친환경 자동차 2015.12 하이브리드차 플러그인하이브리드차 전기차 수소차

Contents Ⅰ. 자동차로 인한 환경오염 4 1. 자동차 배출가스 성분 2. 자동차로 인한 대기오염 3. 대기오염에 따른 건강 피해 Ⅱ. 친환경자동차란? 17 1. 하이브리드차 2. 플러그인하이브리드차 3. 전기차 4. 수소차 Ⅲ. 친환경 자동차의 비교 35 1. 친환경 자동차의 특징 비교 2. 친환경 자동차의 대기오염물질 배출량 Ⅳ. 외국의 친환경 자동차 보급 정책 41 1. 친환경 자동차 개발 및 보급 2. 세계 친환경 자동차 시장 전망 Ⅴ. 우리나라 친환경 자동차 보급 정책 48 1. 친환경 자동차 보급 목표 2. 친환경 자동차 인센티브 혜택 3. 친환경 자동차 충전소(시설) 확충 4. 친환경 자동차 연구개발 [부록 ] 용어 해설 61

자동차로 인한 환경오염

1. 자동차 배출가스 성분 자동차 연료인 휘발유나 경유 등 석유계 물질은 완전연소한다면 산소와 결합 하여 수증기(H2O)와 이산화탄소(CO2)만 생성한다. 그러나 실제로 완전 연소되지는 않는다. 불완전 연소하면 수증기나 이산화탄소가 아닌 유해물질이 형성되어 배기가스에 섞여 나온다. 중간 속도로 가솔린 기관 을 운전할 때, 질소(70%), 이산화탄소(18%), 수증기(8.2%), 유해물질(1%) 정도 로 배기가스가 이루어진다. 유해물질의 대부분은 1 일산화탄소(Carbon-monoxide, CO) 2 탄화수소(Hydrocarbon, HC) 3 질소산화물(Nitrogen-oxides, NOx)이고, 디젤기관의 경우에는 매연, PM(Particulate Matters) 등이 여기에 추가된다. 자동차의 배기가스 평균조성(무게 기준) 가솔린차 디젤차 Ar 1.2% O2 1.1% CO2 18.1% H2O 8.2% 0.9% 0.09% 0.11% 유해물질 CO HC NOx H2O 6.2% CO2 10.6% O2 8.1% 1.73% 0.02% 0.04% 0.01% 유해물질 CO HC NOx PM N2 70.3% N2 73.3% 5

일산화탄소(Carbon-monoxide, CO) 무색, 무취의 유독가스인 일산화탄소(CO)는 공기 부족상태에서 연소될 때 발생 된다. 즉 혼합비(=연료/공기)가 높을수록 CO는 증가한다. 그러나 공기 과잉일 지라도 공기와 연료가 잘 혼합되지 않으면 CO가 생성된다. CO는 인체 흡입시 혈액 중의 헤모글로빈(Hb)과 결합하여 혈액의 산소운반 작용을 방해한다. CO가 0.3%(체적비) 이상 함유된 공기를 30분 이상 호흡하면 목숨도 잃을 수 있다. 탄화수소(Hydrocarbon, HC) 탄화수소(HC)란 탄소(C)와 수소(H)로 조성된 화합물을 말한다. HC는 배기가스 뿐만 아니라 블로바이 가스*나 증발가스** 중에도 포함되어 있다. *블로바이가스(Blow-bygas):엔진연소과정에서연소실내의연료가스가피스톤과실린더사이의틈새를통해 새어나가는가스를말함 **증발가스:자동차의연료탱크에서연료가증발되어나가는가스를말함 불완전 연소로 형성된 배기가스 중 탄화수소는 그 형태가 다양하다. 불완전 연소 로 인한 HC는 CO와 마찬가지로 공기가 부족한 상태이거나 희박한 상태에서 연소가 진행될 때 주로 발생한다. 또 연소실 표면 근처와 같이 충분히 고온인 화염이 전달되지 않는 구석진 곳에서도 발생한다. HC는 호흡기계통과 눈을 심하게 자극하고, 암을 유발하거나 악취의 원인이 되기도 한다. 6

질소산화물(Nitrogen-oxides, NOx) 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 일산화이질소(N2O) 등 여러 가지 질소 산화물을 말하며, NOx로 표기한다. NOx는 연소실의 온도와 압력이 높고, 동시 에 공기가 과잉 상태일 때 주로 생성된다. 그 중 90~98%를 차지하는 NO는 무색, 무미, 무취인 물질로서, 대기 중에서 서서히 산화되어 대부분 NO2로 변환된다. NO2는 적갈색이며, 독성이 있고 자극적인 냄새가 난다. 특히 호흡을 통해 점막 분비물에 흡착되면, 산화성이 강한 질산으로 바뀐다. 이렇게 생성된 질산은 호흡기 질환(기관지염, 폐기종 등)을 유발하고 폐에 수종이나 염증을 유발할 수도 있으며, 눈에 자극을 주는 물질이다. NOx는 이외에도 오존의 생성, 광화학 스모그 발생, 수목의 고사에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 입자상 고형물질(Particulate Matters, PM) 가솔린기관은 디젤기관에 비해 입자상 고형물질(PM)이 무시해도 좋을 만큼 적게 생성된다(디젤기관의 1/20~1/200 수준). 자동차용 디젤연료는 공기가 부족한 상태에서 연소되면 순식간에 고형의 탄소핵이 생성된다. 이 탄소핵은 수소/탄소의 원자수 비가 약 0.1 정도로서, 직경 0.02~0.03μm의 입자 수백 개가 뭉쳐진 고형 미립자(평균 입경 0.1~0.3μm)이다. 이는 머리카락 지름(100μm)의 1/300~1/1000 크기이다. μm(마이크로미터):1백만분의1m(=10-6 m) 탄소핵에 응집된 입자상 고형물질은 폐암 등을 유발하는 발암물질로서 호흡기 질환을 일으키는 것으로 알려져 있다. 특히 초미립 입자상 물질이 건강에 악영향을 미치는 것으로 밝혀져, 초미립 입자는 중량 규제에서 수량 규제로 전환되고 있다. 7

2. 자동차로 인한 대기오염 자동차 배출가스 1차 오염물질 자동차에서 직접 방출되는 형태인 1차 오염물질 중 대표적인 것은 NO2이다. 수도권 지역에서는 자동차 등 이동오염원이 방출하는 NO2*가 2012년 68%를 차지하여 비중이 크다. *이산화질소(NO2):경유차 건설기계,산업연소시설에서주로발생 수도권 지역 대기오염물질(NO2) 기여율 구 분 2001년 2012년 배출량(천톤/년) 기여율(%) 배출량(천톤/년) 기여율(%) 계 349 100 274 100 이동오염원 224 64 185 68 사업장 82 24 48 17 생활계 43 12 41 15 한편, 수도권 지역의 NO2 발생원을 국내외분으로 보면 국내분이 73~81%를 차지한다. 8

자동차 배출가스 2차 오염물질 자동차 배출가스에 들어 있는 1차 오염물질은 대기 중에서 화학반응에 의해 2차 오염물질을 생성하며, 그 대표적인 것은 미세먼지와 오존이다. 미세먼지 상당량의 미세먼지(PM2.5)*는 질소산화물(NOx), 휘발성유기화합물(VOCs)**, 암모니아(NH3) 등의 가스상 전구물질***이 특정조건에서 화학반응을 일으켜 2차적으로 생성된다. *미세먼지(PM2.5):대기중에부유하는분진중직경이2.5μm보다작은먼지로머리카락지름의 1/30내지1/200수준의매우미세한입자 **휘발성유기화합물(VOCs:VolatileOrganicCompounds):벤젠,톨루엔등탄화수소계화합물로자동차연료, 산업 생활용용제류등에서배출되며,햇빛에의한광화학반응에의해오존이생성됨 ***전구물질:어 떤물질이일련의화학반응을거쳐새로운물질로변화생성되는경우최초의출발물질을말함 자동차 배기가스는 반응성이 강한 물질과 화학 반응으로 2차 유기물 입자 (Secondary Organic Particles)가 되기도 한다. 각종 불완전 연소과정에서 발생한 질소산화물(NO, NO2)은 O3와 반응해 NO3가 되고, NO3는 물과 반응하여 HNO3를 생성한다. HNO3는 대기 중에 NH3 등과 반응하여 질산암모늄(NH4NO3, Ammonium Nitrate) 등 미세먼지를 구성하는 물질이 된다. 자동차 배기가스 이외에 화석연료의 연소 과정에서 발생하는 황산화물(SO2)은 물과 직접 반응하여 아황산(H2SO3)을 생성하고 아황산은 급격히 산화하여 황산 (H2SO4)이 된다. 황산(H2SO4)은 암모니아와 복합적인 반응을 거쳐 황산암모늄 ((NH4)2SO4, Ammonium Sulfates)과 같은 미세먼지 입자를 생성한다. 9

