전력 전자의 기술 동향 - 전기 자동차-

 

신 재생에너지중 현재 가장 큰 존재감을 발휘하고 있는 전기 자동차 기술에 대하여 포스팅해 보겠습니다.

 

일반적인 전기자동차의  블록도

 

 - 전기 자동차 소개 -

 

전기자동차 기술의 정의 및 종류

 

전기 자동차(EV)는 충전식 배터리 또는 기타 에너지 저장 장치로 구동되는 전기 모터를 추진 동력으로 사용하는 차량입니다. 전기 자동차는 가솔린이나 디젤과 같은 기존의 화석 연료에 의존하지 않고 배터리에 저장된 전기로 작동합니다. 전기차는 자동차, 트럭, 버스, 오토바이, 자전거, 심지어 보트까지 다양한 형태로 제공됩니다. 전기 자동차의 일반적인 유형에는 배터리 전기 자동차(BEV), 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV), 하이브리드 전기 자동차(HEV)가 있습니다. BEV는 배터리에 저장된 전기만을 사용하는 반면, PHEV와 HEV는 전기 모터와 내연기관을 모두 갖추고 있으며, 전자는 외부 전원에 연결하여 배터리를 충전할 수 있습니다.

전기 자동차에는 다음과 같은 여러 유형이 있습니다.

 

1. 배터리 전기 자동차(BEV)

이 차량은 충전식 배터리에 저장된 전기로만 구동됩니다. 가솔린 엔진이 없으며 배터리를 충전하려면 반드시 플러그를 꽂아야 합니다.

2. 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV)

전기 모터와 내연기관이 모두 장착된 차량입니다. 일정 거리까지는 전기로만 운행하다가 배터리가 방전되면 가솔린 엔진으로 전환할 수 있습니다.

3. 하이브리드 전기 자동차(HEV)

전기 모터와 내연기관이 모두 장착된 차량입니다. 배터리는 회생 제동과 가솔린 엔진을 통해 충전됩니다.

4. 연료 전지 전기 자동차(FCEV)

이 차량은 수소 연료 전지를 사용하여 전기 모터에 동력을 공급하기 위해 전기를 생성합니다. 수증기만 배출하며 배터리 전기 자동차보다 주행 거리가 더 깁니다.

5. 근거리 전기 자동차(NEV)

이 차량은 주로 동네나 대학 캠퍼스에서 짧은 거리를 이동하는 데 사용되는 소형 저속 전기 자동차입니다.

6. 전기 자전거

전기 자전거는 전기 모터가 장착되어 라이더의 페달링을 보조하는 자전거입니다. 페달렉 또는 전기 자전거로 분류할 수 있으며, 페달렉은 라이더가 페달을 밟을 때만 보조를 제공하고 전기 자전거는 라이더가 페달을 밟지 않을 때에도 보조를 제공합니다.

7. 전기 모터사이클

전기 모터가 장착된 오토바이로 충전식 배터리로 구동할 수 있습니다. 기존의 가솔린 오토바이와 비슷하지만 더 조용하게 작동하고 배기가스 배출량이 적습니다.

전기 자동차는 일반적으로 가솔린 자동차보다 에너지 효율이 높습니다. 그 주된 이유는 전기차는 배터리에 저장된 에너지의 더 높은 비율을 실제 차량의 움직임으로 변환하는 반면, 가솔린 자동차는 소비하는 연료의 상당 부분이 열, 소음 및 엔진과 변속기의 마찰과 같은 기타 형태의 낭비로 손실되기 때문입니다.
또한 전기 자동차에는 회생 제동 시스템이 있어 운전자가 브레이크를 밟을 때 운동 에너지를 전기 에너지로 다시 변환하여 효율성을 더욱 높입니다. 이 기능은 기존 석유 자동차에서는 사용할 수 없습니다.
또한 태양광이나 풍력과 같은 재생 에너지원을 활용하여 배터리를 충전하는 데 사용되는 전기를 생산함으로써 전기 자동차의 에너지 효율을 향상할 수 있습니다. 반면, 석유 자동차는 점점 더 희소해지고 추출 비용이 높아지는 재생 불가능한 화석 연료에 의존합니다.

 

 

- 전기 자동차 기술의 역사와 현재 동향 -

 

전기 자동차의 역사

 

전기 자동차의 역사는 발명가들이 전기 동력 자동차를 실험하기 시작한 19세기 중반으로 거슬러 올라갑니다. 다음은 전기 자동차의 역사에서 중요한 몇 가지 주요 이정표는 아래와 같습니다.

