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[모빌리티 인사이트] 태양광으로 충전하며 달리는 자동차가 있다?

권명관 입력 2022. 05. 26. 13:30

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모빌리티(mobility). 최근 몇 년간 많이 들려오는 단어입니다. 한국어로 해석해보자면, ‘이동성’ 정도가 적당하겠네요. 그런데 말입니다. 어느 순간부터 자동차도 모빌리티, 킥보드도 모빌리티, 심지어 드론도 모빌리티라고 말합니다. 대체 기준이 뭘까요? 무슨 뜻인지조차 헷갈리는데, 아이러니하게도 지난 몇 년간 세계적으로 큰 성공을 거둔 스타 벤처 중 상당수는 모빌리티 기업이었습니다.

‘마치 유행어처럼 여기저기에서 쓰이고 있지만 도대체 무슨 뜻인지, 어디부터 어디까지 모빌리티라고 부르는지 도무지 모르겠다!’라는 분들을 위해 준비했습니다. [모빌리티 인사이트]를 통해 국내외에서 주목받는 다양한 모빌리티 기업과 서비스를 소개합니다. 우리에게 익숙한 차량호출 서비스부터 아직은 낯선 ‘마이크로 모빌리티’, ‘MaaS’, 모빌리티 산업의 꽃이라는 ‘자율 주행’ 등 모빌리티 인사이트가 국내외 사례 취합 분석해 어떤 의미를 담고 있는지 하나씩 알려 드립니다.

짧아진 봄, 길어진 여름, 지구는 위기를 맞고 있다

코로나19로 인한 사회적 거리두기 해제 후, 완연한 봄을 맞이하며 주말마다 많은 사람이 나들이를 나섰다는 소식을 접하셨을 텐데요. 필자도 지난 2주 동안 야외활동을 다녀왔습니다. 그런데 이상하게도 불과 한 주 사이에 피부로 느껴질 만큼 무척 더워졌더라고요. 낮 2시부터 워낙 더워져 시원한 에어컨을 틀어 놓은 카페에 들어가야만 했습니다. 그리고 어느정도 선선해진 뒤에야 밖으로 나왔었죠. 어느새 봄은 이대로 끝나버린 것은 아닌가 생각했습니다. 그러고보니 매년 지날 때마다 봄, 가을은 짧아지고, 여름, 겨울은 한없이 길어지는 기분이에요.

지난 5월 20일, 서울시가 발표한 자료에 따르면 최근 100년간 서울의 평균기온은 10.7℃에서 13℃로 2.3℃ 상승했습니다. 폭염일수는 2005년 5일이었지만, 2021년 18일로 약 4배 가까이 늘었났죠. 지금처럼 온실가스 배출을 지속한다면, 2071년에 이르면 폭염일수는 69일까지 증가할 것이라고 합니다. ‘기후변화’라는 말보다 ‘기후위기’라는 말이 더 어울리는 시대인 것 같습니다. 계속해서 상승하는 기온과 증가하는 폭염일수는 우리 지구가 얼마나 심각한 상태인지 쉽게 확인할 수 있는 지표죠. 온실가스 배출량을 감축하고, 환경을 보호하기 위해서 우리 모두 노력해야 하는 이유입니다.

2050 서울시 기후행동계획, 출처: 서울특별시

여름은 6월부터 시작이라는데…, 5월 들어 ‘벌써 여름인가?’라고 생각할 만큼 더운 것 같습니다.

맞습니다. 불과 일주일 전만 해도 나들이 가기 딱 좋은 날씨라고 생각했는데 말이죠. 기후변화의 영향이 큰 것 같습니다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 지난 3월 21일부터 4월 4일까지 제56차 총회를 열고, 인류의 지속가능 성장 및 지구 생물 멸종을 막기 위해서 2030년까지 전 세계 온실가스 배출량을 2019년 대비 43% 이상 감축해야 한다는 ‘IPCC 제6차 평가보고서’를 발표했습니다. 보고서에 따르면, 각 국에서 현재까지 시행하는 정책을 변화하지 않는다면, 2100년 지구 평균 기온은 산업화 이전과 비교해 3.2도 상승할 전망입니다.

‘겨우 3.2도?’라고 생각할 수도 있습니다. 하지만, 지구 평균 기온은 단 1도만 상승해도 엄청난 위기를 초래합니다. 지구 평균 기온은 1도씩 상승할 때마다 멸종 위기에 처하는 생물 종 수는 10%씩 증가한다죠. 게다가 해수면 높이 상승으로 태평양에 위치한 대부분의 섬나라는 바다에 잠기고, 가뭄 지속으로 농경지 규모도 축소해 식량부족 문제로 이어질 수 있습니다. 다양한 문제가 연쇄적으로 발생하는 것이죠. 결국 많은 나라가 식량 부족 문제로 전쟁까지 일어날 수 있다는 의견도 있습니다.

