기아자동차의 전기차 콘셉트카 ‘이매진 바이 기아’.  제공 | 기아차

[스포츠서울 이상훈 기자] 매연을 내뿜지 않고 유지비용도 저렴하기 때문에 전기차를 선호하는 이들이 점차 늘고 있다. 여기에 소음과 진동이 적은 매끈한 전기차의 주행감은 운전의 피로도를 크게 줄여줘 주행거리가 많은 운전자일수록 전기차의 경제성과 장점을 눈여겨 볼 수밖에 없다.

전기차는 배터리에 저장된 전력으로 모터를 회전해 주행한다. 화석 연료를 연소시켜 구동 에너지를 얻는 내연기관차와 다른 부분이다. 따라서 전기차에는 기존 자동차에서 가장 중요한 요소였던 엔진과 변속기가 없다. 대신 구동모터, 감속기, 배터리, 온보드차저, 통합전력제어장치 등 전기 동력과 관련된 부품이 자리를 잡고 있다. 모두 배터리의 전력으로 모터를 구동하기 위한 부품들이다. 전기차의핵심 부품들에 대해 살펴보도록 하자.

전기차의 동력구조.  제공 | 현대차

구동모터는 전기 에너지를 운동 에너지로 전환해 바퀴를 굴린다. 이 때 주행 중에 발생하는 소음과 진동이 매우 적다. 그래서 전기차에 처음 탑승한 이들은 전기차 특유의 조용하고 안락한 승차감에 놀라곤 한다. 또한 전기차의 파워트레인은 엔진보다 크기가 작아 공간활용성을 높이는데 유리하다. 남는 공간을 실내 공간이나 짐 공간 확장에 활용할 수 있다.

감속기는 모터의 특성에 맞춰 동력을 바퀴에 더 효율적으로 전달하기 위해 고안된 일종의 변속기지만 변속기가 아닌 감속기라고 부르는 이유가 있다. 모터는 분당 회전수(RPM)가 내연기관 엔진보다 훨씬 높다. 회전수를 상황에 맞게 바꾸는 변속이 아니라 회전수를 하향 조정(감속)해야 한다. 감속기는 모터의 회전수를 필요한 수준으로 낮춰 전기차가 더 높은 회전력(토크)을 얻을 수 있도록 한다.

쏘울 부스터 EV는 64kWh 용량의 리튬이온 배터리를 탑재해 최대 386km를 달릴 수 있다.  제공 | 기아차

전기차의 배터리는 내연기관 자동차의 연료탱크에 해당한다. 전기차의 주행거리는 보통 배터리 용량에 따라 좌우된다. 그러나 배터리의 부피와 무게가 상당해 배터리 용량을 키우기가 그리 쉽지는 않다. 큰 배터리를 얹으면 실내와 트렁크 공간이 줄어들고 에너지 효율이 떨어진다. 따라서 전기차의 주행거리를 효율적으로 늘리기 위해서는 배터리의 에너지 밀도를 높여야 한다. 크기가 작고 가벼우면서 전기 에너지를 최대한 효율적으로 저장해야 한다. 기아자동차 쏘울 부스터 EV의 경우 64㎾h 용량의 리튬이온 배터리를 탑재해 최대 386㎞를 달릴 수 있다. 업계에서는 1~2년 안에 500㎞가량 주행할 수 있는 전기차 완성을 목표로 하고 있다.

GM이 새롭게 개발한 ‘얼티엄(Ultium)’ 배터리와 이를 동력원으로 하는 차세대 전기차 플랫폼. 가운데 노란 부분이 배터리 부다.  제공 | 한국지엠

온보드차저(이하 OBC)는 완속 충전을 하거나 휴대용 충전기로 가정용 플러그에 꽂아서 충전할 경우 차량에 입력된 교류 전원(AC)을 직류 전원(DC)으로 변환하는 장치다. 교류를 직류로 전환한다는 점에서 인버터와 비슷해 보이지만 OBC는 충전을 위한 장치이며 인버터는 차량 가속과 감속과 관련된 장치라는 점에서 그 구실이 다르다. 참고로 급속 충전은 직류를 이용한다.

통합전력제어장치(이하 EPCU)는 차량 내 전력을 제어하는 장치를 통합해 효율성을 높여주는 기능을 하며 인버터(Inverter), LDC(Low voltage DC-DC Converter), VCU(Vehicle Control Unit)로 구성된다. 인버터는 배터리의 직류 전원(DC)을 교류 전원(AC)으로 변환해 모터의 속도를 제어하는 장치다. 가속과 감속 명령을 담당하므로 전기차의 운전성을 높이는데 매우 중요하다. LDC는 전기차의 고전압 배터리의 전압을 저전압(12V)으로 변환해 전장 시스템에 전력을 공급하는 장치다. 고전압 배터리는 높은 전압을 사용하지만 자동차의 전장 시스템은 낮은 전압을 사용하기 때문에 이를 변환하는 장치가 반드시 필요하다. VCU는 차량 내 전력 제어기를 총괄하는 컨트롤 타워에 해당한다. 모터 제어, 회생제동 제어, 공조 부하 제어, 전장 부하 전원공급 제어 등 차량의 전력 제어와 관련된 대부분을 관장하는 매우 중요한 부품이다.

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