1834년: 토마스 데이븐포트가 원형 전기 트랙을 달리는 소형 전기 기관차를 제작합니다.
1859: 1859년: 프랑스의 물리학자 가스통 플랑테가 최초의 충전식 납축 배터리를 개발합니다.
1891: 1891: 윌리엄 모리슨이 미국에서 최초로 성공적인 전기 자동차를 제작합니다.
1899: 1899: 제너럴 일렉트릭의 자회사인 전기 자동차 회사가 미국 최대의 전기 자동차 제조업체가 됩니다.
1900년대 초반: 전기 자동차가 도시 지역, 특히 택시와 배달 차량으로 인기를 끌기 시작합니다.
1912: 1912년: 가솔린을 사용하는 포드 모델 T가 더 저렴하게 보급되면서 전기 자동차의 인기가 하락하기 시작합니다.
1930년대-1960년대: 전기 자동차는 주로 산업 및 군사용 애플리케이션에 사용되는 틈새 제품이 되었습니다.
1970년대-1990년대: 유가상승과 대기 오염 및 에너지 안보에 대한 우려로 전기 자동차에 대한 관심이 다시 높아집니다.
1996: 제너럴 모터스가 주행 거리가 100마일이 넘는 최초의 현대식 전기차인 EV1을 출시합니다.
2006: 테슬라 모터스가 주행 거리가 200마일이 넘는 최초의 고속도로 주행 가능 전기차인 테슬라 로드스터를 출시합니다.
2010s: 여러 자동차 제조업체가 대중 시장용 모델을 출시하고 각국 정부가 전기차 도입을 촉진하기 위해 인센티브를 제공하면서 전기차가 주류로 자리 잡았습니다.

오늘날 전기 자동차는 온실가스 배출을 줄이고 에너지 안보를 개선하는 핵심 기술로 인식되고 있습니다.

전기 자동차의 최신 트렌드는 다음과 같습니다.

 

전기 자동차의 현재 기술 동향

1. 주행거리 증가

전기 자동차는 이제 주행 거리가 더 길어져 장거리 여행에 더 실용적이고 주행 거리에 대한 불안감을 줄여주는 방향으로 개발되고 있습니다.

2. 더 저렴한 가격

배터리 기술이 개선되고 생산량이 확대됨에 따라 전기 자동차의 가격이 낮아지고 있어 소비자들이 전기 자동차를 더 저렴하게 구입할 수 있게 되었습니다.

3. 다양성 확대

이제 전기 자전거, 스쿠터와 같은 소형 차량뿐만 아니라 SUV, 트럭, 버스 등 더 많은 유형의 전기 자동차를 이용할 수 있습니다.

4. 정부 인센티브

전 세계 많은 정부에서 세금 공제, 리베이트, 보조금 등 전기차 도입을 촉진하기 위한 인센티브를 제공하고 있습니다.

5. 인프라 확장 

전기차 보급 확대를 지원하기 위해 충전소 네트워크가 점점 더 많이 구축되고 있으며, 급속 충전 기술의 도입으로 충전 시간도 단축되고 있습니다.

6. 수요 증가

환경, 에너지 안보에 대한 우려와 새로운 기술에 대한 열망으로 인해 전기 자동차에 대한 소비자 수요가 증가하고 있습니다.

7. 자율 주행

전기차를 위한 자율주행 기술이 개발되고 있으며, 이는 안전성과 효율성을 향상할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

전반적으로 이러한 추세는 전기 자동차가 기존의 가솔린 자동차를 대체할 수 있는 실용적이고 매력적인 대안이 되고 있음을 시사합니다.

 

-  전기 자동차 기술의 한계점들 -

 

전기 자동차는 많은 장점을 제공하지만, 해결해야 할 몇 가지 과제와 한계도 있습니다. 다음은 전기 자동차의 몇 가지 문제점입니다.

1. 주행 거리 불안

전기차 운전자의 가장 큰 걱정거리 중 하나는 제한된 주행 거리입니다. 주행 거리가 점점 늘어나고 있지만, 일부 운전자들은 여전히 충전이 부족해 고립될까 봐 걱정합니다.

2. 충전 인프라

충전소의 수는 증가하고 있지만 충전 인프라는 아직 주유소만큼 널리 보급되어 있지 않거나 편리하지 않습니다.

