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164. 파워트레인의 미래 - 52. ICCT/IEA, 데이터로 전기차 전환 당위성 제시

글로벌오토뉴스
2021.09.28. 15:43:09
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지난 2월 “탄소중립 위한 LCA규제, 자동차업체의 존폐를 좌우할 수 있다.”는 칼럼을 썼다. 그런데 그사이 많은 변화가 있었다. 5월에는 국제에너지기구가 2035년까지 새로운 내연 기관 승용차의 판매를 하지 않아야 하며 대형 트럭의 50% 이상이 전기로 구동되어야 한다는 것을 의미하는 2050 탄소중립 로드맵을 발표했고 7월에는 유럽연합집행위원회가 2030년까지 온실가스 배출량을 55% 줄이고 2035년에는 하이브리드를 포함한 내연기관차의 판매를 금지하는 것이 골자인 Fit for 55를 발표했다. 같은 달 국제클린운송위원회에 이어 9월 말에는 국제에너지기구도 LCA 차원에서도 배터리 전기차가 가솔린차보다 CO2 배출량이 적다는 데이터를 제시했다. 이후 각 자동차회사는 그들의 전동화 로드맵을 다시 수정했고 탄소중립 목표 달성 시한을 앞당기기도 했다. 그 내용을 정리해 본다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)


돈은 미래를 알고 있다.
세계적인 기관 투자가들은 탄소중립을 실천하지 않는 기업에 투자하지 않는다. 20세기 석유화학기업에 투자해 천문학적인 수익을 올렸던 글로벌 투자은행들도 마찬가지다. 물론 석탄발전소에 대한 투자도 회수하고 있다. 네덜란드연기금(APG), 캘리포니아공무원연금(CalPERS), 영국성공회 등이 한국전력의 지분을 크게 줄였다. 기후대응 전문가 네트워크 기후미디어허브는 2021년 9월 21일, 글로벌 투자사 18곳이 한국전력과 삼성물산 등 베트남 붕앙 2호기 석탄화력발전소 사업에 참여하는 한국 기업에 ‘사업 철회’•‘석탄발전 투자 중단 선언’을 요구하는 서한을 보냈다고 밝혔다. 노르웨이 최대 연기금 운용사KLP, 덴마크 민간연금사 MP펜션 등은 삼성물산이 검토 중인 베트남 붕앙2호기 석탄화력발전소 시공 참여 계획을 철회하라고 공개 요구한 것도 같은 맥락이다.


전 세계 500곳 이상의 기관투자가들이 참여하고 운용자산만 47조 달러(약 5경 4934조 원)에 이르는 ‘클라이밋 액션 100+’는 주요 기업들에 탄소배출 감축 목표를 설정하고 이행할 것을 요구하고 있다. 세계 1위 자산운용사인 미국 블랙록은 기후변화와 지속가능성을 올해 투자 포트폴리오의 최우선으로 하고 있다. 올 초에는 석탄화력에서 총 매출의 25% 이상을 올리는 기업에는 투자하지 않겠다고 선언하기도 했다. 블랙록은 최근 한전에 해외 석탄발전소 투자에 대한 전략적 근거를 제시하라고 요구한 것도 그런 전략 전환을 대변하고 있다.


앞으로 이런 움직임은 더욱 거세질 것이다.


그런데도 한국에서는 소위 일부 전문가(?)들과 매체들은 그들이 처한 입장에 따라 데이터 왜곡을 서슴치 않고 있으며 탄소중립을 밀어붙이면 안 된다는 논조를 동원하고 있다. 정부는 2050 탄소중립을 선언하고 있지만 실제로는 새로운 먹거리 차원에서 접근하고 있고 언론들도 그런 시각에서 벗어나지 못하고 있다.


