전기차를 타면서 전기에 대해 모르고 있다는 것은…

휘발유 차를 타면서 휘발유에 대해 모르는 것과 같다 그런데 굳이 이런 것들에 대해 알 필요가 있을까? 그래도 휘발유의 특성과 성질을 알게 되면 차량을 관리하는 데 있어 어느 정도 이점이 있을 수 있으므로 전기차를 운행하는 데 있어 전기에 대해 알아 두는 것도 나쁘지는 않을 것이다.

전기의 발견은 그리스의 철학자 탈레스라는 사람이 호박 보석을 털 가죽으로 문지르다 정전기가 발생하는 현상을 관찰하였는데 이때에는 이것이 무엇 때문에 이런 현상이 일어나는 것인지는 몰랐다고 한다. 그로부터 2천 년쯤 뒤에 이런 현상을 전기라고 부르기 시작했다고 한다. 전기(electricity)라는 말은 호박의 그리스어인 ‘일렉트론’에서 따온 것이라고 한다.

 

© randyfath (출처 : Unsplash)

그런데 이때 발견한 전기는 우리가 익히 알고 있듯이 정전기(static electricity)였다. 전기가 흐르지 않고 한 곳에서만 머물러 있으니 흐를 수 없는 정전기라고 이야기했던 것이다. 전기가 흐르게 되면 이것을 전류라고 이야기한다. 전류의 세기는 1초 동안 도선의 한 단면을 통과하는 전하의 양을 암페어(a)라고 한다.

또한 물체에 따라 이 전류가 잘 흐르는 것을 도체라고(conductor, 은, 구리 등) 하고 부도체는 아예 흐를 수 없는 것(insulator, 종이, 나무 등)을 부도체라고 한다. 여기에서 반도체라( semiconductor,규소, 실리콘 등)는 물체가 있는데 평소에는 부도체로 있다 열이 나 빛을 가하면 도체가 되는 것을 말한다.

전류가 흐르기 위해서는 전류를 흐르게 할 수 있는 힘이 있어야 한다. 이처럼 전류를 흐르게 할 수 있는 힘의 근원이 되는 것이 바로 ‘전압'(v)이다. 1V는 1C(쿨롱)의 전하가 두 점 사이에서 이동하였을 때에 하는 일이 1J(줄)일 때의 전위차이다.

간단히 말하면 전기가 흐르고 사용되기 위해서는 전류와 전압이 꼭 필요하다 그렇기 때문에 전력은 전압과 전류의 곱이된다, 전압이 V, 전류가 I, 사용시간이 t 일 때 소비되는 전력량은 V · I · t이다. 전력의 단위인 와트(W) 또는 킬로와트(kW)에 사용한 시간(h)를 곱하여 와트시(Wh) 또는 킬로와트 시(kWh)를 사용한다.

이제 전기, 전류, 전압, 전력을 알아봤으니 이것을 전기차에 대입하여 알아보면 요즘 나오는 전기차들의 배터리 저장 용량은 64kwh라고 이야기한다. 사실 에너지양이라고 이야기해야겠지만 하여튼 현대차 홈페이지 상의 코나 EV 축전지 정격전압 스펙에 따르면 356V에 180Ah라고 명시되어 있다. 그러므로 356X180=64Kwh라고 이야기하는 것이다. 또한 배터리가 356V의 전압을 내려면 리튬이온배터리 1셀당 3.6V 정도의 전압을 내므로 356 / 3.6 = 98개 정도의 리튬 이온 폴리머 배터리가 장착되어 있는 것을 알 수가 있다.

 

코나EV 제원 (출처 : 현대자동차 홈페이지)

 

기본형이 이런 것이고 도심형의 경우 327V에 120Ah로서 39.2Kwh의 배터리가 장착되어 있으므로 약 90개 정도의 배터리 셀 이 장착되어 있는 것이다. 도심형과 일반형은 마력 수는 차이가 나더라도 모터의 스펙은 차이가 나지 않는다.(토크, RPM 등) 그런데 왜 마력수가 차이가 나느냐? 이것은 조금만 생각해 보면 답이 있다.

바로 배터리 스펙이다 모터를 빠르게 돌리고(RPM) 토크를 강하게 걸려면 전기차에서는 배터리의 볼트나 암페어를 높여야 하는데 이것을 조절하면 최대 마력을 조절할수 있는것이다. 그에 따라 도심형은 앞서 말했듯이 기본형보다 볼트와 암페어 수치가 낮으므로 최대 마력수가 차이 나는것이다. 물론 이것을 제어하는것은 인버터 이지만 기본적으로 배터리의 스펙이(볼트,암페어) 낮으면 그 이상의 일을 할수 없는것은 당연한 것이다.

이렇듯 전기에 대해 기초적인 것을 알게 되면 전기차의 구조적인 것을 이해하기가 좀 더 쉬워진다.

 

마키님
전기차에 관심이 많은 실제 전기차 유저