화석연료로 만드는 전기의 효율은 내연기관보다 얼마나 좋을까?

과거에 환경부에서 열린 정책설명회에 참석하면서 환경부의 관계자들과 여러 이야기를 나누었는데요.
제가 평소에 공인연비에 대해서 지적한 점이나 친환경 흐름에 있어서 전기효율에 대한 문제 등에 대해서 일부 이야기를 나눌 수 있었습니다.

평소에 제가 궁금했던 사항은 전기자동차의 패러다임으로 전환되어 전기차를 타더라도 결국 화력발전으로 나오는 전기라면 결국 화석연료를 사용하여 나오는 전기이기 때문에 100% 친환경으로는 볼 수 없다는 사실이었는데요.
그렇다면 화석연료를 사용하려 전력을 생산한 경우에는 내연기관과 비교해서 어느정도의 효율성이 있는가가 관건이겠죠.

이에 대한 자료를 환경부에 요청하여 받은 적이 있습니다.
자료를 보니 같이 공유할 가치가 있다고 생각이 되더군요.

● 내연기관의 에너지 효율은?

우선 내연기관의 효율이 어느정도인지 알아야 겠죠?
내연기관에서는 연료가 투입된 양이 100이라고 가정을 하면 엔진이 가동하면서 폭발에너지로 변화되면서 손실되는 효율이 71%로나 됩니다.
29%로만 에너지가 변환되는 것이죠.

그다음 폭발에너지로 엔진이 구동하는데 당연히 변속기나 공회전, 엔진에 영향을 주는 부대장치(냉각수 펌프, 브레이크 등)에 의해서 다시 효율이 떨어지게 됩니다. 그 떨어지는 효율은 34%정도 된다는 것입니다.

이렇게 되면 구동바퀴로 가는 효율은 결론적으로 19% 정도가 되는데요.
결국 내연기관의 경우는 석유 1리터 투입시 0.19리터가 바퀴의 구동력으로 나타난다는 것입니다.

※ 환경부 제공 자료

환경부에서 받은 이 자료 중 내연기관의 에너지 효율은 미국 에너지성의 자료(www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml) 를 참고했더군요.

● 내연 기관과 비교한 전기 기관의 에너지 효율은?

그렇다면 화력발전에 의한 전기기관의 효율은 어떻게 될까요?
내연기관 에너지 효율과 동등한 기준을 위해서 등유로 발전이 가능한 발전시설을 통해 효율을 따진 것인데요.
연료가 투입되어 발전/송전하면서 나오는 에너지 변환효율은 56%가 사라집니다. 44%가 남는거죠(내연기관대비 15%가 좋은 수치)

이런 전기에너지는 충전과 모터가 구동되면서 85% 정도 살아남습니다.
결국 화력발전에 의한 전기기관은 석유1리터 투입 시 0.37리터가 바퀴의 구동력으로 나온다는 것입니다.

※ 환경부 제공 자료

결국 화석연료에 의한 전기라고 해도 내연기관보다 효율이 높은 것은 사실입니다.
화력발전에 의한 내연기관과 전기차 에너지 효율을 비교다면 19% VS 37%, 즉 내연기관보다 전기차 에너지 효율이 2배 가까이 좋습니다.

이러한 비교는 전기를 화력발전으로만 생산했을때의 비교 인데요.
전기를 수력/풍력, 원자력으로 생산하게 된다면 효율이 더 좋다고 봐야겠죠.

●앞으로 어떻게 전기를 어떻게 조달할 것인가가 더 중요할 듯

원자력이 가장 효율이 좋은 전력발전이라고 알려져있는데요.

화력발전대비 전력생산 효율도 2배이상 좋고, 화력발전대비 이산화탄소 배출량은 1/100 수준이라고 합니다.
석유가 한방울도 안나고, 수력자원도 한계가 있는 우리나라에서는 원자력발전을 적극적으로 추진한 결과, 원자력 전력생산 비중이 50%가 육박하는 것으로 알고 있습니다.

이러한 좋은 효율과 적은 탄소배출량을 가지고 있으나 역시 방사능 유출이 가장 큰 리스크죠. 일본 강진사태에서 볼 수 있듯이 천재지변으니 사고에 의한 유출은 치명적입니다.

따라서 최근 원자력 발전을 더이상 늘려가는 움직임은 나오지 않고 있습니다. 유치가 힘들기 때문이겠죠.
현재로써는 차기 에너지의 발굴이나 다양화 문제는 우리나라도 답은 없는듯합니다.

어떻게 본다면 향후 전기차 흐름에서는 전력 생산 확대에 대한 대체안이 없는 원자력 발전의 감축은 현실성이 떨어진다고도 볼 수가 있겠네요.
전력수요는 기하급수적으로 늘어나는데 원자력의 위험성 때문에 대안없이 줄여나갈 수는 없는 노릇이니까요.

내연기관에서 전기차로 가는 흐름이 빠르게 추진된다고 해도, 친환경적으로 전력을 조달하고 소비자가에게 충분히 매력적으로 사용할 수 있는 전기사용 가격이 되어야 할 것입니다.
결국 친환경을 갖추면서도 값싼 전기를 조달할 수 있는 발전체계가 전기차의 패러다임에서 가장 관건일 수 있다는 생각이 드는군요.