탄소중립은 산업혁명이라는 개념의 생산성 향상에서 벗어나 모든 것을 줄여야 가능하다는 기초적인 논리마저 외면하고 있다. 완전히 새로운 관점에서 인류의 존립 근거를 찾아야 한다는 것은 외면하고 있다. 유럽에서는 선거 이슈로 탄소중립 달성이 시선을 끌고 있는데 한국에서는 여전히 성장 일변도에서 벗어나지 못하고 있다. 많은 젊은 세대들은 이런 심각성을 깨닫고 앞장서서 환경운동에 나서고 있지만 일부는 그들의 미래를 결정지을 수 있는 탄소중립보다는 영끌로 동학개미, 서학개미를 외치고 있고 부동산 사들이기에 매몰되어 있는 분위기는 멈출 줄 모른다. 부모찬스일 가능성이 더 높은데도 아랑곳하지 않는다. 그래서 인간의 탐욕으로 인해 지구의 생명체는 여섯 번째 멸종을 피할 수 없을 것이라는 비관적인 시각도 등장하고 있다.




지금 대부분의 완성차회사는 전기차회사로의 전환을 선언했고 지금은 배터리 셀까지 직접 개발하고 생산하는 것을 모색하고 있다.


그동안 배터리 전기차와 내연기관차의 이산화탄소 배출량에 관한 LCA(Life Cycle Assesment) 관점에서의 검토가 필요하다는 의견이 대두되면서 내연기관차의 수명 연장 가능성이 제기됐었다. 자동차가 운행하는데 필요한 연료인 1차 에너지의 생산과정부터 발전, 저장, 그리고 사용 후의 폐기과정까지 모든 경로에서의 탄소 발자국을 계산해야 한다는 것이다. 물론 거기에는 자동차와 부품을 생산하는 공장의 탄소 중립도 포함된다.


LCA개념은 2019년 3월 유럽의회(EP)와 유럽위원회(EC)가 LCA에 관해 검토할 것을 당국에 요청하면서부터다. 이와 관련 2023년까지 결론을 낼 예정이고 2025년 이후가 될 것으로 보이는 유로7 에서부터 LCA에서 CO2배출량을 평가할 가능성이 있다. 일본의 경우도 2030년 시행을 염두에 두고 대응을 마련해야 한다는 목소리가 강해지고 있다.





자동차 평가 단체 유로 NCAP이 운영하는 자동차 환경평가 단체인 그린 NCAP은 CO2 배출량 규제 로드맵을 통해 2030년 이후 LCA 규제를 시행할 것을 요구하고 있다.


여전히 LCA 관점의 배기가스 규제를 시행해야 한다는 의견이 사라지지 않은 상황에서 올여름과 지난 9월 말, 비영리단체인 국제클린운송위원회(ICCT)와 국제에너지기구(IEA)가 각각 배터리 전기차가 제조 단계에서 자동차 폐기까지 수명 주기에서 방출되는 이산화탄소(CO2)의 양을 놓고 전 세계 거의 모든 지역에서 가솔린 구동 차량보다 적다는 데이터를 제시하며 또 다른 양상이 전개되고 있다.


우선 국제클린운송위원회가 발표한 내연기관 엔진과 배터리 전기차의 수명주기온실가스(LCA) 배출에 관한 글로벌 비교라는 연구 결과에 따르면 배터리 전기차는 이미 유럽뿐만 아니라 중국, 인도 또는 미국에서 기존 내연기관차보다 더 나은 온실가스 배출 기록을 가지고 있다고 한다. 또한 2030년까지 배출량 이점은 더욱 증가할 것이라고 밝혔다.


이 연구를 위해 ICCT의 전문가들은 차량 및 배터리 생산으로 인한 배기가스 배출은 물론 폐차까지 고려했다고 한다.


그 결과, 유럽의 온실가스 배출량은 이미 비교 가능한 새로운 가솔린차보다 66~69% 낮았다고 밝혔다. 여기에는 2021년에서 2038년까지 예상되는 전기 믹스(즉, 차량이 사용되는 기간)의 사용도 포함됐다. 하나의 배터리를 사용한 총 주행거리는 23만 4,000킬로미터로 추정됐다. ICCT에 따르면 소형 배터리 전기차가 재생 가능 에너지원의 전기로만 완전히 구동된다면 배터리 차량은 이미 가솔린 차량보다 최대 81% 낮은 수명 주기 배출을 달성할 수 있다고 밝혔다.