오존 전체 오존(O3)의 약 90%는 지상 20~40km 사이의 성층권에 존재하면서 태양 광선 중 생명체에 해로운 자외선을 흡수하여 지상의 생물들을 보호하는 좋은 오존 이다. 반면, 나머지 10%는 지상 10km 이내의 대류권에 존재하여 지표 오존 이라고도 하는데 호흡기나 눈을 자극하는 나쁜 오존 이라 할 수 있다. 지표 오존은 가정, 자동차, 사업장 등에서 대기중으로 직접 배출되는 오염물질 이 아니라, 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC), 메탄(CH4), 일산화탄소(CO) 등과 같은 대기오염물질들이 햇빛에 의해 광화학 반응을 일으켜 생성되는 2차 오염 물질이다. 특히, 질소산화물(NO, NO2)과 휘발성유기화합물(VOCs)이 오존의 주요한 원인물질이다. 대기 중에 벤젠(C6H6), 톨루엔(C6H5CH3) 등 휘발성유기화합물이 없이 질소 산화물만이 존재하는 경우라면 먼저 일산화질소(NO)가 이산화질소(NO2)로 산화되고, 이산화질소가 햇빛(자외선 중의 장파와 가시광선 중의 단파에너지, hν*) 에 의해 산소원자(O)와 NO로 광분해된다. 그리고 산소원자는 대기 중의 산소 분자(O2)와 반응하여 오존(O3)을 만들며, 이 오존은 다시 NO를 NO2로 산화 시키는데 소비된다. 따라서 휘발성유기화합물이 없는 대기중에서는 오존의 생성과 소멸이 균형을 이루어 오존농도가 증가없이 일정하게 유지된다. *hν(태양광에너지):태양광에너지가주파수에비례하는성질을이용하여태양광에너지를 플랑크상수[h(하),6.626 10-34 Js]와주파수[ν(뉴),s -1 ]의곱으로나타낼수있음 그러나 휘발성유기화합물(VOCs)이 존재하면 산소원자(O)와 휘발성유기화합물 의 반응으로 과산화기(RO2, R은 유기물을 나타냄)가 생성되는데, 이 과산화기 가 오존 대신에 NO를 NO2로 산화시키는 역할을 한다. 그 결과 오존이 덜 소모 되어 대기중의 오존농도가 증가한다. 이와 같은 이유로 햇빛이 강한 하절기의 낮 시간대에 오존 주의보가 자주 발령되는 것이다. 10

광화학반응에 의한 오존 생성반응 VOCs 없을 때 : 일정 오존농도 유지 NO2 + NO2 + VOCs 있을 때 : 오존농도 증가 NO2 + NO2 + O3 O3 NO NO O3 RO2 O3 NO NO RO2 VOCs VOCs O + O2 O + O2 O + O2 O + O2 수도권 대기오염도 서울의 경우 미세먼지 농도는 2001년 71μg/m3에서 2014년 46μg/m3으로 상당히 개선되었으나, 이산화질소의 농도는 2001년 37ppb*에서 2014년 33ppb로 개선이 미흡한 상황이다. *ppb(partsperbillion):10억분의1(=10-9 ) 서울의 대기오염도를 세계 주요 도시와 비교하면 여전히 높은 수준이다. 2014년 기준으로 서울의 미세먼지(PM10)* 농도는 일본 동경 보다 1.5배 높고, 프랑스 파리와 영국 런던 보다 각각 1.6배, 2.4배 높았다. *미세먼지(PM10):지름10μm이하의입자물질로호흡기질병이나폐기능저하의원인이됨 이산화질소(NO2) 농도는 동경 보다 1.3배, 파리 보다 1.4배, 런던 보다 1.2배 높다. 11

세계 주요도시 미세먼지(PM10) 농도 비교 (2014년) 세계 주요도시 이산화질소(NO2) 농도 비교 (2014년) 46 (단위 : μg/m3) (단위 : ppb) 31 28 19 33 25 23 28 서울 동경 리 서울 동경 리 수도권 대기개선 특별대책이 시행된 2005년 이후 수도권 지역의 오존 주의보 (120ppb 이상/시간) 발령 횟수는 크게 개선되었으나 2012년 이후 또다시 급증 추세를 보이고 있다. 이는 자동차의 급증에 따른 이산화질소, 오존 등 2차 오염 물질의 증가 때문으로 풀이된다. 연도별 수도권 오존주의보 발령 현황 구분 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 '14 발령 횟수 최고 농도 (ppb/ 시간) 63 21 50 51 31 43 25 28 48 65 0.199 0.154 0.192 0.173 0.173 0.175 0.154 0.157 0.166 0.183 12

3. 대기오염에 따른 건강 피해 생활 속에서 접하게 되는 먼지들은 호흡과정에서 코털, 기관지섬모 등에서 걸러 지는 크기의 것들이 많다. 그러나 자동차에서 배출된 미세먼지(특히, PM2.5)는 입자가 매우 작아서 폐를 거쳐 혈관 또는 혈액까지 침투하기도 한다. 미세먼지는 기도 점막을 자극하고 염증을 유발한다. 정상인에게도 기침 가래 등의 호흡기 증상을 유발하지만, 특히 호흡기질환, 천식 등 알레르기질환이나 심혈관질환의 증상을 악화시키는 것으로 알려져 있다. 인체에 미치는 영향 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(IARC)는 2012년 6월 12일 디젤 배기 가스를 2A등급에서 1등급 발암물질로 바꾸어 지정하였다. IARC는 발암물질 을 5개 등급으로 나눠 암 발생에 충분한 증거가 있는 물질을 1등급, 발암 개연 성이 있는 물질을 2A등급, 발암 가능성이 있는 물질을 2B등급으로 분류하고 있는데, 1등급에는 석면, 비소, 담배, 알코올, 카드뮴, 수은 등 100여 종이 있으며, 가솔린(휘발유)엔진 배기가스는 2B등급으로 분류되어 있다. 13

호흡기 질환 장기간 미세먼지에 노출되면 면역력이 급격히 저하되어 감기, 기관지염 등의 호흡기질환을 악화시킨다. 성인의 경우 미세먼지에 노출되면 폐 기능의 감소 속도가 빨라진다. 질병관리본부의 연구(정성환, 2014년)에 의하면 초미세먼지(PM2.5) 농도가 10μg/m3 증가할수록 폐암 발생이 9% 증가하고, 미세먼지(PM10) 농도가 10μg/m3 증가할수록 만성폐쇄성폐질환 관련 입원이 2.7%, 만성폐쇄성폐질환 관련 사망은 1.1% 증가되는 것으로 나타났다. 14

심혈관 질환 미세먼지에 단기적으로 심하게 노출되면 폐, 혈액, 심혈관계 등 전신 순환계에 미세먼지가 순차적으로 침투하여 심근경색, 심부전 등 심혈관질환의 발생 위험을 높이게 된다. 이외에도 미세먼지는 혈압을 높이거나 교감 신경계를 활성화시켜 심박수 변동성, 부정맥을 증가시킬 수 있다. 이러한 영향은 건강한 정상인 보다 고령인 사람(75세 이상), 기존 심혈관질환을 가지고 있는 환자, 당뇨, 비만 등 감수성이 높은 환자에게서 더 크게 나타난다. 미세먼지로 인한 심혈관질환 영향에 관한 질병관리본부의 연구결과(정보영, 2014년)는 다음과 같다. - 초미세먼지(PM2.5)에 장기간 노출되면 심근경색과 같은 허혈성 심질환의 사망률은 30~80% 증가 - 부정맥, 심부전, 급성 심장사에 의한 사망과도 상당한 관련이 있는 것으로 보고되었고, 특히 초미세 먼지(PM2.5) 10μg/m3 증가 시 심부전에 의한 입원률 30% 증가 - 뇌혈관질환 관련 사망률이 미세먼지 (PM10) 농도 10μg/m3 증가 시 10% 증가, 초미세먼지(PM2.5) 농도 10μg/m3 증가 시 80% 증가 15

