전기차의 엔진, 특징, 장단점, 미래에 대해 알아보자.

 

안녕하세요, 씩씩이입니다!!

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  전 세계적으로 현재 대기오염과 전쟁 중입니다. 세계보건기구(WHO)가 추산한 대기오염으로 인한 연간 사망자는 약 800만 명(2016년 기준)이라고 합니다. 연구조사에 의하면, 조기 사망의 대부분은 초미세먼지(PM2.5)가 원인이라고 합니다.

  따라서 초미세먼지와 대기오염 저감을 위해서는 화석연료를 태양광, 풍력 등의 재생가능에너지로 빠르게 대체하여한다고 강조하고 있습니다. 재생가능에너지로의 전환은 대기오염에 따른 사망자를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기후변화 대응에도 효과적이라는 의견이 있습니다.

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  그 중에서도 여러 국가들이 대기오염 저감을 위해 선택한 방법 중 가장 활발하게 도입하고 있는 것이 자동차와 관련된 규제입니다. 호흡기에 가장 큰 영향을 미치는 도로 교통 변화를 촉구하고 있습니다. 그 대표적인 예가 가솔린, 디젤의 퇴출로 인한 전기차의 등장입니다.

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  전기차에 대해 알아보고자 합니다.

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출처: https://jmagazine.joins.com/monthly/view/331010

 

전기차의 엔진

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  전기차는 내부 연소 엔진을 사용하는 일반적인 자동차와는 다른 원리로 동작합니다. 전기차는 전기 모터를 사용하여 움직이며, 이러한 모터는 전기 에너지를 기계적인 운동으로 변환하는 장치를 가지고 있습니다. 내부 연소 엔진이 아닌 전기 모터를 사용하므로 배출 가스가 없고, 에너지 효율성이 뛰어나며 소음도 적습니다. 전기차의 주요 구성 요소와 동작 원리를 나열해 보겠습니다.

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1. 전기 모터 (Electric Motor) : 전기차의 주요 동력원으로, 전기 에너지를 기계적인 운동으로 변환하는 것입니다. 이 모터는 배터리로부터 전류를 공급받아 회전하며, 그 회전 운동을 바퀴에 전달하여 차량을 움직일 수 있습니다.
2. 배터리 (Battery) : 전기차는 대개 리튬 이온 배터리를 사용 합하며, 이 배터리는 전기 에너지를 저장하고 모터에 전달하는 역할을 주로 합니다. 배터리의 성능은 주행 거리, 가속력 등에 영향을 줍니다.
3. 인버터 (Inverter) : 배터리로부터 전류를 받은 전기 모터에 정확한 전압과 주파수의 전력을 공급해 주는 장치가 인버터입니다. 모터의 속도와 토크를 제어하며, 모터의 효율성을 극대화하는 장치입니다.
4. 충전 장치 (Charger) : 전기차를 충전하기 위한 장치로, 일반 가정용 전기 콘센트나 전기차 전용 충전기를 사용하여 배터리를 충전할 수 있습니다.
5. 제어 시스템 (Control System) : 전기차의 여러 구성 요소를 효율적으로 제어하고 모니터링하기 위한 시스템입니다. 속도 제어, 에너지 관리, 브레이크 등의 기능을 포함합니다.
6. 회생 브레이킹 (Regenerative Braking) : 전기차는 주행 중에 속도를 줄일 때 에너지를 회수하는 회생 브레이킹 시스템을 사용합니다. 브레이크를 밟을 때 모터가 전력을 생성하여 배터리에 저장하므로, 주행 거리를 늘리는데 도움을 줄 수 있습니다.

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  전기차의 엔진 없이도 강력한 성능과 환경 친화성을 제공하는데, 이는 전기 모터의 효율성과 신기술의 발전으로 이루어졌습니다. 이러한 기술의 진보와 인프라 구축으로 전기차는 지속적으로 발전하며 세계적으로 주목을 끌 것입니다.

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전기차의 구동 방식

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  전기차는 주로 두 가지 주요 구동 방식을 이용합니다. 이러한 방식들은 차량의 성능, 주행 거리, 충전 시간 등에 영향을 미칠 수 있습니다. 두 가지 구동 방식에 대해 정리해 보겠습니다.

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1. 전기 자율 구동 (Battery Electric Vehicle, BEV) : 이 구동 방식의 전기차는 오로지 배터리에 저장된 전기 에너지를 사용하여 움직이는 방식입니다. 내부 연소 엔진이 없고, 전기 모터만이 주행을 제어합니다. 주로 도심이나 근교 주행에 적합하며, 환경 친화성이 높고 배출 가스가 없어서 대기오염을 줄이는데 도움을 줍니다. 주행 거리는 배터리의 용량과 성능에 따라 달라지며, 리튬 이온 배터리 등의 발전된 배터리 기술로 인해 연속 주행 거리가 향상되고 충전 시간이 단축되는 효과를 보여주고 있습니다.
2. 전기 자동 보조 구동 (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) : PHEV는 내부 연소 엔진과 전기 모터를 모두 가지고 있는 방식입니다. 흔히 하이브리드라고 합니다. 이 차량은 배터리로도 주행이 가능하며, 내부 연소 엔진이나 발전기를 통해 배터리를 충전할 수 있습니다. 전기 모터와 내부 연소 엔진 간에 전환할 수 있으므로, 전기차처럼 전기만으로 주행하거나 연료를 사용하여 주행할 수 있는 방식입니다. 일반적으로 순수 전기차보다는 주행 거리가 짧을 수 있지만, 내부 연소 엔진이 있어서 긴 주행 거리나 빠른 충전 없이도 더 넓은 주행 범위를 확보할 수 있어 효율적입니다.

