Why EVs won’t replace hybrid cars anytime soon

전기차와 공존하게 될 하이브리드 자동차

플러그인 하이브리드차는 여전히 탄소를 배출하지만 기후변화에 미치는 영향을 어느 정도 줄일 수 있다. 일본의 자동차 제조업체 토요타는 모든 차량들이 전기차로 바로 교체되지는 않을 것이며, 전기차와 하이브리드 자동차가 공존하는 시기가 당분간 이어질 것으로 확신한다.

우리에게 익숙한 휘발유, 경유, 가스 등을 연료로 사용하는 내연기관 차량의 시대가 곧 막을 내린다. 

2015년 파리 기후변화 협약에서는 지구의 온도 상승 폭을 1.5도로 제한하기 위해 2050년을 온실가스를 전혀 배출하지 않는 첫 번째 마감 연도로 설정했다. 화석연료를 사용하는 내연기관 차량들이 2050년까지 도로에서 완전히 사라져야 한다는 의미다. 일반적인 차량의 수명은 15년에서 20년 사이므로, 2050년에 온실가스 배출이 전혀 없는 상태가 되려면 2035년경부터 내연기관 차량의 제조가 중지되어야 한다.

시대의 변화를 예상한 제너럴 모터스(GM), 볼보(Volvo) 등 주요 자동차 제조사들은 2035년까지 모든 신규 생산분을 전기차로 전환하겠다고 밝혔다. 그러나 모든 제조사들의 생각이 같진 않다.

특히 세계적인 자동차 제조사 토요타(Toyota)는 전기차에만 집중하지 않고 수소연료 전지차를 비롯한 다양한 선택지를 소비자들에게 제공하겠다고 밝혔다. 토요타 대변인도 회사가 특정 유형의 자동차 판매를 증가시키는 방법보다 탄소 배출 저감 자체에 초점을 맞추고 있다고 말했다.

토요타는 소형 배터리를 탑재해 짧은 거리를 전기 모터로 주행할 수 있는 플러그인 하이브리드차(PHEV)를 비롯해 새로운 하이브리드 모델들을 선보이고 있다. 지난 11월에는 플러그인 하이브리드 모델인 2023년형 프리우스 프라임(Prius Prime)을 내놓았다.

그러나 일부 환경 단체들은 토요타의 느릿한 변화를 비판하고 있다. 이 단체들은 탄소 배출을 없애려면 순수 전기차가 필요하며 변화의 속도는 빠를수록 좋다고 주장한다.

토요타의 CEO 아키오 도요타(Akio Toyoda)는 최근 인터뷰를 통해 자동차 산업에서 화석연료를 완전히 배제하기는 쉽지 않다고 의견을 제기했다. 2030년까지 신차 판매량의 50%를 전기차로 전환하겠다는 미국의 목표를 “어려운 요구(tough ask)”라고 말했다. 토요타는 2030년까지 350만 대(또는 연간 판매량의 35%)의 전기차를 판매할 계획이다. 토요타는 하이브리드차가 소비자들이 원하는 합리성을 제공하면서 탄소 배출 저감에 핵심적인 역할을 할 수 있다는 입장이다.

하이브리드차의 종류

하이브리드차에는 2가지 종류가 있다. 전통적인 하이브리드차는 감속할 때 발생하는 제동력을 전기 에너지로 변환해 차 내부에 탑재된 소형 배터리를 충전하고 그 힘으로 내연기관 엔진을 보조한다. 전기 동력으로는 몇 마일 정도밖에 주행할 수 없고 속도도 느리다. 여기서 배터리는 연비를 높여주고 엔진이 순간적으로 낼 수 있는 힘, 토크를 추가로 더해주는 역할을 한다. 토요타의 기존 프리우스가 대중적으로 잘 알려진 전통적인 하이브리드 모델이다.

반면 플러그인 하이브리드차는 전통적인 하이브리드차보다 약 10배 큰 배터리를 탑재하고 배터리에 전선을 연결해 충전할 수 있다. 보통 25마일에서 50마일(약 40km에서 80km)까지 전기 동력만으로 주행하며, 충전 량이 소진되면 전기 모터에서 내연기관 엔진으로 주행모드를 전환한다. 토요타가 2012년 첫선을 보인 프리우스 프라임이 대표적인 플러그인 하이브리드 모델이다.