재생 가능 에너지를 확대하기 위한 EU의 각종 규제로 인해 에너지 믹스가 꾸준히 개선될 것이라고 가정했다. 따라서, 연구에 따르면, 2030년까지 소형 배터리 전기차는 가솔린 자동차보다 오늘날의 전기 믹스로 66~69%보다 더 높은 약 74~77%의 배기가스 배출 이점을 갖게 될 것이라고 분석했다.


미국의 공급망과 전기 믹스를 기반으로 전기 자동차의 배기가스 배출량 이점은 현재 60~68%로 분석됐다고 한다. 석탄 화력이 높은 중국의 경우 ICCT는 37~45%의 절감 효과를 기록했으며 인도는 19~34%를 절감했다고 분석했다. 모든 지역에서 가장 큰 요인은 차량을 운영하는 데 필요한 에너지로 배터리 생산, 차량 생산 및 유지 보수를 위한 CO2 배출량은 차량의 수명 동안 훨씬 작은 품목이라고 평가했다.


ICCT가 배터리 생산에 새로운 데이터를 사용했다고 말하기 때문에 배터리 전기차가 더 좋은 점수를 얻었다는 점도 작용했다. 오늘날의 더욱 효율적인 프로세스와 부분적으로 현지화된 공급망을 통해 몇 년 전(이전 연구에서)보다 훨씬 적은 수의 온실가스가 방출된다는 것이다. 여기서 ICCT는 미국 에너지부 연구소인 아르곤 국립 연구소의 데이터를 인용하고 있다.





ICCT는 유럽에서 45kWh 배터리 생산으로 2.7톤의 CO2 배출량을 산출한다고 계산한다. 이에 비해 SUV 모델의 70kWh 배터리는 약 4.2톤의 CO2를 생성한다. 계산은 kWh당 60kg에 상응하는 CO2를 기준으로 했다. 미국도 마찬가지다. 중국과 인도에서는 각 경우에 68kg /kWh의 CO2가 배출되는 것으로 계산됐다. 그러나 소형 배터리가 평균적으로 판매된 차량의 경우로 추정되었기 때문에 SUV 배터리의 CO2 배출량은 직접적으로 비교할 수 없다고 밝혔다.


ICCT의 레이첼 문크리프(Rachel Muncrief) 부국장은 "우리의 연구의 기본 결론은 궁극적으로 차량과 전기 믹스의 차이에도 불구하고 모든 지역에서 유사하다. 이미 오늘날 배터리 전기차는 기존 가솔린 및 디젤 차량보다 온실가스 배출량이 적다. 이는 중국과 인도와 같은 석탄 화력이 높은 국가에도 마찬가지다."라고 강조했다.


라이프 사이클 분석(LCA)의 경우 화석 연소 엔진과 배터리 전기차를 비교하고 플러그인 하이브리드 전기차와 바이오 연료, SynFuels 및 수소도 비교됐다. WLTP 소비 수치가 아닌 모든 유형의 드라이브에 대해 실제 측정 소비 수치가 기초로 사용됐다. 그러나, 배터리 전기차의 낮은 점유율로 인해 ICCT 전문가는 플러그인 하이브리드 전기차에 대한 수명 주기 동안 25 ~27%의 절감을 계산하고 외부 충전을 할 수 없는 하이브리드 전기차는 약 20%를 절감할 것이라고 계산했다.


연료 전지 전기차는 오늘날 우세한 그레이 수소로 작동하는 한 약 26%의 온실가스 절약을 달성한다고 분석했다. 이것은 메탄과 천연가스를 개질해 생성된다. 메탄은 100년 온실가스의 전위가 반영된 것보다 배출량 후 처음 20년 동안 지구 온난화에 몇 배 더 많은 영향을 미쳤기 때문에 메탄 누출의 효과가 포함됐다.


그러나 연료전지 전기차가 재생 가능 에너지원에서 전기 분해로 생산되는 그린 수소로 작동하는 경우 FCEV 배출량은 휘발유 차량보다 76% 낮았다. 그러나 ICCT는 전기 기반 수소에 연료 전지 자동차를 실행하는 것이 배터리 차량에 직접 전기를 사용하는 것보다 약 3배 더 에너지 집약적이라고 지적하고 있다.