인류가 대응하기 어려운 새로운 바이러스의 등장도 예상할 수 있습니다. 지난 2년간 전 세계는 코로나19 바이러스의 공포는 겪었죠. 아직 끝나지도 않은 상황입니다. 모든 인류가 코로나19 바이러스에 대항하기 위해 노력하고 있죠. 코로나19 바이러스의 시작 원인에 대해 여러 의견을 내고 있는 상황에서, 많은 사람이 기후변화 때문에 바이러스 확산 속도가 빨라진다고 동의합니다. 전 세계 바이러스 전문가들이 지구 기온 상승으로 사람에게 유해한 곤충과 병원균, 동물 등의 생존력이 강해지고, 이로 인해 인류가 감당해야 할 바이러스 수 역시 기하급수적으로 증가할 수 있다고 경고하죠.

출처: 픽사베이

대부분의 국가가 내연기관 자동차를 전기자동차로 전환하기 위해 노력하는 등 여러 정책과 제도를 마련하며 탄소중립 달성을 위해 노력하지 않나요?

그렇습니다. 여러 국가가 탄소중립을 실현하기 위해 노력하고 있죠. 유럽연합(EU)은 2050년을 목표로 탄소중립 정책을 선언했고, 이를 위해 여러 유럽 국가가 친환경 자동차 전환 정책을 지속적으로 발표하며 정비하고 있습니다. 전 세계적으로 대부분의 친환경 자동차는 전기에 기반을 두고 있는데요. 다만, 전기를 사용한다고 무조건 친환경이라고 할 수는 없는 상황입니다. 전 세계에서 화석연료를 사용해 전기를 생산하는 비중은 63.3% 이상이기 때문이죠.

출처: 픽사베이

전기 생산을 위해 화석연료를 사용하는, 기존 방식부터 바꿔야겠네요.

맞습니다. 앞으로 친환경 전기 생산을 발전시켜 하는 이유죠. 그런데 날은 더워지고, 쏟아지는 햇빛을 보고 있자니 이런 생각이 듭니다. 여름이 길어지고 지구온난화 등의 원인으로 늘어나는 일조량을 활용해, 태양광 전력 발전 방식을 채택해 자동차를 움직이면 어떨까요?

현재 시범적으로 태양광을 활용해 전기를 생산하고, 전기자동차를 충전하는 충전소를 운영하고 있습니다. 여기서 한단계 더 나아가 자동차에 직접 태양광 패널을 설치해 바로 충전하는 것이죠.

글로벌 시장조사 기관 ‘Allied Market Research’에 따르면, 태양광 자동차 시장규모는 2023년 3억 2,950만 달러(한화 약 4,165억 8,685만 원)로 달합니다. 그리고 2030년까지 매년 43.3% 수준으로 성장해 40억 8,760만 달러(한화 약 5조 1,679억 원)로 늘어날 것으로 전망하죠. 향후 태양광 등 새로운 대체 친환경 에너지를 활용한 자동차 시장 규모는 지속적으로 성장할 전망입니다.

출처: 픽사베이

태양광 패널로 전기차를 충전하는데 큰 문제는 없을까요?

아직 태양광 패널로 움직이는 전기차에 대한 우려나 부정적인 시선은 존재합니다.

하지만, 이런 걱정은 처음 전기차 등장에도 있었습니다. 자동차 업계는 전기차에 대해 충전소 수, 충전 속도, 안전성 등 발생할 수 있는 문제점들을 고민했습니다. 특히, 일본의 도요타와 혼다는 전 세계에서 가장 느리게 전기차 전환을 선언하는 등 전기차에 대해 부정적으로 생각했죠. 하지만, 여러 연구기관과 자동차 기업의 지속적인 기술 개발을 통해 한번 충전하면 수백km 이상 주행할 수 있는 전기차가 등장하고 잇습니다. 결국 전기차를 포함한 친환경 자동차 시장은 빠른 속도로 성장했죠.

전기차 성장과 함께 태양광 전기차에 대한 관심은 높아지고 있습니다. 미국은 자국의 친환경 재생에너지 정책 기조에 따라 태양광 패널 시장을 주목하고 있는데요. 테슬라가 지난 2016년 태양광 산업 관련 기업 ‘솔라시티’를 인수하는 등 태양광 에너지를 활용하는 전기차 시장 진출을 선언했었죠. 다만, 낮은 에너지 효율 등의 이유로 지난 2018년 태양광 패널을 장착한 자동차 개발을 포기했었지만…, 지난 2021년 SNS를 통해 태양광 자동차 시장 재진출 가능성을 시사했습니다.