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  이 두 가지 구동 방식은 차량 소유자의 운전 스타일, 주행 패턴, 충전 인프라, 환경 요건에 따라 선택하면 됩니다. 전기차의 발전으로 인해 이러한 구동 방식들은 계속 발전하고 더욱 다양한 옵션을 제공할 것입니다.

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전기차의 장단점

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  전기차의 장단점은 다음과 같습니다. 이러한 장단점은 차량의 성능, 환경 친화성, 경제적인 측면 등을 주로 나누었습니다.

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* 장점 *

1. 환경 친화적 : 전기차는 배출 가스가 없으며, 내부 연소 엔진을 사용하지 않기 때문에 대기 중 오염 물질을 줄일 수 있습니다. 이로써 대기 환경 개선과 기후 변화에 대한 영향을 분명하게 감소시킬 것입니다.
2. 에너지 효율성 : 전기 모터의 에너지 변환 효율이 높아, 연료 소비가 효율적입니다. 특히 도심 주행이나 정지-출발 상황에서 스포츠카만큼의 뛰어난 성능을 보입니다.
3. 저비용 운전 : 전기차는 전기로 구동되기 때문에 연료 비용이 일반적인 내연 엔진 차량에 비해 저렴하며, 엔진 내부 부품의 수가 적어서 정비 및 수리 비용도 낮을 수도 있습니다.
4. 정책 혜택 : 전기차 구매 시 보조금, 세제 혜택, 주차 우대 등을 통해 혜택을 제공받을 수 있습니다.

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* 단점 *

1. 충전 인프라 부족 : 전기차의 주행 거리는 배터리 용량에 따라 많은 제한이 있습니다. 하지만 아직 대한민국에서의 전기차 충전 인프라가 많이 부족한 실태입니다.
2. 충전 시간 : 전기차를 완전히 충전하기 위한 시간은 내연 엔진 차량에 비해 오래 걸리는 편입니다. 급속 충전 인프라도 점차 늘어나고 개발 중이지만, 아직까지는 불편함이 있습니다.
3. 주행 거리 제한 : 현재까지는 장거리 여행이나 긴 주행을 할 때 주행 거리의 제한이 있을 수 있습니다. (하이브리드 형태인 PHEV는 내연 엔진의 지원으로 더욱 긴 주행거리를 탈 수 있습니다.)
4. 비용 : 전기차 모델의 초기 구매 비용이 비싼 편입니다. 하지만 정부의 혜택, 연료 절약 등을 고려하면 장기적으로는 비용 절감 혜택을 받을 수 있습니다.

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전기차의 위험성

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  전기차는 환경 친화적이고 혁신적인 기술로 인해 많은 장점을 가지고 있지만, 아직까지는 일부 위험 요소도 존재합니다. 앞으로 이러한 위험성에 중점을 두고 발전을 해야 할 것이라 생각합니다.

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1. 배터리 화재 및 안전성 : 전기차의 주요 에너지 저장 장치인 리튬 이온 배터리는 고온, 고압 등 화재 위험 요소가 많습니다. 충돌이나 손상으로 인해 배터리에 손상이 생길 경우 화재가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 안전장치와 절차가 필요하고, 운전자는 이를 필히 숙지해야 합니다.
2. 충전 인프라 사용 위험 : 전기차를 충전할 때 정확한 방법을 따라야 합니다. 잘못된 충전 방식이나 부적절한 충전기 사용은 화재, 감전, 배터리 손상 등의 위험이 발생할 수 있습니다.
3. 고전압 시스템 : 전기차는 고전압 시스템을 사용하므로 사고나 수리 과정에서 전기 충격의 위험이 발생할 수 있습니다. 전문가가 아닌 경우에는 전기 시스템에 손을 대지 않아야 합니다.
4. 신뢰성 및 배터리 수명 : 일부 전기차 모델의 배터리 수명과 신뢰성에 관한 문제가 있습니다. 배터리의 성능 저하나 고장이 발생할 경우, 수리 및 교체 비용이 크게 발생할 수 있습니다.
5. 환경 영향 : 리튬 이온 배터리 생산과 폐기에 따른 환경 영향도 있습니다. 전기차가 마냥 환경에 좋은 영향만을 주는 것은 아닙니다. 배터리 제조에는 화석 연료 사용과 광산 개방 등의 환경적인 문제도 해결해야 합니다.

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  이러한 위험성에 대한 대비를 위해서는 전기차를 안전하게 사용하기 위한 지침과 규정을 숙지하고, 충전 시스템 및 배터리 관리에 주의가 필요합니다. 또한, 관련 기술의 발전과 지속적인 안전 검토가 이루어졌으면 합니다. 이를 토대로 더 나은 전기차 시대를 맞이했으면 하는 바람입니다.

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