천식 미세먼지는 천식의 발생이나 악화와 관련하여 여러 단계에 걸쳐 관여하는 것 으로 추정된다. 첫째, 미세먼지는 체내에서 활성 산소의 농도를 높여 산화스트레스를 증가 시키고, 증가된 산화스트레스는 기도 내 염증성 손상을 일으켜서 천식을 일으 킨다. 둘째, 미세먼지의 구성 성분의 독성에 의해 소기도와 폐에 손상을 일으켜서 천식을 일으키기도 한다. 셋째, 미세먼지는 자체적으로 염증반응 매개 물질의 발현을 유도함으로써 체내의 면역 기능을 저하시켜 천식을 일으키기도 한다. 질병관리본부의 연구(김철우, 2014년) 에 의하면, 미세먼지는 단기적으로 알레르기나 천식 악화와 연관이 있으 며 장기간 노출되는 경우 폐기능을 감소시키고 천식 조절에 부정적 영향 을 미치며 심한 경우에는 천식 발작 을 일으키는 것으로 나타났다. 16

친환경 자동차란?

들어가기 전에 알아두기 자동차 엔진의 원리 연료주입장치 배기 브 흡기 브 자동차 엔진은 연료를 연소시키는 과정에서 발생한 열에너지를 운동에너지 로 바꿈으로써 자동차를 움직인다. 자동차 엔진의 4행정 1 흡기 2 압축 3 연료분사 4 연소 팽창 배기 흡기 브 배기 브 점화플러그 피스톤 크 크축 1 흡기 2 압축 3 연소 팽창 4 배기 1 흡기 행정 흡기밸브열림,배기밸브담힘상태에서피스톤이하강하면실린더내부는압력이감소하여흡기밸브로부터 공기와연료가섞인혼합기가흡입된다(디젤엔진의경우공기만흡입). 2 압축 행정 흡기밸브담힘,배기밸브닫힘상태에서피스톤이반전하여상승하면실린더내에충만한공기또는혼합기를 압축하여연소실내에가두어둔다. 3 연소 팽창(동력) 행정 흡기밸브닫힘,배기밸브닫힘상태에서피스톤이상부에이르렀을때점화플러그에서전기불꽃이튀어서 혼합기가연소함으로써가스가팽창하여피스톤을밀어내린다.디젤엔진의경우점화플러그대신에연료분사 장치를통해실린더내의압축된고온 고압의공기중에연료를고압으로분사시켜자기착화에의해연소된다. 4 배기 행정 흡기밸브닫힘,배기밸브열림상태에서피스톤이반전하여상승하면서실린더내의팽창한가스를배기밸브를 통해밀어낸다.그후에또다시흡기행정으로되돌아간다. 18

들어가기 전에 알아두기 2행정 엔진과 4행정 엔진 자동차에 사용되는 엔진은 작동방식에 따라 2행정 엔진 과 4행정 엔진 으로 구분된다. 2행정 엔진은 크랭크축의 1회전(피스톤의 1회 상하운동을 1행정 이라 하며, 2행정 마다 크랭크축이 1회전을 함) 마다 폭발이 일어나기 때문에 비교적 엔진 구조가 간단하고 출력이 크다. 다만 저속회전에서는 배기 흡기가 완전히 행해지지 않아 회전이 불안정하고 연료가 배기에 섞여 나오는 문제가 있어 오늘날 이륜차에서만 사용되고 있다. 4행정 엔진은 크랭크축의 2회전마다 1회의 폭발이 일어나기 때문에 비교적 회전력이 균일하고 저속회전도 안정적이다. 또한 연료 경제성도 높아서 오늘날 대부분의 자동차에 사용되는 엔진이다. 가솔린 엔진과 디젤 엔진 가솔린 엔진은 가솔린(휘발유)을 연료로 사용한다. 공기와 연료가 섞인 혼합기를 실린더 내에 유입시킨 후 점화플러그에서 전기 불꽃을 튀어서 혼합기를 연소시킴으로써 동력을 얻는다. 가솔린 엔진에서 압축비는 8~11:1로 디젤 엔진보다 낮다. 가솔린 엔진은 매연 발생이 극히 적고, 후 처리 장치로 배출가스 정화가 상대적으로 용이하다. 디젤 엔진은 디젤(경유)을 연료로 사용한다. 가솔린 엔진과 달리 실린더 내에 공기만을 흡입하여 고압으로 압축하여 고온이 된 상태에서 연료를 분사해주면 스스로 불이 붙어 연소하는 자기착화방식이 특징이다. 19

들어가기 전에 알아두기 디젤 엔진의 압축비는 가솔린 엔진의 약 2배인 15~22:1로 높다. 이에 따라 연소효율이 좋아 연비가 높은 장점이 있는 반면, 고압펌프와 튼튼한 엔진 사용으로 중량이 증가하고 마찰손실도 많아져 소음과 진동이 커지는 단점이 있다. 가솔린 엔진과 디젤 엔진 비교 구 분 가솔린 엔진 디젤 엔진 연료 휘발유 경유 연료공급방식 공기와 혼합기 형태로 공급 실린더 내에 직접분사 연료압력 2~3kg/cm3 120~140kg/cm3 점화방식 점화플러그 압축열에 의한 자기착화 소음 작음 큼 압축비 8~11:1 15~22:1 착화(연소)온도 360~380 360 자동차 바퀴의 구동 원리 피스톤의 왕복에 의해 운동에너지가 발생하는데, 이때 피스톤과 연결된 크랭크축이 회전을 하면서 자동차는 구동력을 얻게 된다. 이를 동력전달 장치(클러치 변속기 Propeller shaft 차동장치 바퀴)를 통해 바퀴에 전달하여 자동차를 주행시키게 된다. 자동차 동력전달 개요 엔진 러치 Propeller sha t 변속기 차동장치 20

1. 하이브리드차 (Hybrid Electric Vehicle) 하이브리드차는 엔진과 모터동력을 조합하여 구동하는 자동차이다. 출발과 저속 주행시에는 엔진 가동 없이 모터동력만으로 주행한다. 또한 배터리 충전은 회생 제동 이라는 방식으로 이루어지는데, 그 원리는 감속시 브레이크를 밟으면 모터 가 발전기로 전환되어 전기를 생성하여 배터리에 충전하는 방식이다. 이 때문에 연비가 기존의 내연기관차 보다 40% 이상 높고 배기가스는 저감된다. 또한 엔진 출력에 모터출력이 추가되어 큰 구동력이 필요한 오르막길 등에서도 가속성능 이 좋고 정숙한 승차감을 갖는 장점이 있다. 하이브리드차 작동원리 연료 소모는 최소화하면서 주행 성능은 극대화하기 위해 출발과 저속주행, 가속 주행, 고속주행, 감속주행, 정지 등 5가지 주행 형태별로 모터주행과 엔진주행을 적절히 조합한 주행모드로 주행한다. 변속기 교류 (AC) DC 모터 AC 인버터 엔진 엔진에 모터의 동력을 더해 큰 힘으로 구동 차량 감속시 회생제동으로 충전하였다가 출발, 저속주행시 모터 동력만으로 주행하기 때문에 가솔린차 대비 연비 40% 이상 좋음 직류 (DC) 연료탱크 배터리 *인버터(Inverter):전기모터에서생산된교류를직류로 변환시켜배터리에저장하고,전기모터를구동할때는 배터리에저장된직류를역( 易 )으로교류로변환시켜 전기모터에공급하는장치 21