또한 연료 전지 자동차에 대해 지적하는 한 가지 점은 생산이다. 배터리-전기 자동차의 배터리 생산은 특히 에너지 집약적인 것으로 간주하여 CO2 배출과 관련이 있다. 그러나 연료 전지, 특히 탄소 섬유로 만든 수소 탱크를 생산하기 위해서는 많은 에너지가 필요하다. 따라서 FCEV의 생산은 중간 크기의 배터리 생산과 거의 동일한 온실가스 배출을 가지고 있다.


내연 기관의 대체 연료에 관해서, ICCT는 회의적으로 봤다. 바이오 연료와 합성 연료 e퓨얼)의 추가는 향후 몇 년 동안 여객 자동차 운송의 탈탄소화에 크게 기여하지 않을 수 있다고 주장했다.


ICCT 연구의 저자인 게오르그 비커(Georg Bieker)는 "친환경 수소로 구동되는 재생 가능한 소스와 연료 전지 차량의 전기로 구동되는 배터리 차량은 2050년까지 유럽 자동차 차량의 탈탄소화를 달성할 수 있는 유일한 두 가지 기술 경로"라고 강조한다. 이러한 배경에 대해 ICCT 연구원들은 늦어도 2035년까지 EU에서 내연기관 엔진을 장착한 신차 등록을 철회할 것을 권장하고 있다.




이번에는 국제에너지기구(IEA)가 배터리 전기차가 제조 단계에서 자동차 폐기까지 수명 주기에서 방출되는 이산화탄소(CO2)의 양을 놓고 전 세계 거의 모든 지역에서 가솔린 구동 차량보다 적을 것으로 추정했다. 다만 여기에는 각국의 신재생에너지 도입확대 계획에 따라 발전당시의 배출량이 점차 감소할 것이라는 전제가 있지만, 배터리 전기차가 내연기관차보다 이산화탄소 배출량이 적다는 것을 강조한 것이라고 할 수 있다.


IEA는 전기자동차의 전 세계 평균 온실가스 수명 주기 배출량은 내연 기관차의 약 절반이라는 추정치를 제시했다. 2020년의 추정에 따르면 배터리 전기차의 CO2 배출량은 가솔린 구동 차량의 약 80%였다고 한다.





2020년에는 하이브리드 전기차 및 플러그인 하이브리드 전기차보다 배터리 전기차가 약간 더 많다는 견해가 있었다. 그런 결론이 바뀐 이유는 전제 조건의 차이로 인한 것이라고 밝혔다.


하나는 전원 공급 장치 구성이다. 화력 발전 비율이 높으면 배터리 전기차의 온실가스 배출량이 증가하고 재생 에너지가 많으면 감소한다. 2020년 추정치에 따르면, 차량의 수명 주기 18년 동안 전원 공급 장치 구성이 변경되지 않으리라고 예상했다. 대신 재생 가능 에너지의 확대에 의한 전력 공급의 탈탄소화가 진전된 것으로 추정했다.


다른 하나는 자동차의 평균 사용 기간과 누적 주행 거리이다. 2010년 15만킬로미터에서 2020년 20만킬로미터로 변경됐다.


IEA는 또한 배터리를 위한 원자재를 생산할 때 CO2가 많이 발생한다는 주장에 반박했다. 배터리 제조업체의 저탄소 전원을 사용하여 줄일 수 있다는 것이다. 실제로 중국 최대 배터리 회사 CATL과 스웨덴의 노스볼트는 제로 카본을 판매해 배터리 수주를 늘리고 있는 것을 그 예로 들었다.


이미 발표된 ICCT의 보고서에 따르면 배터리 전기차는 이미 유럽뿐만 아니라 중국, 인도 또는 미국에서 기존 내연기관차보다 더 나은 온실가스 배출 기록을 가지고 있다고 한다. 또한 2030년까지 배출량 이점은 더욱 증가할 것이라고 밝혔다.


이 연구를 위해 ICCT의 전문가들은 차량 및 배터리 생산으로 인한 배기가스 배출은 물론 폐차까지 고려했다.





