2024. 2. 12. 15:00ㆍMobility +/Tech Basics
BEV, FCEV, PHEV, ICE...파워트레인에 따라 자동차를 구분하는 방법
우리가 자동차를 구매할 때 가장 어려운 점은 전문 용어가 많다는 점입니다. 어느 산업이나 그렇지만, 자동차는 약자가 많이 활용되기 떄문에, 이를 처음 접하는 고객들은 어려울 수 밖에 없습니다. 예전과 달리 친환경이 자동차 산업에서 중요한 요소로 떠오름에 따라 더 많은 약자들이 등장하고 있죠. 가장 대표적인 것은 자동차의 구동부를 뜻하는 파워트레인에 따라 차량을 구분하는 용어들일텐데요. 저야 뭐 익숙하지만 BEV, FCEV, HEV, MHEV, PHEV 등과 같은 단어들을 처음 보았을 때 딱 뜻을 떠올리기란 쉽지 않은 것 같아요. 이번 포스팅에서는 내연기관 그리고 친환경차량의 파워트레인에 따른 구분과 그 특성에 대해 알아보도록 하겠습니다.
목차
1. 파워트레인에 따른 기초 구분 : ICE와 EV
2. ICE 차량의 구분 : 가솔린, 디젤, LPG
3. EV 차량의 구분 : MHEV, HEV, PHEV, BEV, FCEV
1. 파워트레인에 따른 차량의 기초 구분 : ICE와 EV
자동차의 파워트레인에 따라 차량을 구분하면 크게 화석연료를 이용하는 내연기관 차량과 전기 동력을 활용하는 전기차로 구분할 수 있습니다. 내연기관 차량은 영어로 ICE 차량이라 불립니다. ICE는 Internal Combusition Engine의 약자로 내부에서 연소하는 기관이라는 내연기관의 뜻을 담는 용어죠. 흔히 부를 때에는 아이스 차량아니 아이씨이 차량이라 말하죠. ICE 차량은 화석연료에서 나오는 에너지를 기반으로 합니다 .휘발유를 사용하는 가솔린 차량과 경유를 활용하는 디젤 차량 그 외에 LPG 연료 차량이 ICE 차량의 범주 내 포함됩니다.
친환경차량은 EV라 불립니다. EV는 Electric Vehicle의 약자로 전기 에너지를 사용하는 차량을 뜻합니다. 전기를 사용하는게 왜 친환경의 범주에 들어갈까요? 그 이유는 내연기관과 달리 연소를 하지 않기 때문에 그 과정에서 환경에 악영향을 끼치는 배출물이 없거나 혹은 적기 때문이죠. 쉽게 말하면 배기가스와 매연이 상대적으로 적다는 것이죠. 이런 특징으로 인해 전기 에너지를 사용하는 차량은 친환경에 기여한다고 판단, 친환경차라 불리게 되는 것이죠.
EV라고 해서 완전 100% 탄소를 배출하지 않는 것은 아닙니다. 엔진과 배터리의 결합 및 이용 형태에 따라 하이브리드 차량도 마일드 하이브리드(MHEV), 하이브리드(HEV), 플러그인 하이브리드(PHEV)로 나뉘게 되죠. 배터리를 사용하는 전기차(BEV : Battery Electric Vehicle) 역시 배터리와 전기의 생산 과정에서 탄소를 발생시키기 때문이죠. 하지만 그럼에도 불구하고 장기간 사용할수록 내연기관 대비 친환경에 기여할 수 있는점이 많은만큼 각국 정부에서 EV를 장려하는 정책을 펼치고 있는 것을 확인할 수 있습니다.
2. ICE 차량은 어떻게 구분할까? 가솔린, 디젤, LPG
아까 말했듯 내연기관 차량은 가솔린, 디젤, LPG로 나뉜다는 것을 알 수 있었는데요. 3개 연료는 모두 석유로부터 나온다는 공통점이 있지만 분별증류에 따라 다른 특성을 지니고 있습니다. 휘발유의 경우 휘발성이 있는 액체, 기름을 뜻하며 석유를 가공할 때 자동차용, 항공용, 공업용의 3가지로 나뉜다고 합니다. 자동차의 휘발유는 가속 상황에서도 충분히 증발해 실린더에 연료를 공급할 수 있을 정도의 특성을 가져야 합니다. 경유는 디젤엔진의 에너지원으로 활용되며 압축을 바탕으로 불이 붙는 특성을 지니고 있습니다. 선박용과 자동차용이 있는데 자동차용 디젤 연료의 경우 고속용도라고 하네요. 마지막으로 LPG는 원유 정제 과정에서 생산되는 탄화수소를 액화시킨 연료를 뜻합니다.
우리가 일상에서 LPG차량보다는 가솔린 혹은 디젤 차량을 더 많이 이용하기 때문에 두 차량의 차이점에 대해 좀 더 자세히 알아볼게요. 혹시 공대생 분들이 계신다면 가솔린과 디젤이라는 용어를 이미 들어보셨을텐데요. 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 가장 큰 차이점은 기반이 되는 열역학적 사이클과 온도를 높이는 방식이 다르다는 점을 말할 수 있습니다. 먼저 가솔린 엔진은 전기를 이용한 착화 방식을 사용하는 반면 디젤 엔진은 높은 압축비를 통해 불을 붙인다는 차이점을 말할 수 있는데요. 이런 차이점으로 인해 가솔린에서 불을 붙이는데 사용되는 점화플러그가 디젤 엔진에서는 찾을 수 없습니다.