하이브리드 시스템 모터 주행(전기차 모드) 엔진 + 모터 주행 엔진 주행 모터 충전 엔진 정지 출발/저속 모터만 구동 가속 엔진 작동 & 모터 보조 중/고속 정속 엔진만 구동 감속 배터리 충전 정지 모터 주행(전기차 모드) 큰구동력이필요치않은 출발이나서서히가속시 전기모터사용한다. 엔진+모터 주행 속도증가로큰구동력이 필요시엔진시동하거나 오르막길,급고속등으로 매우큰구동력이필요시 엔진과전기모터를동시 사용한다. 엔진 주행 엔진효율이가장좋은 고속정속주행시는 엔진만사용한다. 모터 충전 감속이나제동시 발생되는에너지를 전기모터를이용한 전기에너지를전환시켜 배터리를충전한다. 엔진 정지 신호대기등정차시 엔진이정지된다. 배터리충전상태에따라모터와엔진작동상태가변경될수있다. 22

하이브리드차 연비향상 원리 및 경제운전 요령 연비향상 원리 전기차 모드 운행 구간 늘리기 전기차 모드 운행 구간이 늘어날수록 연료를 덜 사용하게 되어 연비가 높아짐 전기차모드주행구간:초기출발,서행 저속정속주행,일부고속정속주행 경제운전 요령 전기차 모드로 운전하기 하이브리드 연비 최적화를 위한 운행모드 이용하기 완가속 습관들이기 에코 운전 범위로 운전 필요 급가속시불필요한엔진작동으로연료 소비가증가함 회생제동 에너지 활용하기 제동시 완제동으로 회생제동 전기에너지 충전 후, 주행시 충전에너지를 재사용하여 연비를 향상시킴 D단에서 브레이크 밟기 D단에서 제동시, 회생제동으로 전기에너지 충전 가능 N단에서는동력미전달로회생제동(충전)불가 완제동 습관들이기 급제동시희생제동에너지충전시간과수용용량 부족으로여분의에너지가공기중으로방출됨 에어컨 전력소모 최소화하기 에어컨은 AUTO 설정(최적화)으로 연료소비를 최소화시킴 에어컨을 AUTO로 설정 후, 에어컨 스위치를 누르면 하이브리드 시스템과 에어컨 시스템이 최적화 되어 연비가 향상됨 23 :세계자동차메이커들이기준으로삼는 승객이가장쾌적하게여기는온도 23

2. 플러그인하이브리드차 (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 플러그인하이브리드차는 엔진과 모터동력을 조합하여 차량을 구동하는 면에서 하이브리드차와 동일하다. 플러그인하이브리드차는 차량 추진 에너지를 공급하기 위해서 외부 전원으로부터 에너지를 끌어와서 저장하는 하이 브리드차이다. 반면 하이브리드차는 자체 엔진과 발전기에서 생산한 전기만을 저장하여 활용한다는 점에서 다르다. 플러그인하이브리드차 작동원리 배터리를 가득 충전한 후 출발하면 처음 40km 전후까지 배터리 전원의 힘만으로 가는 전기차모드로 주행하고, 그 이후는 배터리 충전량을 일정 수준으로 유지 하면서 하이브리드 모드로 주행한다. OBC 완속충전기 변속기 모터 교류 (AC) 외부 전원 엔진 DC AC 전기차 모드와 하이브리드차 모드로 주행이 가능하여 전기차의 짧은 주행 거리를 극복 출퇴근거리(30~40km)를 연료 소모없이 전기차 모드로만 주행 가능 전기차 모드의 주행기능 강화로 하이브리드차 대비 배출가스 40~50% 저감 직류 (DC) 인버터 연료탱크 배터리 24

플러그인하이브리드 시스템 CD (Charge Depleting) 모드 CS (Charge Sustaining) 모드 충전 모터 주행(전기차 모드) 모터 엔진+모터 엔진 배터리 충전 배터리 충전 출발/저속 모터만 구동 가속 엔진 작동 & 모터 보조 중/고속 정속 엔진만 구동 감속 배터리 충전 외부 충전 1 모터 주행 배터리를일정량사용할때까지 모터만으로전구간주행을한다. 2 모터 주행 (전기차모드) 큰구동력이 필요치않은 출발이나 서서히가속시 전기모터를 사용한다. 3 엔진+모터 주행 속도증가로큰 구동력이필요시 엔진시동하거나 오르막길, 급고속등으로 매우큰구동력이 필요시엔진과 전기모터를 동시사용한다. 4 엔진 주행 엔진효율이 가장좋은고속 정속주행시는 엔진만 사용한다. 5 배터리 충전 감속이나제동 시발생되는 에너지를 전기에너지로 전환시켜 배터리를 충전한다. 6 외부 충전 외부에서배터리 충전이가능하다. 25

플러그인하이브리드 충전시스템 플러그인하이브리드차는 완속충전 인렛을 적용하고 있으며, 완속충전기 전용 충전케이블과 비상용 충전케이블을 제공하고 있다. 완속충전 스탠드 가정용 충전케이블 용량 220V, 35A (7.7kW) 용량 220V, 10A (2.2kW) 충전시간 약 3시간 충전시간 약 8시간 가정용콘센트 완속충전케이블 완속충전기 가정용 충전케이블 사용 주의사항 과전류 방지를 위해 가정의 콘센트와 전력용량 점검 필요 전기료 과다 발생(누진세)을 피하기 위해 전기차 요금제를 받는 별도 전력설비를 마련하거나 별도 충전 서비스 이용 필요 공동주택이나 타인 소유 건물에서 사용할 경우 도전( 盜 電 )의 위험이 있으므로 사전 협의 후 사용 필요 기존의전력인프라를활용하여전기차요금제적용 26

3. 전기차 (Electric Vehicle) 고전압 배터리에서 전기에너지를 전기 모터로 공급하여 구동력을 발생시키 는 차량으로, 화석연료를 전혀 사용하지 않는 완전 무공해 차량이다. 외부 전원 OBC 완속충전기 감속기 모터 급속 충전기 내연기관차와 달리 엔진이 없이 배터리와 모터만으로 차량 구동 엔진이 없으므로 배출가스와 온실가스를 전혀 배출하지 않음 충전용량이 적을 경우 배터리 주행거리에 제한이 있음 직류 (DC) 교류 (AC) DC AC 인버터 100kW 배터리 27

전기차 시스템 전기차 고유의 발진 가속 전기모터 특유의 우수한 초기 발진 토크로 혼잡한 도심에서 가속력을 높여준다. 주행 상황별 제어 회생 제동 급속충전 브레이크를 밟으면 모터가 발전기로 전환되어 반대로 배터리가 충전되는 기능으로 특히 제동 횟수가 많은 도심에서 주행 효율성을 높여준다. 주행 중 배터리 잔량이 부족할 경우, 공공 충전소를 통해 24 ~33분 내외의 짧은 시간에 급속 충전이 가능하다. 완속충전 상태에서의 예냉 / 예열 충전기 플러그인 상태에서 공조장치를 미리 가동시키면 쾌적한 상태로 드라이빙이 가능하며, 출발 시 에너지 소비를 줄여 주행 거리를 연장 하는데 도움이 된다. 28

전기차 시스템 충전기 인렛 충전시간 완속 충전시간(100%) : 4시간 20분(6.6kW) 급속 충전시간(83%) : 24분(100kW) ~ 33분(50kW) 충전시간 100% 충전 시 약 12시간 주의사항 가정용 전원으로 충전시 전기차용 전기요금 미적용으로 인하여 과다한 전기요금이 발생할 수 있음 220V휴대용충전케이블(선택품목) 29

유지비 비교 경부하 시간대 충전시 유지비가 가솔린차 대비 약 1/5 수준이다. 시간대별 전기자동차 충전요금 비교 00:00 ~ 09:00 09:00 ~ 10:00 10:00 ~ 12:00 23:00 ~00:00 13:00 ~ 17:00 22:00 ~ 23:00 12:00 ~ 13:00 17:00 ~ 23:00 66 108 153 시간대는봄,여름,가을기준 가솔린 대비 유류비(전기세) 비교 1,880원/,2만/년주행기준 30