3. 배터리 기술

배터리의 비용과 성능은 여전히 전기 자동차 채택의 주요 과제로 남아 있습니다. 배터리 기술이 개선되고 있지만, 배터리의 비용과 무게로 인해 주행 가능 거리와 성능이 제한될 수 있습니다.

4. 초기 비용

전기 자동차의 초기 비용은 여전히 동급 가솔린 차량보다 높지만, 배터리 비용이 계속 하락함에 따라 이 격차는 좁혀질 것으로 예상됩니다.

5. 제한된 가용성

일부 전기 자동차 모델은 아직 널리 보급되지 않아 소비자 선택이 제한될 수 있습니다.

6. 전기 공급원

전기 자동차의 환경적 이점은 전기 자동차를 충전하는 데 사용되는 전기의 공급원에 따라 달라집니다. 화석 연료로 전기를 생산하면 전기 자동차의 배기가스 배출량 절감 효과가 감소합니다.

7. 재활용

배터리의 폐기 및 재활용은 환경에 영향을 미칠 수 있으며, 전기 자동차의 진정한 지속가능성을 보장하기 위해서는 보다 효과적인 재활용 및 폐기 시스템이 필요합니다.

전반적으로 전기 자동차는 많은 이점을 제공하지만, 전기 자동차의 채택을 가속화하고 장기적인 지속 가능성을 보장하기 위해서는 이러한 과제를 해결해야 합니다.

- 주요 전기 자동차 회사들 -

 

주요 전기 자동차 회사는 다음과 같습니다:

1. Tesla

Tesla는 아마도 가장 잘 알려진 전기 자동차 회사로, 모델 S, 모델 X, 모델 3, 모델 Y, 그리고 곧 출시될 사이버트럭을 포함한 다양한 전기 자동차를 생산하고 있습니다. 또한 테슬라는 자율 주행 기술 개발의 선두주자이기도 합니다.

또한 2019년 테슬라는 사이버트럭 이란 완전 전기 픽업트럭 출시를 발표하며 세상의 놀라게 하였습니다. 미래지향적인 디자인이 특징이며 최대 500마일까지 주행할 수 있을 것으로 예상됩니다.

 

Tesla의 사이버트럭 (아직 출시는 안되었습니다.)

2. Nissan

닛산은 2010년 닛산 리프를 출시하며 전기 자동차 시장의 초기 개척자였습니다. 리프는 여전히 시장에서 가장 인기 있는 전기차 중 하나입니다.

3. 제너럴 모터스

제너럴 모터스는 1990년대부터 전기 자동차를 개발해 왔으며, 최근에는 쉐보레 볼트와 GMC 허머 EV를 출시했습니다. 제너럴 모터스는 인기 있는 실버라도 픽업트럭의 순수 전기 버전을 생산할 것이라고 발표했습니다. 실버라도 EV의 주행 거리는 400마일 이상일 것으로 예상됩니다.

4. 포드

포드는 머스탱 마하-E와 F-150 라이트닝 전기 트럭을 포함한 다양한 전기 자동차를 개발하고 있습니다.
앞으로 출시될 포드 F-150 라이트닝은 인기 있는 F-150 픽업 트럭의 순수 전기 버전입니다. 주행 가능 거리는 최대 300마일로 예상되며 미시간에 위치한 포드의 새로운 전기 자동차 공장에서 생산될 예정입니다.

5.폭스바겐

폭스바겐은 전기차로의 대대적인 전환을 약속하고 ID.4와 ID. 버즈 등 다양한 모델을 개발하고 있습니다.

6.BMW

BMW는 i3와 iX3를 비롯한 다양한 전기차를 생산하고 있습니다.

7.Rivian

Rivian은 R1T 픽업과 R1S SUV를 포함한 전기 트럭과 SUV를 개발하는 스타트업 회사입니다. 앞으로 출시될 리비안 R1T는 아마존과 포드의 투자를 받은 스타트업 기업 리비안이 개발 중인 완전 전기 픽업트럭입니다. R1T의 주행 거리는 최대 400마일에 달할 것으로 예상됩니다.

뿐만 아니라 국내서에도 현대에서 아이오닉이란 매우 우수한 전기자동차를 만들어 분투하고 있습니다.

전기 자동차에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 더 많은 기업이 시장에 진입할 것으로 보입니다.

 

이상, 전기 자동차 기술에 대하여 포스팅해 보겠습니다.

긴 글 읽어봐 주셔서 감사드립니다.