가솔린 엔진과 디젤 엔진의 또 다른 차이점으로는 불이 붙는 온도를 말할 수 있습니다. 일반적으로 가솔린 엔진은 상대적으로 낮은 온도에서도 불이 쉽게 붙는다는 특성이 있는데요. 일반적인 피스톤의 압축만으로도 쉽게 점화가 되는만큼, 엔진의 가동성을 확보하기 위해 옥탄을 첨가하게 됩니다. 반면 디젤엔진의 경우 압축착화 방식이기에 높은 압력이 가해져야만 불이 붙게 됩니다. 따라서 원하는 압력을 가하기 위한 압축 장치가 많은 편이고 발화점을 낮추기 위해 세탄이 첨가된다는 차이점이 있습니다. 이렇게 가솔린과 디젤이 차이가 있기 때문에 간혹 주유소에서 기름을 잘못 넣는 경우 차가 고장이 나는 사례가 발생하게 되는 것이죠.
3. 친환경차량을 어떻게 구분할까? MHEV, HEV, PHEV, BEV, FCEV
친환경차량은 크게 하이브리드, 순수전기차, 수소연료전지 자동차로 나눌 수 있는데요. 이에 속하는 세부 차량 분류로 MHEV, HEV, PHEV, BEV, FCEV로 나눌 수 있습니다. 각각에 대한 설명을 하면 아래와 같습니다.
MHEV : Mild Hybrid Electric Vehicle
MHEV는 최초의 하이브리드 개념을 가진 차량인데요. MHVE는 엔진과 전기 모터를 모두 활용하는 타입으로써 시동 및 정지 과정에서 전기 모터를 활용하는 차량을 뜻합니다. 모터의 가동을 위해 내부적으로 48V의 저전압 배터리를 활용하는 경우가 대다수입니다. MHEV는 내부 배터리를 활용해 직접 주행할 수 없지만 연료 소모가 큰 시동/정지 과정을 보조함으로써 연료 사용량을 최소화하는 장점을 가지고 있습니다.
HEV : Hybrid Electric Vehicle
HEV는 우리가 알고 있는 하이브리드 차량을 뜻합니다. 전기모터와 MHEV 대비 고용량 배터리를 활용하는게 주요 특징이죠. 배터리의 크기가 커졌기 때문에 HEV는 전기모터만을 활용한 주행이 가능한 것이 장점이죠. HEV의 또 다른 특징은 회생제동 및 엔진을 활용해 배터리를 충전할 수 있다는 것인데요. 이를 바탕으로 경제적인 주행이 가능한 것이 HEV의 가장 큰 장점입니다. 현재 우리나라에서 판매되는 대다수 하이브리드 차량이 이런 HEV라고 생각해주시면 될 것 같습니다.
PHEV : Plug-in Hybrid Electric Vehicle
국내에서 자주 찾아보기는 힘든 차량인데요. PHEV는 하이브리드 차량 중 배터리를 충전기에 꽂아 충전할 수 있는 자동차를 의미합니다. 충전이 가능하다는말은 배터리의 용량이 커졌다는 뜻이므로, 더 좋은 모터 성능을 보일 수 있다는 것을 뜻하는데요. 이를 바탕으로 PHEV 차량의 경우 100km 정도를 배터리만을 활용해 주행이 가능하다고 합니다. 우리나라보다는 유럽에서 많이 찾아볼 수 있는 차량이 PHEV입니다.
BEV : Battery Electric Vehicle
우리가 흔히 말하는 전기차가 바로 BEV입니다. 차량에서 엔진이 없어지고 전기모터와 배터리가 파워트레인으로써 기능하는 차량이죠. 새로운 부품이 들어감에 따라 인버터, 컨버터 등의 전력 변환을 위한 제어기 등이 추가되었다는 특징이 있습니다. 배터리의 종류에 따라 다르지만, 니켈, 마그네슘, 코발트를 사용한 3원계 배터리를 탑재할 경우 400~600km의 주행 거리 성능을 보이고는 합니다. 내연기관 대비 자율주행과 같은 고성능 프로그램을 돌리기 용이해, 기업에서 최근들어 전략적으로 밀어주고 있는 파워트레인 타입이기도 합니다.
FCEV : Fuel Cell Electric Vehicle
FCEV는 현대자동차가 강점을 가진 수소연료전지 차량을 뜻합니다. FCEV의 가장 큰 장점은 BEV에 비해 충전 시간이 상대적으로 짧다는 점입니다. 일반적으로 BEV가 고속 충전을 활용하더라도 100%까지 충전하는데 오랜 시간이 걸리지만 수소차는 10분 정도면 완충이 가능하다는 장점이 있습니다. 또한 탱크에 저장된 수소를 활용하는 구조인만큼 배터리의 크기 역시 줄어들 수 있다는 장점이 있어, 미래 자동차의 핵심으로 여겨집니다.
현재 자동차 시장이 급변하며 다양한 차량이 등장하고 있는데요
Bio-Fuel과 같이 기존 내연기관 역시 적극적으로 변화하는 움직임을 보여주고 있어
앞으로 자동차 파워트레인의 변화에 주목해보시는 것도 좋을 것 같습니다.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
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