4. 수소차 (Fuel Cell Eletric Vehicle) 수소차 수소차는 수소와 공기중의 산소를 직접 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지를 이용하는 자동차로서 물 이외의 배출가스를 발생시키지 않기 때문에 각종 유해 물질이나 온실가스에 의한 환경피해를 해결할 수 있는 환경친화적 자동차이다. 수소차 작동원리 수소가 연료전지에 공급되면 전자와 수소이온으로 분리되고 이 때 발생한 전자 들은 외부 회로로 전달되어 연료전지 자동차의 모터를 구성하는 동력원인 전기 에너지로 사용된다. 또한 수소에서 분리된 수소이온들은 전해질 막을 통과해 막 반대편의 연료전지에 공급된 공기중의 산소와 반응하여 물을 생성하게 된다. 이 때 생성된 물은 수소차의 유일한 배출물로서 남은 공기와 함께 대기 중으로 배출된다. 31

시스템 구동 원리 수소차는 내연기관차와 달리 엔진이 없으며, 전기차와 달리 전기공급 없이 내부 에서 전기를 생산한다. 공기 공급기 모터 감속기 회생 제동 교류 충전 산소 전력변환 장치 배터리 직류 연료전지 수소 수소탱크 물배출 수소차 구성과 기능 ) (엔진 없음) 연료 전지 모터 배터리 수소 탱크 수소탱크 : 충전소에서 충전한 수소를 고압(700bar)으로 저장 연료전지 : 수소와 산소를 화학반응시켜 전기를 생산 배 터 리 : 연료전지에서 생산된 전기를 저장 모 터 : 배터리에 저장된 전기를 이용하여 자동차 바퀴를 구동 32

연료전지의 구조 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 전기에너지를 생성하는 차세대 무공해 에너지이다. 직류 전류 수소 2e - + 전해질 2e - + 산소(공기) H + O2 2H + 물, 열 (-)극 : 2H2 + 2OH - 2H2O + 2H + + 4e - (+)극 : O2 + 2H + + 4e - 2OH - 전체 반응 : 2H2 + O2 2H2O 수소는 (-)극에서 산화되고 산소는 (+)극에서 환원된다. 이 반응식에서 볼 수 있듯이, 수산화 이온(OH - )의 농도는 변하지 않고, 단지 수소와 산소로 물이 만들어진다. 이것은 수소가 공기 중에서 연소하여 물이 되는 반응과 동일하다. 33

수소연료 전지차 (FCEV) Zero 3분* ~ 10분 전기차 (EV) Zero 30분 ~ 6시간 하이브리드 CO2, CO, NOx 수소차의 (HEV) 장점 5분이내 * SAE 2601, 70MPa 충전소 이용 시 3분 완충 가능 H₂O만 배출하는 친환경성 FCEV 수소차는 가솔린 사용 없이 수소와 산소만으로 전기를 만들어 구동되기 때문에 원천적으로 배기가스 없이 물만 배출 내연기관차 배기가스배출 충전시간 수소연료 전지차 (FCEV) 전기차 (EV) 하이브리드 (HEV) 3~10분 1회 충전시 Zero Zero CO2, CO, NOx 수소차 (FCEV) 3분* ~ 10분 기존 30분 친환경 ~ 6시간자동차 대비 우수한 수소차 5분이내 배기가스 배출 * SAE 2601, 70MPa 충전소 이용 시 3분 완충 가능 Zero 충전시간 l FCEV 3분 ~ 10분 EV전기차 (EV) 1회 충전시 하이브리드차 FCEV (HEV) 30분 Zero CO2, CO, NOx 30분 ~ 6시간 5분 이내 내연기관차 짧은 충전시간, 길어진 주행거리 3~10분 FCEV l 1회 충전시 1회 충전시 EV 30분 전기차는 완전히 충전되는데 30~360분 정도 걸리며 140km* FCEV 주행이 가능하지만, 수소차는 3~10분 만에 완전히 충전되며 1회 충전으로 최대 415km를 달릴 수 있다. *국내출시전기차1회완충시주행거리평균값 내연기관차 34

친환경 자동차의 비교

1. 친환경 자동차의 특징 비교 구분 장점 단점 전기차 (EV) 무공해 저렴한 충전 비용 짧은 주행거리 : 200km 이내 긴 충전시간 : 급속 20~30분 완속 4시간 이상 충전 인프라 부족 수소차 (FCEV) 무공해 긴 주행거리 : 500km 이상 짧은 충전시간 : 5분 이내 충전 인프라 부족 Vehicle Class 수소차 Large Mid 하이브리드차 플러그인 하이브리드차 Compact 전기차 Electric Vehicle 200km 500km Driving Range Hybrid Vehicle (Plug-in) FCEV 36

구분 개념도 특징 하이브리드차 구동 : 엔진 + 모터 연료 : 화석연료 +전기 배터리 0.9 ~ 1.8kWh 모터 엔진 배터리 연료 탱크 외부 모터 주행 전원중 대용량 배터리 충전 / 방전 배터리 엔진 연료 탱크 플러그인 하이브리드차 구동 모터 : 엔진 + 모터 엔진 연료 배터리 : 화석연료 +전기 외부 전원 모터 엔진 배터리 외부 전원 (엔진 없음) 모터 외부 전원에서의 전력 공급 배터리 연료 탱크 배터리 4 ~ 16kWh 연료 탱크 모터 배터리 엔진 전기차 외부 전원 모터 구동 : 모터 연료 : 전기 배터리 엔진 배터리 10 ~ 30kWh 외부 전원 (엔진 없음) 배터리 (엔진 없음) 순수 전기 에너지로 연료 배터리 구동 전지 (엔진 없음) 연료 탱크 연료 탱크 수소 탱크 모터 모터 외부 전원 모터 엔진 배터리 수소차 연료 탱크 구동 : 모터 외부 전원 연료 : 수소 (엔진 없음) 모터 배터리 배터리 0.9 ~ 1.8kWh (엔진 없음) 연료 전지 모터 배터리 수소 탱크 연료전지 내 수소 / 산소 전기화학 반응으로 전기 생산 / 구동 37

38 충전(주유) 시간 최고속도 1회 충전(주유) 주행거리 연비 1,100 1,000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 148 1,062 420 전기차 하이브리드차 플러그인 하이브리드차 수소차 44 전기차 모드 946 하이브리드 모드 250 200 150 100 50 0 전기차 하이브리드차 플러그인 하이브리드차 수소차 0 5 25 급속 240 완속 168 250 200 150 100 50 0 145 206 160 192 전기차 하이브리드차 플러그인 하이브리드차 수소차 30 25 20 15 10 5 0 5.0 17.7 20.7 전기차 하이브리드차 플러그인 하이브리드차 수소차 4.6 17.2 전기차 모드 하이브리드 모드

2. 친환경 자동차의 대기오염물질 배출량 하이브리드차 1대 보급 = 연간 CO₂ 0.7톤 감축 주행전 19.4g/km 주행 121.6g/km 141.0 g/km 하이브리드차 192.2 g/km CO₂ 배출량 (연비)비교 주행전 26.5g/km 주행 165.7g/km 가솔린차 100 그루 30년생 소나무 106그루를 심는 효과 플러그인하이브리드차 1대 보급 = 연간 CO₂ 1.3톤 감축 주행전 99g/km 주행 19g/km 192.2 g/km 주행전 26.5g/km 주행 165.7g/km 100 그루 50 그루 118 g/km 플러그인 하이브리드차 CO₂ 배출량 (연비)비교 가솔린차 30년생 소나무 197그루를 심는 효과 30년생소나무1그루당연간CO2흡수량:6.6kg -근거: 주요산림수종의표준탄소흡수량 (2013년11월,국립산림과학원) 39

전기차 1대 보급 = 연간 CO₂ 2톤 감축 CO₂배출량 94.1g/km CO₂배출량 192.2g/km VS 전기차 발전 94.1g/km + 주행 0g/km 가솔린차 석유채굴 26.5g/km + 주행 165.7g/km 수소차 1대 보급 = 연간 CO₂ 2톤 감축 CO₂배출량 143.1g/km CO₂배출량 192.2g/km VS 수소차 발전 143.1g/km + 주행 0g/km 가솔린차 석유채굴 26.5g/km + 주행 165.7g/km 40

