했을 때 소모된 에너지 수준이다.
Photo by Austin Ramsey on Unsplash어려운 물리 설명은 여기서 그친다. 외계어는 여기까지다. 전비(전기를 연료로 사용한다는 의미)를 계산해서 전기차 연비를 이해해 보자. 전비가 5km/kWh라고 표시되어 있으면 1kWh의 일을 해서 자동차를 5km 이동시킬 수 있다는 의미다. 이를 전기차 배터리 용량을 통해 이동 가능 거리로 환산하여 이해해 보자. 예를 들어, 배터리 용량이 64kWh이고 전비가 kWh당 5km라면, 전기차를 완전 충전 시 320km 운행할 수 있다고 이해된다. 연비 시절에는, 연비가 리터당 17km일 경우, 1리터 주유 시 17km를 이동할 수 있다고 이해했다. 전비의 경우 1kWh를 충전하면 5km를 갈 수 있다고 이해하면 될 것 같다.
여기에 추가로 비용을 생각해 보자. 아무래도 이런 물리적 이야기보다 돈 이야기가 피부가 와닿을 듯하다. 현행 전기차 충전 요금은 2020년 9월 기준 kWh당 250원이고, 가솔린 가격은 리터당 1,300원 정도다. 상기 사례의 배터리 용량 64kWh를 기준으로 했을 때 완전 충전 시 비용은 16,000원이다. 그러므로 운행하고 있는, 혹은 구입할 전기차의 배터리 용량과 현행 충전 단가를 살펴보고, 평균 이동 거리를 생각해 보면 1개월간 전비를 예상할 수 있을 것이다. 전기차의 연비를 이해하기 위해서는 아래 공식을 사용하자.
운행 거리(km) = (전비(km/kWh)) X (배터리 용량(kWh)
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마지막으로, 급속 충전기 요금은 1kWh당 255.7원(2021년 2월 기준)이다. 완속 충전기는 계절과 시간별 전력 수요에 따라 다르다. 여름 182.27~255.75원, 봄·가을 167.31~178.86원, 겨울 194.15~255.75원 정도다. 충전기 종류와 사용 시점에 따라 요금 격차는 최대 34%까지 달라질 수 있다.
*참고
https://www.motorgraph.com/news/articleView.html?idxno=27093
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%82%AC%EB%A1%9C%EC%99%80%ED%8A%B8%EC%8B%9C
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A4%84_(%EB%8B%A8%EC%9C%84)
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AF%B8%ED%84%B0_%EB%A7%A4_%EC%B4%88_%EC%A0%9C%EA%B3%B1
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