그 결과, 유럽의 온실가스 배출량은 이미 비교 가능한 새로운 가솔린차보다 66~69% 낮았다고 밝혔다. 여기에는 2021년에서 2038년까지 예상되는 전기 믹스(즉, 차량이 사용되는 기간)의 사용도 포함됐다. 하나의 배터리를 사용한 총 주행거리는 23만 4,000킬로미터로 추정됐다. ICCT에 따르면 소형 배터리 전기차가 재생 가능 에너지원의 전기로만 완전히 구동된다면 배터리 전기차는 이미 가솔린 차량보다 최대 81% 낮은 수명 주기 배출을 달성할 수 있다고 밝혔다.


재생 가능 에너지를 확대하기 위한 EU의 각종 규제로 인해 에너지 믹스가 꾸준히 개선될 것이라고 가정했다. 따라서, 연구에 따르면, 2030년까지 소형 배터리 전기차는 가솔린 자동차보다 오늘날의 전기 믹스로 66~69%보다 더 높은 약 74~77%의 배기가스 배출 이점을 갖게 될 것이라고 분석했다.


어쨌든 최근 배터리 전기차가 LCA 차원에서 불리하다는 이론이 적어도 유럽과 미국에서는 점차 힘을 잃어가고 있는 양상이다. 이를 바탕으로 유럽연합 집행위원회는 2035년까지 하이브리드 전기차를 포함한 내연기관차의 판매를 금지하는 정책을 발표했다.




이런 흐름을 반영해 그동안 LCA주기에 따른 이산화탄소 중립을 추구해 오던 토요타도 지난 9월 7일 탄소중립을 위해 2030년까지 배터리 개발과 생산에 1조 5,000억 엔을 투자해 배터리 생산용량을 현재의 33배인 200GWh로 늘리기로 했다. 더불어 2030년까지의 배터리 개발과 공급은 비용은 50% 이하로 낮추겠다는 목표도 제시했다.


토요타는 지난 5월 새로운 전기자동차 전략을 시작했다. 2030년에 하이브리드 전기차를 포함한 800만 대의 전동화차 판매를 목표로 하는 것이다. 그중 200만대의 배터리 전기차 수소 연료전지 전기차로 설정하고 있다. 아직 다른 메이커들과는 달리 하이브리드 전기차에 더 비중을 두겠다는 것이지만 그동안 축적된 전동화 기술을 바탕으로 합리적 수준의 배터리가 개발되면 언제든지 바뀔 수는 있다.





어떤 형태로든 모든 지역과 국가가 같은 조건은 아니다. 그 때문에 에너지 믹스에 따라 차이가 크게 난다는 의견도 아직은 존재한다. 재생에너지 비율이 이미 대부분 50%를 넘거나 노르웨이처럼 100%에 달하는 나라와 이제 시작단계인 나라는 차이가 날 수밖에 없다는 것이다. 중국처럼 석탄 발전량이 70%에 육박하는 나라는 배터리 전기차의 판매 대수가 급증한다고 해도 실질적인 온실가스 저감으로 이어지기가 쉽지 않다고 할 수 있다. 또한, 과거에도 그랬듯이 이런 실험 데이터를 반박하는 자료가 등장할 가능성도 있다.


어쨌거나 대부분의 자동차회사가 배터리 전기차와 수소 연료전지 전기차로의 전환을 선언했지만, 그 배경인 에너지 대전환이 선행되지 않으면 실효성이 없다.


KDI 공공정책대학원과 에너지경제연구원 등 공동연구진은 ‘RE100이 한국의 주요 수출산업에 미치는 영향’이라는 제목의 백서를 통해 RE100에 한국 기업들이 참여하지 않을 경우 반도체 수출액이 31% 감소하는 것으로 분석한 것도 세계적인 흐름을 보여 주는 대목이다. RE100은 생산 활동에 필요한 에너지를 100% 재생에너지로 조달한다는 자발적 캠페인이다.


전력 생산의 탈탄소화, 즉 에너지 대전환과 인프라 개발 등 구체적인 로드맵을 통해 전기차 시대로의 전환을 서둘러야 한다는 이야기가 나오는 이유다.


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