외국의 친환경 자동차 보급 정책

1. 친환경 자동차 개발 및 보급 친환경 자동차 산업의 육성 세계 자동차 산업은 지구온난화와 자원고갈로 위기에 직면해 있다. 각국은 온실 가스 배출 억제를 위해 자동차 분야 규제를 강화하고 있으며, 석유자원 고갈에 대비한 에너지 다변화 정책 이 글로벌 현안 의제로 부각되고 있다. 자동차 CO₂ 배출 기준 한국2015년140g/km2020년97g/km 미국2015년147g/km2020년113g/km 유럽2015년130g/km2021년95g/km 일본은연비규제(2015년17.0km/L2020년20.3km/L) 세계 각국은 정부 주도로 친환경 자동차 산업 육성을 전략적으로 추진하고 있다. 친환경 자동차 산업은 미래 자동차 시장의 판도를 좌우하게 될 것이며, 나라마다 자국의 현실에 맞는 주력 차종을 발굴하고, 기술개발 자금과 보조금을 지원하 고 있으며, 세금감경 혜택을 제공하고 있다. 미 국 개 발 2009년에서 2018년까지 그린뉴딜 정책 으로 그린카를 포함한 녹색분야에 150조원을 투자할 예정이다. 보 급 오바마 정부는 2015년까지 전기차(플러그인하이브리드차 포함) 1백만대 보급 목표를 제시하고 구입시 세금감경 혜택을 제공하고 있다. 42

유 럽 개 발 독일 정부는 2010년 5월, 2020년까지 전기차 1백만대를 보급하는 것을 목표로 기술개발과 인프라 구축을 위한 국가전략을 발표하였다. 보 급 EU는 2020년까지 전기차 300만대, 수소차 50만대 이상 보급하는 것을 목표로 친환경 자동차 보급을 추진 중에 있다. 특히 프랑스는 CO2 60g/km 미만 차량 에 최대 5,000유로의 보너스를 지급하고 있으며, 영국은 전기차에 대당 최대 5,000파운드의 보조금을 지급하고 있다. 개 발 일 본 차세대 저공해 자동차개발 에 따라 하이브리드차와 수소차 기술개발에 1,060 억엔(1조원)을 지원하고, 차세대자동차전략 에 따라 전력기반차에 사용되는 배터리 기술개발에 210억엔(2천9백억원, 2009년~2015년)을 지원하고 있다. 보 급 2013년까지 전기차와 플러그인하이브리드차 32,000대를 보급하고, 충전기는 2020년까지 2백만대를 구축할 예정이다. 개 발 중 국 자동차발전정책 (2010년 8월)에 따라 전기차, 하이브리드차, 수소차 기술개발 에 10년간 1,000억 위안(약 17조원)을 투자하고 있다. 보 급 2020년 전력기반차 1.5백만대 생산, 5백만대 보급을 목표로 자동차 대책을 추진 중에 있다. 43

각 국의 친환경 자동차 지원 내용 구분 차종 지원내용 보조금 지급 세금 감경 하이브리드차 (HEV) 플러그인 하이브리드차 (PHEV) 전기차(EV) 수소차 (FCEV) 하이브리드차 (HEV) 플러그인 하이브리드차 (PHEV) 전기차(EV) 수소차 (FCEV) (프랑스) 2008년부터 보너스 맬러스에 따라 2,000 4,000유로(2013년) 지원 (일본) 1차 30만엔(2009년 4월~2010년 7월), 2차로 10만엔 지원(2011년 12월~2012년 12월) (유럽) 영국 이탈리아 최대 5,000 지원 (중국) 최대 元 31,500 지원 / (일본) 최대 850,000 지원 (영국) 차량가격의 25%(최대 5,000) 지원 (프랑스) 7,000 환급 (중국) 중앙정부와 지방정부 각 元 60,000 지원 (일본) 최대 100만엔 지원 (미국) 캘리포니아($2,500), 조지아주($5,000), 오레곤주($1,500)는 추가 지원 (중국) 승용차 최대 元 250,000 / 버스 최대 元 600,000 지원 (일본) 동급 내연기관차와 가격 차이 최대 50% 지원 (미국) 2006년~2010년까지 하이브리드차에 대해 최대 3,400달러 지원 (일본) 취득세 중량세 면제, 자동차세 75% 감면 (미국) 세액공제 최대 $7,500 / (일본) 세액공제 250,000 (유럽) 등록세(네덜란드, 5,000) (중국) 구매세 100% 면제 (미국) 구입시 100% 세금 공제와 보험료 10% 감면 (중국) 취득세 2020년까지 면제 / (일본) 취득세, 중량세 면제 (미국) 1대당 $4,000 지원 (노르웨이) 자국에 수입되는 차량에 한해 23,000 지원 44

친환경 자동차 판매 현황 세계 친환경 자동차 시장은 2013년 195만대 규모 (차량 판매량 8,420만대의 약 2.3%) 200 200 150 150 기타 기타 미국 미국 일본 일본 100 100 50 50 07 07 08 08 09 09 10 10 11 11 12 12 13 13 친환경차 판매 판매 현황 현황 주요 5개국 신차 등록 현황 55,000 55,000 50,000 50,000 45,000 45,000 40,000 40,000 35,000 35,000 30,000 30,000 25,000 25,000 20,000 20,000 15,000 15,000 10,000 10,000 5,000 5,000 - - 00 00 세계 친환경 자동차 시장은 성장세 지속 (신차 시장에서 2015년 3%, 2020년 20% 전후로 성장 전망) 05 05 06 06 07 07 08 08 09 09 10 10 11 11 12 12 13 13 주요 주요 5개국 5개국 신차등록 현황 현황 브라질 브라질 중국 중국 일본 일본 일 일 미국 미국 45

2. 세계 친환경 자동차 시장 전망 친환경 자동차 시장 패러다임 변화 자동차 시장의 패러다임이 급변하여 고효율 친환경 자동차 시장이 연평균 11.3% 성장하고 있다. 그리고 전기차를 포함한 친환경 자동차가 내연기관차를 대체해 나가고 있다. 친환경 자동차 : 1,071(2010년) 3,132만대(2020년) 가솔린차 : 5,966(2010년) 6,605만대(2020년) 3,500 세계 친환경 자동차 신규차량(만대) 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 EV(전기차) PHEV (플러그인 하이브리드차) HEV (하이브리드차) FCEV (수소차) 출처:IEA(InternationalEnergyAgency)Report(2009년) 46

친환경 자동차 시장 전망 EU는 환경문제 대응을 위해 EURO-6 배출가스 저감기준을 제시하고 있으 며, 미국은 캘리포니아주를 중심으로 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle), SULEV(Super Ultra Low Emission Vehicle)을 넘어서 ZEV(Zero Emission Vehicle) 프로젝트를 실행 중이다. 앞으로 자동차 산업은 빠르게 고연비, 친환경 자동차 중심으로 재편될 것으로 예상되며, 하이브리드차, 전기차, 수소차 로 대변되는 친환경 자동차가 큰 비중을 차지하게 될 것으로 전망된다. 매대수(만대) 10,000 8,000 6,000 내연기관 전기차 4,000 2,000 하이브리드차 수소차 2005년 2010년 2015년 2020년 2025년 2030년 2035년 2040년 출처:1.AutomotiveWorldCarIndustryForecastReport,GlobalInsight(2004년) 2.IEA,Booz&Companyanalysis 47

