전기차의 주행거리와 속도

전기차의 주행거리와 속도

최근 코로나19의 확산으로 인해 유가가 큰 폭으로 하락하여 내연기관 차량을 운전하시는 분들의 유류비 부담이 조금 줄어들었습니다. 그러나 여전히 환경오염 및 온실가스의 배출 문제로 연비에 관심을 가지는 분들이 많습니다

 

내연기관 차량의 경우 차량 종류와 운전습관에 따라 조금씩 차이는 있지만 일반적으로 60 ~ 80 km/h의 속도에서 더 좋은 연비를 보여준다는 것이 정설입니다. 실제 제조사에서 제공하는 연비 데이터를 보아도 도심 연비보다 고속도로 연비가 더 우수한 것을 알 수 있습니다.

 

그렇다면 전기차도 내연기관 차량과 같은 연비 특성을 보일까요?

 

전기차의 주행거리와 속도의 관계

 

전기차의 속도에 따른 주행거리의 변화 그래프

 

위의 두 그림은 각각 현대 아이오닉 일렉트릭과 테슬라 로드스터, 모델S의 속도에 따른 주행가능거리를 나타낸 그래프입니다. 보시다시피 아이오닉과 모델S는 각각 약 40 km/h, 35 km/h(22 mph)의 속도에서 가장 높은 주행거리를 보였으며 고속으로 갈수록 주행가능거리가 급속히 줄어드는 양상을 보였습니다. 차량마다 배터리 용량이 다르기 때문에 주행거리가 아닌 연비, 즉 단위 거리당 배터리 소모량을 기준으로 다시 그래프를 그리면 아래와 같습니다.

 

테슬라 로드스터 및 모델S의 속도에 따른 배터리 소모량 그래프

 

위의 그래프를 보시면 알 수 있듯이, 내연기관 차량과는 달리 전기차는 상대적으로 저속에서 최적의 연비가 나온다는 것을 알 수 있습니다. 아래의 실제 국내 전기차 제조사 공식 데이터를 보면, 고속 주행이 많은 고속도로 주행거리와 저속 주행시간이 많은 도심 주행거리의 차이는 상당한 것을 알 수 있습니다.

 

기아 쏘울 부스터 EV의 공인 연비 및 주행거리

 

전지차의 경제속도가 다른 이유는?

 

얼핏 생각하면 저속주행 상황에서는 회생제동의 적극적인 사용이 가능한 전기차가 유리하지만 고속에서는 회생제동의 개입이 어렵기 때문에 내연기관 차량이 더 유리할 것이라 생각할 수도 있습니다.

 

내연기관(좌측)과 전기모터(우측)의 토크 곡선

 

하지만 전기차와 내연기관차의 경제속도가 서로 다른 진짜 이유는 구동계의 차이에 있습니다. 엔진을 사용하는 내연기관 차량의 엔진 회전수와 토크가 비례하지 않습니다. 따라서 효율적인 고속주행을 위해 변속기를 통해 엔진 회전수(rpm)를 조절하며 가속을 합니다. 이러한 변속기의 도움으로 내연기관 차량은 2000 rpm 이하의 조건에서도 효율적으로 시속 100 km 이상의 고속주행이 가능합니다.

 

이에 반해 전기차의 모터는 출력에 비례해 모터 회전수가 증가하기 때문에 변속기가 없는 경우가 대부분입니다. 따라서 고속 주행을 위해서는 상당히 높은 모터 회전수가 필요해 에너지 소모량이 많아지고 결과적으로 고속으로 주행할수록 연비는 하락하게 됩니다.

 

람보르기니 아벤타도르 vs 테슬라 모델S

 

이런 응답특성의 차이는 전기차와 내연기관차의 가속력의 차이와도 연관이 있습니다. 실제로 테슬라 차량의 제로백은 소위 슈퍼카라 불리는 람보르기니나 포르쉐의 차량들보다 빠릅니다. 변속기가 없이 바로 최대의 토크를 낼 수 있는 전기모터의 특성상 가속력의 지연이 없기 때문입니다. 하지만 전기차의 압도적인 초반 가속력에도 불구하고, 어느정도 속도가 붙은 후에는 내연기관차가 추월하는 것을 볼 수 있습니다.

 

결론

 

전기차는 내연기관차량과 달리 약 40 km/h 정도의 속도에서 가장 높은 연비(주행거리)를 보여줍니다. 이는 전기차의 동력을 담당하는 모터의 특성 상 고속주행 시 높은 모터 회전수를 사용해 에너지 소모량이 많기 때문에 상대적으로 고속에서 낮은 연비를 보이기 때문입니다.

 

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