미국의 태양광 자동차 스타트업 앱테라는 100% 태양광 에너지로 주행할 수 있는 양산형 태양광 전기차 출시를 예고하며 시장의 관심을 받았습니다. 자동차 지붕에 장착한 태양광 패널로 충전한 전기를 이용해 하루 최대 1,000마일(약 1,600km)까지 주행할 수 있다고 발표했죠.

독일의 소노모터스, 호주의 EVX 벤처스, 중국의 하너지 등 다양한 업체가 태양광 자동차 시장을 선점하기 위해 노력하고 있습니다. 향후 시장의 성장 가능성은 더욱 높아지고 경쟁은 심화될 전망이죠.

출처: 앱테라 홈페이지

생각보다 여러 업체가 태양광 자동차 시장을 선점하기 위해 노력하고 있네요. 최근 시장에서 주목받는 업체가 있나요?

네덜란드에 본사를 둔 태양광 전기차 제조사 ‘라이트이어(Lightyear)’를 소개하고 싶습니다. 호주에서 2년마다 태양광 자동차 대회 ‘브리지스톤월드솔라챌린지’를 열고 있는데요. 이 대회에서 우승했던 네덜란드 아인트호벤팀의 엔지니어 5명이 설립한 업체입니다. 지난 2016년 창업해 2019년 1세대 태양광 자동차 모델 ‘라이트이어 원(Lightyear One)’을 공개했습니다.

라이트이어 원은 자동차 후드부터 천장까지 약 1,000개의 태양광 패널을 빼곡하게 탑재하고 있습니다. 총 5제곱미터 넓이의 태양광 패널을 통해 전기를 생산하죠. 주행 시 발생하는 전력은 km당 83Wh로 현재 시장에 출시된 타 전기차 모델들과 비교해 에너지 효율도 약 2~3배 가량 높습니다. 또한, 국제표준배출가스시험방식(WLTP) 기준 1회 충전 시 약 725km를 주행할 수 있어 현재 판매되고 있는 일반적인 전기차 성능과 비교해 충분한 경쟁력을 지니고 있죠.

라이트이어 원은 태양광 패널을 통해 1시간 충전하면, 약 12km를 주행할 수 있습니다. 하루 평균 약 5시간~7시간 태양광 패널로 충번할 경우, 60km~84km를 주행할 수 있죠.

라이트이어 원의 상부 모습. 출처: 라이트이어 홈페이지

라이트이어 원은 전기에너지를 바로 바퀴로 전달해 효율을 높일 수 있는 인휠모터 시스템을 장착했습니다. 인휠모터는 서스펜션과 조향장치, 구동모터를 각 바퀴 안에 넣은 시스템이죠. 또한, 주행할 때 공기로부터 받는 저항력(항력계수)을 최소화하는 곡선형 디자인을 채택해 배터리 효율을 높이였습니다. 다만, 가격이 문제입니다. 라이트이어 원 가격은 약 14만 9,000유로(한화 약2억 177만 원)로 알려져 있죠. 확실히 부담되는 가격입니다.

라이트이어 원 개념도, 출처: 라이트이어 홈페이지

지난 2021년 초, 라이트이어는 약 1억 1,000만 달러(한화 약 1,391억 원) 규모의 투자를 유치했습니다. 아직 새로운 모델의 자세한 내용을 공개하지 않았지만, 이번 투자를 바탕으로 보다 저렴한 ‘라이트이어 투(Lightyear Two)’ 모델을 출시하겠다고 밝혔어요. 라이트이어 투는 북미와 유럽 시장에서 약 3만 4,000달러(한화 약 4,300만 원) 수준으로 출시할 예정이라고 합니다.

라이트이어 원, 출처: 라이트이어 홈페이지

전 세계 여러 업체가 태양광 등 친환경 에너지에 관심을 보이는 것 같습니다. 국내 상황은 어떤가요?

국내에도 여러 업체가 친환경 에너지에 투자하고 있습니다. 라이트이어 원과 같은 태양광 기술을 접목한 자동차를 이미 출시한 업체도 있죠.

현대자동차는 LG전자와 협력해 솔라루프 기술을 개발했습니다. 현대자동차 라인업 중 제네시스 G80과 아이오닉5에 솔라루프를 탑재할 수 있는 옵션을 제공했죠. G80 전기차 모델은 솔라루프를 통해 하루 평균 730Wh의 전력을 충전해 약 3.15km를, 아이오닉5는 약 4.109km를 주행할 수 있습니다.