우리나라 친환경 자동차 보급 정책

1. 친환경 자동차 보급 목표 2004년까지 6,000여대에 불과했던 친환경 자동차의 보급 대수는 2009년 1만대, 2012년 3만대로 빠르게 증가하여 2014년 현재 18만대(누적)가 운행 중이다. 하지만 이 수치는 2014년 자동차 등록대수 2,012만대의 0.9%에 불과한 수준 이다. 정부는 친환경 자동차 개발 및 보급 기본계획(2016년~2020년) 에 따라 2020년까지 자동차 등록대수의 10%인 220만 대를 친환경 자동차로 보급할 계 획이다. 하이브리드차 판매량 면에서 국내 친환경차 시장 을 선도하고 있으며, 향후 성장세를 주도할 것으로 예상되고 있다. 2004 년에 출시된 이후 2014년까지 총 13만 9천대가 판매되었다. 2020년까 지 하이브리드차 67만대(누적) 보 급을 목표로 하여 2015년~2020년 기간 중에 53만대를 추가로 보급할 계획이다. 하이브리드차(HEV) 보급목표 2020년까지 67만대 HEV (단위:만대) 계 ~'14 '15 '16 '17 '18 '19 '20 66.9 13.9 4 6 7 11 12 13 근거:저탄소차협력금조정안마련연구 (2014년7월,조세연KEI) 플러그인하이브리드차 2015년 8월 플러그인하이브리드차 가 국내에 처음 출시되었다. 2020년 까지 보급목표는 5만대로 2016년 3천 대 등 연차적으로 보급물량을 늘려 갈 계획이다. 플러그인하이브리드차(PHEV) 보급목표 2020년까지 5만대 PHEV (단위:만대) 계 '16 '17 '18 '19 '20 5 0.3 0.5 1.0 1.3 1.9 근거:환경부자체계획(2015년6월) 49

전기차 2012년 1종이었으나 2015년 9종 으로 증가하였으며, 2014년까지 총 3,000여대가 보급되어 초기시장 형성 단계에 있다. 2020년까지 전기 차 20만대(누적) 보급을 목표로 2015년 0.3만대, 2016년 1만대 등 연차적으로 보급해 나갈 계획이다. 전기차(EV) 보급목표 2020년까지 20만대 EV (단위:만대) 계 ~'14 '15 '16 '17 '18 '19 '20 20 0.3 0.3 1 3 4 5 6.4 근거:전기차보급확대및시장활성화계획 (2014년12월,녹색위) 또한 공공급속충전시설은 2020년까지 총 1,400기를 설치하여 전국적으로 생활 반경 내에서 편리하게 충전할 수 있는 기반을 구축해 나가고 있다. 수소차 2013년 2월 양산체계를 구축하여 공공부문을 중심으로 시범보급하 고 있다. 2014년까지 지자체, 공공 기관, 비영리법인 등을 대상으로 수소차 33대를 보급하였고, 수소 충전소도 거점도시에 설치해 나가 고 있다. 특히 2015년 12월 산업부, 국토부 등과 합동으로 수립한 수소차 보급 및 시장 활성화 계획 에 따라 2020년까지 수소차 9천대 를 보급하고 수소충전소 80개소를 신규로 설치할 계획이다. 수소차(FCEV) 보급목표 2020년까지 9천대 FCEV (단위:천대) 계 '16 '17 '18 '19 '20 9.0 0.1 0.3 2.0 2.6 3.9 근거:수소차보급및시장활성화계획 (2015년12월,관계부처합동) 50

2. 친환경 자동차 인센티브 혜택 차량 구매 보조금 지원 친환경 자동차를 구입할 때 내연기관과 가격차이, 차량 유지비 절감, 온실가스 감축, 대기오염 저감 등을 고려하여 차종에 따라 구매 보조금을 지원한다. 특히, 내연기관차와 가격 차이가 클수록 더 많은 구매 보조금을 지원함으로써 소비자들의 차량구매 부담을 줄여주고 있다. 전기차 하이브리드차 플러그인 하이브리드차 수소차 1,200만원 100만원 500만원 2,750만원 *지방비지원별도 인센티브 제공 친환경 자동차를 이용할 때 혼잡통행료 할인, 공영주차장 이용료 할인, 전용 주차장 이용 등 다양한 인센티브 혜택을 받을 수 있다. 항목 하이브리드차 플러그인하이브리드차 전기차 수소차 공영주차장 20~50% 할인 혼잡통행료 면제(서울 남산터널) 51

세금감경 친환경 자동차를 구매할 경우 차량 구매보조금 지원 외에 개별소비세, 교육세, 자동차 취득세 등 세금감경 혜택을 추가로 받을 수 있다. 항목 하이브리드차 플러그인 하이브리드차 전기차 수소차 계 최대 270만원 최대 270만원 최대 400만원 - 개별소비세 최대 100만원 최대 100만원 최대 200만원 - 개별소비세 / 교육세 최대 30만원 최대 30만원 최대 60만원 - 취득세 최대 140만원 최대 140만원 최대 140만원 - 지역개발채권 (차량가격의 9~20%) 최대 200만원 최대 200만원 최대 200만원 - 52

3. 친환경 자동차 충전소(시설) 확충 충전시설 설치 지원 친환경 자동차 보급 초기에 충전 인프라 부족으로 인한 소비자 불편을 해소하기 위하여 충전소(시설)의 설치비용을 지원한다. 전기차 1대당 완속충전시설 지원 공공급속충전시설 1기당 지원 4백만원 70백만원 수소충전소 1기당 지원 1,500백만원 급속충전시설 2011년부터 2017년까지 총 320억원을 지원하여 전국에 637기의 공공 급속 충전시설을 설치해 나가고 있다. 또한 전기차 수요를 반영하여 핵심거점, 광역거점, 거점간 연계 등으로 단계별 충전인프라를 구축하고 있다. 핵심거점(반경10km이내),광역거점(반경30km이내),거점간연계(고속도로,국도) 53

단계별 전기차 충전인프라 구축 전략 1단계 2 3단계 핵심거점(반경10km내외)광역거점(반경30km내외)거점연계(고속도로,국도) 완속충전시설 전기차 수요자에게 완속충전시설 보조금(2016년 400만원)을 지원하고, 차량 운행 패턴과 주거상황을 고려하여 민간충전사업이 가능하도록 전력정보와 부하 관리 종합 시스템을 구축하여 충전전력의 효율적인 이용과 전력수요 관리를 강화해 나가고 있다. 54

수소충전소 2020년까지 전국 주요 거점지역에 수소충전소 80기를 운영해 나갈 계획이다. 2014년에는 광주광역시와 내포신도시에 각각 1기씩 설치하였다. 2014년 수소충전소를 그린벨트에 설치할 수 있도록 관련 법령을 개정하였으며, CNG 충전소와 수소 충전소를 병설할 수 있도록 관련 규정을 마련할 계획이다. 천연가스공급시설설치자금융자운용요강(환경부고시)을개정하여, 융자지원대상에수소충전소를포함하여지원(2011년이후) 충전시설 보급목표 (단위:기,누적) 구분 2011년 2013년 2015년 2020년 소계 354 1,971 6,301 201,400 전기차 충전시설 완속충전시설 321 1,794 5,964 200,000 급속충전시설 33 177 337 1,400 수소충전소 8 8 10 80 근거 전기차보급확대및시장활성화계획(2014년12월,녹색성장위원회) 수소차및수소충전소보급활성화방안(2015년10월,환경부) 친환경자동차중기보급계획(2015년2월,환경부) 55

참고 1 전기차 급속충전시설과 완속충전시설 비교 구분 급속충전시설 (복합멀티형) 스탠드식 충전시설 완속충전시설 이동형 충전기 충전시설 모양 충전용량 50kWh 7kWh 3.2kWh 충전시간 20~30분 5~6시간 8~9시간 설치 사후관리 소요비용 (공사비 포함) 장점 단점 국가 국가 지자체, 자동차 제작사 개인, 자동차 제작사 휴대형 개인 70백만원 4~7백만원 1백만원 이내 충전시간 단축 전문 관리 필요 운영비 과다 소요 심야전기 이용 안정적인 충전(100%) 개인 관리 가능 충전시간 필요 휴대와 사용 편리 기 설치된 콘센트 이용 콘센트마다 태그 부착 작업 전력용량 검사 필요 상대적으로 긴 충전시간 필요 해외 완속충전시설 보급 현황 선진국의 경우 전기차 보급시 충전시설 설치 공간이 있을 경우 스탠드식 충전시설(벽걸이 포함)을 설치하고, 공간이 부족할 경우에는 이동형 충전기를 보급 56