최근 몇 년간 전기차의 판매량이 급증했지만, 미국에서는 아직도 전통적인 하이브리드차가 전기차 또는 플러그인 하이브리드차보다 훨씬 인기가 좋다.

<미국의 전기차 및 하이브리드차 판매 추이>

출처: Bureau of Transportation Statistics Get the data Created with Datawrapper

하이브리드차가 기후변화에 시사하는 바는 명확하다. 동일한 모델을 기준으로 내연기관 엔진을 하이브리드로 변환하면 주행 중 탄소 배출량을 약 20% 줄일 수 있다.

그렇다면 플러그인 하이브리드차와 전기차는 탄소 배출량을 더 크게 줄여야 한다. 이 차들이 기후 변화에 더 도움이 되는지 확실하게 밝힐 필요가 있다. 국제 청정 교통 위원회(ICCT)의 연구원 게오르그 비커(Georg Bieker)는 운전자의 주행 및 충전 방식에 따라 결과가 달라질 수 있다고 말했다.

누구나 알고 있겠지만 전기차는 내연기관 차량보다 제품 수명 주기에서 탄소 배출량이 적다. 전기차 탄소 배출의 상당량은 차의 제조, 특히 배터리 제조 과정에서 나온다. 배터리 충전에 사용되는 전력의 공급원이 무엇인지에 따라서도 탄소 배출량은 달라진다.

미국에서 판매되는 내연기관 차량들을 전기차로 변환하면 제품 수명 주기 탄소 배출량이 60%에서 68%까지 줄어든다. 유럽의 경우 66%에서 69%로 저감 비율이 높다. 반면 오염도가 높은 석탄 연료를 주요 전력 공급원으로 사용하는 중국은 37%에서 45% 정도로 저감 비율이 떨어지는 편이다.

재생 에너지를 더 사용하고 석탄 등 화석 연료의 사용을 줄이는 방향으로 전력 생산 방식을 변화하면 전기차와 기존 내연기관 차량 간의 격차를 벌릴 수 있다. 이대로 추세가 이어진다면 2030년 중국 전기차들의 탄소 배출량 저감 비율은 현재 45%에서 64%로 상승할 것으로 전망된다.

한편 플러그인 하이브리드차의 경우 미국 기준 최대 46%까지 탄소 배출량을 줄일 수 있는 것으로 나타났다.

<내연기관 차량 대비 플러그인 하이브리드차 및 전기차의 탄소 배출 저감 효과>

전기차플러그인 하이브리드차
미국60-68%42-46%
유럽66-69%25-27%
중국37-45%6-12%
출처: International Council on Clean Transportation Get the data Created with Datawrapper

비커는 미국과 다른 국가들 사이 플러그인 하이브리드차의 효과가 다른 이유로 주행 방식의 차이를 들었다. 미국의 내연기관 차량은 연료를 더 많이 사용하기 때문에 전기 동력으로 전환하면 큰 차이가 생긴다.

운전자의 주행 및 충전 방식은 플러그인 하이브리드차를 둘러싼 논쟁의 핵심이다. 개인의 방식에 따라 플러그인 하이브리드차가 기후변화에 미치는 영향이 달라진다. 이상적인 경우 전기 동력만으로 주행 거리의 대부분을 채울 수 있다. 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)의 에너지 및 환경 분야 애널리스트 데이비드 고호키(David Gohlke)는 요즘 출시되는 플러그인 하이브리드차들의 전기 주행거리는 보통 30마일에서 50마일(약 48km에서 80km)로 대다수 일반인들의 출퇴근에 충분한 거리라고 설명했다.

고호키는 “1년 중 9개월 동안 플러그인 하이브리드차를 전기차처럼 사용하고 있다”고 밝혔다. 고호키는 매일 집에 도착하면 차에 전선을 연결해 충전하는데 밤새 충전하면 다음날 출퇴근에 부족하지 않게 사용할 수 있다. 온도가 떨어지는 겨울에는 전기 주행거리가 줄어들기 때문에 휘발유를 좀 더 사용하는 편이라고 덧붙였다.