현재 현대자동차는 1세대 실리콘형 솔라루프, 2세대 반투명 솔라루프, 3세대 차체형 경량 솔라리드 등 총 3가지 형태의 솔라 시스템을 개발하고 있는데요. 아직 에너지 효율은 금전적인 부분을 고려해봤을 때 경쟁력은 미비한 수준입니다. 다만, 지속적으로 개발 중인 상황이니, 국내에도 멀지 않은 시기에 태양광 에너지 시스템을 탑재한 전기차를 기대해 볼 수 있겠습니다.

현대자동차그룹의 솔라시스템, 출처: 현대자동차차그룹 홈페이지

한화그룹은 지난 2022년 5월 24일, 2026년까지 향후 5년간 에너지, 탄소중립, 방산 및 우주항공 등 미래산업분야에 37조 6,000억 원을 투자한다고 밝혔습니다. 특히, 태양광, 풍력 등 친환경 에너지 분야에 약 4조 2,000억 원을 투자할 계획을 밝혔는데요. 미래에 한국이 높은 효율의 태양광 관련 제품을 생산할 수 있는 ‘글로벌 핵심 기지’로 성장시킨다는 계획을 함께 제시했습니다.

이처럼 국내 기업들도 친환경 에너지 분야에 관심을 보이며, 막대한 규모의 투자를 지속할 예정입니다.

국내 업체도 해외 업체와 경쟁하기 위해 많은 노력을 기울이고 있었네요. 앞으로 태양광 자동차 상용화를 위해 극복해야 할 과제는 무엇일까요?

자동차와 접목한 친환경 에너지 산업은 고려해야 할 부분이 많습니다.

태양광 자동차는 일조량이 무척 중요합니다. 우리나라의 지난 10년 동안 연 평균 일조시간은 약 5시간 30분 정도입니다. 중단기 거리를 주행하기에 부족하지 않은 시간이죠. 하지만, 지하에 차를 주차하는 아파트나 빌딩이 많은 우리나라의 환경을 고려해야 합니다. 태양을 직접 받을 수 있는 환경이 부족하는 뜻이죠.

태양 전지판 자체의 문제도 해결해야 합니다. 현재 일반적으로 사용하는 태양열 전지판의 최고 광전 효율은 20~35% 수준입니다. 때문에 태양광 자동차에 충분한 동력을 공급하기 위해서 태양광 전지판을 많이 탑재해야 하죠. 문제는 여기서 발생합니다. 태양광 전지판은 아직 비싸고, 무게도 무겁습니다. 결국 자동차가 무거워진다는 뜻이죠. 상대적으로 가벼운 태양광 필름을 탑재하는 방법도 있습니다만, 광전 효율은 떨어집니다. 즉, 좀 더 가볍고 광전 효율을 높인 태양광 전지를 개발해야 한다는 뜻이죠.

그러나 휘발유, 경유 등 화석연료와 달리 태양광 에너지는 영구적이고 친환경 에너지라는 사실에 주목해야 합니다. 탄소중립 실현을 위한 이상적인 에너지원이죠. 또한, 자동차 유지비도 기존 내연기관 자동차 대비 낮습니다. 이런 점을 고려해 앞으로 태양광 자동차의 문제점을 극복할 수 있는 방안을 우선적으로 연구하고, 제도적으로 적극적인 지원을 약속해야 합니다. 친환경 자동차의 등장은 보다 빠른 탄소중립 달성과 이어지지 않을까요?

글 / 한국인사이트연구소 김아람 책임연구원

한국인사이트연구소는 시장 환경과 기술, 정책, 소비자 측면에서 체계적인 방법론과 경험을 통해 다양한 민간기업과 공공에 필요한 인사이트를 제공하는 컨설팅 전문 기업이다. 모빌리티 사업의 가능성을 파악하고, 모빌리티 DB 구축 및 고도화, 자동차 서비스 신사업 발굴, 자율주행 자동차 동향 연구 등 모빌리티 산업을 다각도로 연구하고 있다. 지난 2020년 ‘모빌리티 인사이트 데이’라는 전문 컨퍼런스를 개최한 것을 시작으로 모빌리티 전문 리서치를 강화하고 있으며, 모빌리티 분야의 정보를 제공하는 웹사이트 ‘모빌리티 인사이트’를 운영하고 있다.

정리 / IT동아 권명관(tornadosn@itdonga.com)

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