참고 2 친환경 자동차 운영비용 하이브리드차 하이브리드차는 감속시 배터리를 충전하여 충전된 전력을 주행할 때 사용한다. 따라서 하이브리드차 연비(18.2km/L)는 내연기관차 연비(12.1km/L) 보다 우수 하며, 연간 15,000km 주행시 연료비를 약 65만원 절약하는 효과가 있다(연료 비 1,534원/L 기준). 또한 하이브리드차는 내연기관(엔진)과 전기모터(배터리)를 함께 사용하는데, 전기모터가 작동할 때는 전기차와 마찬가지로 소음이 없어 우수한 승차감을 느낄 수 있다. 플러그인하이브리드차 플러그인하이브리드차는 하이브리드차와 전기차의 장점을 결합한 모델로서 출퇴근(30~40km) 거리를 전기차로 주행할 수 있으며, 장거리 운행시에는 별도 의 배터리 충전 없이도 하이브리드차 모드로 전환하여 주행할 수 있다. 또한 일반 하이브리드차 보다 대기오염물질을 40~50% 정도 저감할 수 있으며, 내구연한을 165,000km(전기차 11만km, 내연기관차 5.5만km)로 가정할 경우 내연기관차 보다 1480만원, 하이브리드차 보다 760만원 가량 유류비를 절감 할 수 있다. 57

전기차 전기차는 연료비용이 휘발유 자동차 대비 1/5~1/3 수준으로서 고유가시대의 가계 부담을 덜어주며, 전기차가 늘어날수록 석유 의존도와 에너지 수입비용 을 절감할 수 있다. 전기차의 또다른 장점은 엔진 없이 전기모터로 작동하기 때문에 소음이 없다. 미국 등에서는 보행자의 안전을 위해서 오히려 전기차에 소리를 내도록 하고 있다. 서울 1회 충전 1,500원으로 최대 135km 주행 청주 전기차용 전기요금은 일반 가정용 전기요금과 달리 계절별, 시간대별 전력부하에 따라 최저 51.2원/kWh, 최대 206.5원/kWh(평균 100원/kWh)까지 차등 적용 수소차 차량용 수소연료 가격이 유동적이지만, 현재의 수소 생산비와 운송비를 감안 할 때 연간 15,000km 주행 시 약 50~80만원을 절약하는 효과가 있을 것으로 예상된다. 수소차는 충전 소요시간이 5분 이내로 짧고, 배출가스가 전혀 발생하지 않기 때문에 승차감이 좋다. 58

4. 친환경 자동차 연구개발 친환경 자동차(전기차) 기술개발 실적 친환경 자동차 산업을 육성하기 위하여 정부와 민간이 함께 배터리 성능향상 등 기술개발을 추진하고 있다. 년도 현대 블루온 (2011년 4월) 기아 레이 (2012년 3월) 기아 소울 (2014년 5월) 부품 실적 달성률 (%) 실적 달성률 (%) 실적 달성률 (%) 주행거리 (km) 140 100 140 100 235 130.6 배터리 용량(kWh) 16.4-16.4-28.3 - 중량(kg) 198-198 - 290 - 완속충전(hr) 6 100 6 100 4.3 93 충전기 급속충전 (min) 25 100 25 94 18.5 113.5 근거:현대차,기아차내부자료(2015년9월) 59

전기차 핵심부품 R&D 국가 로드맵 정부는 2014년 전기차 핵심부품 개발 로드맵을 비롯하여 각종 친환경 자동차 기술개발 계획을 수립하였다. 또한 2011년 환경부의 글로벌탑 환경기술개발 프로젝트의 일환으로 친환경 자동차 기술개발사업단을 발족하여 친환경 자동차 기술개발을 지원하고 있다. 구분 합계 '14 '15 '16 '17 '18 '19 '20 기술 부품개발 30 36 36 45 45 30 배터리팩 열/안전 제어 기술 (정부투자 : 10억원/년) 여자동기 고효율 모터 기술 (정부투자 : 12억원/년) 고효율 공조시스템 기술 (정부투자 : 12억원/년) 배터리 시스템 최적 설계 기술 (정부투자 : 15억원/년) 무금형 자체성형 기술개발 (정부투자 : 15억원/년) 고전압 전장부품 일체화 기술 (정부투자 : 10억원/년) 합계(억원) 222 10 49 64 64 25 10 93 1회 충전 주행거리 (km/1회 충전) 160 200 230 230 270 270 300 근거:전기차보급확대및시장활성화계획(2014년12월,녹색성장위원회) 60

부 록 용어 해설 61

용어 해설 [Glossary] 그린카 기존 내연기관 보다 대기오염 물질이나 CO₂ 배출이 적고 연비가 우수한 자동차로서 친환경 자동차와 동일한 용어로 사용됨 미세먼지 (PM2.5) 대기 중에 부유하는 분진 중 직경이 2.5μm보다 작은 먼지로 머리카락 지름의 1/30 ~ 1/200 수준의 매우 미세한 입자 블로바이 가스 (Blow-by gas) 엔진 연소과정에서 연소실 내의 연료가스가 피스톤과 실린더 사이의 틈새를 통해 새어나가는 가스를 말함 수소차 (FCEV : Fuel Cell Electric Vehicle) 연료전지 스택에서 수소와 산소를 반응시켜 전기를 얻은 후 생산된 전기로 모터를 움직여 주행하는 자동차 인버터 (Inverter) 전기모터에서 생산된 교류를 직류로 변환시켜 배터리에 저장하고, 전기모터를 구동할 때는 배터리에 저장된 직류를 역( 易 )으로 교류로 변환시켜 전기모터에 공급하는 장치 전구물질 어떤 물질이 일련의 화학반응을 거쳐 새로운 물질로 변화 생성되는 경우 최초의 출발 물질을 말함 전기차 (EV : Electric Vehicle) 고전압 배터리로부터 전기에너지를 전기모터로 공급하여 차량에 구동력을 발생시킴으로써 화석연료를 전혀 사용하지 않는 무공해 자동차 증발가스 자동차의 연료탱크에서 연료가 증발되어 나가는 가스를 말함 62

친환경 자동차 친환경 자동차 기술개발 사업단 하이브리드차, 플러그인하이브리드차, 전기차, 수소차, 태양광차 등 기존 내연기관차 보다 대기오염물질이나 CO₂ 배출이 적고 연비가 우수한 자동차 친환경 자동차의 보급과 경유자동차의 배출가스 저감대책을 효율적으로 수행하기 위하여 환경부의 글로벌탑 환경기술개발 프로젝트의 일환으로 2011년 5월 출범한 기술개발 사업단 플러그인하이브리드차 (PHEV : Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 하이브리드차 중에서 외부 전기 공급원으로부터 충전받은 전기에너지로 구동이 가능한 자동차 하이브리드차 (HEV : Hybrid Electric Vehicle) 내연기관(엔진)과 전기모터, 두 종류의 동력을 조합 구동하여 기존 내연기관차 보다 고연비, 고효율을 실현한 자동차 휘발성유기화합물 (VOCs : Volatile Organic Compounds) EURO-4,5,6 SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle) 탄화수소계 화합물로 자동차 연료, 산업 생활용 용제류 등에서 배출되며, 햇빛에 의한 광화학 반응에 의해 오존이 생성됨 유럽에서 정한 자동차 배출가스 기준으로서 경유차의 경우 2006년 10월(기존차는 2008년 1월)부터 EURO-4, 2009년 9월(기존차는 2010년 10월)부터 EURO-5, 2014년부터 EURO-6를 적용 극초저공해자동차 기준으로서 2012년 7월부터 우리나라에 도입된 배출허용기준 ULEV (Ultra Low Emission Vehicle) 미국 배출가스 규제기준으로 우리나라 휘발유 승용차, LPG 승용차에 적용되는 배출허용기준 ZEV (Zero Emission Vehicle) 전기차, 수소차 등 배출가스가 전혀 나오지 않는 무공해 자동차의 배출허용기준 63

발행 : 환경부 대변인실 044-201-6061 (우)30103 세종특별자치시 도움6로 11 정책담당 : 환경부 교통환경과 044-201-6921 이 발행물은 국민들에게 환경정책을 알리고 정책의 발전을 함께 고민하고자 하는 목적으로 발행한 홍보물입니다. c2015 Copyrights Ministry of Environment. All Rights Reserved.