플러그인 하이브리드 자동차의 운전자들은 개인마다 다른 충전 방식을 가지고 있다. ICCT의 경차 분야 책임자 지페이 양(Zifei Yang)은 “규제 기관이 충전 방식을 추정한 수치와 운전자들의 실제 사용 결과에 큰 차이가 있다”라고 말했다. 유럽연합(EU)은 플러그인 하이브리드 운전자가 전기 동력을 사용하는 비율을 약 70%에서 85% 정도로 추정했지만, 한 설문조사에 따르면 실제로는 45%에서 50% 정도로 훨씬 낮게 나타났다. 미국 운전자들의 충전 방식도 이 결과에서 크게 벗어나지 않았다.

향후 전망

미국은 최근 통과된 인플레이션 감축법(IRA)을 기준으로 일정 가격 및 미국 영토 내에서 제조 조건을 충족하는 플러그인 하이브리드차와 전기차에 새로운 세액 공제를 적용한다.

그러나 다른 국가의 정책은 플러그인 하이브리드차보다 전기차에 더 초점을 맞춘다. 독일과 같은 일부 유럽 국가들은 플러그인 하이브리드차에 적용되는 보조금을 단계적으로 폐지하기 시작했다. 지피 양은 중국에서도 플러그인 하이브리드차에 적용되는 보조금의 수준은 전기차에 비해서 낮으며, 그나마 보조금을 받기 위해서는 최소 50마일(약 80km)의 전기 주행거리가 요구된다고 말했다.

국가별로 다양한 정책은 다양한 소비 행태를 반영한다. 특히 많은 미국인들은 아직도 전기차 구매를 꺼리고 있다.

미국 국립 재생에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 연구원 마크 싱어(Mark Singer)는 미국인들이 전기차를 피하는 이유로 주행거리에 대한 걱정과 충전소의 낮은 접근성을 들었다. 이 두 가지 이유로 일부 소비자들이 전기차보다 플러그인 하이브리드차를 더 선호하게 된 것이다.

2021년 말 기준으로 미국 전역에는 약 6,000개의 급속 전기 충전소가 있고 약 50,000개의 장소는 전기차 충전기를 보유하고 있다. 반면 내연 기관용 주유소는 약 150,000개에 달한다. 미국인들이 장거리 이동에 주로 이용하는 주간 고속도로에는 전기차 충전소의 단 6%만이 위치해 있다. 많은 운전자들이 충전소 접근에 어려움을 호소할 수밖에 없는 상황이다.

오늘날의 운전자들, 특히 시골에 거주하는 경우 급속 충전소 사이 수백 마일을 이동해야 하는 경우도 생길 수 있다. 그러나 상황이 빠르게 변하고 있다. 미국 내 전기차 충전소 개수는 최근 몇 년 사이 2배로 늘었고 전기차 충전 네트워크의 확장을 위해 새로운 연방 기금이 마련될 예정이다.

내연기관 엔진에서 전기 모터로의 전환은 원활히 진행되는 중이다. 전기차 판매량은 지속적으로 증가해 2022년 세계 신차 판매량의 10%를 차지했다. 물론 모든 국가가 같은 상황은 아니다. 중국에서 전기차 판매 비중은 신차 판매량의 19%를 차지하며 세계 평균치의 2배에 달했으나 미국은 5.5%에 그쳤다.

유럽연합은 2035년부터 플러그인 하이브리드차를 포함해 화석연료를 사용하는 모든 차의 판매를 금지한다. 미국 캘리포니아주와 뉴욕 주도 2035년부터 유럽연합과 유사한 금지 규정을 시행하지만 일부 플러그인 하이브리드차의 판매는 허용할 방침이다.

탈(脫) 탄소화를 위한 운송의 전환이 모든 곳에서 같은 방식으로 이루어질 수는 없다. 플러그인 하이브리드차가 이 전환에 부합할 수 있을지, 특히 곧 이루어질 엄격한 판매 규제를 무사히 통과할 수 있을지는 두고 볼 일이다.

하이브리드차의 탄소 배출 저감 효과가 장대한 기후변화 목표를 달성하기에는 부족한 수준일지도 모른다. 그렇지만 가까운 미래에는 여전히 의지할 만하다. 예를 들어 토요타는 플러그인 하이브리드차와 전통적인 하이브리드차를 소비자들이 기꺼이 선택하리라 장담하고 있다. 세계 굴지의 자동차 제조사인 이 회사가 차를 어떻게 판매하는지 모를 리가 없지 않은가.

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