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전력 충전하며 달리는 ‘e-고속도로’

  • 2017.12.11.
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스웨덴과 독일에 이어 미국에서 3번째로 ‘e-고속도로(e-Highway)’가 건설되었다는 소식이 외신을 타고 전해져 전 세계 자동차업계는 물론 에너지업계의 비상한 관심을 모으고 있다.

 

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스웨덴과 독일에 이어 미국에서 3번째로 e-고속도로 시범구간이 건설됐다 ⓒ Siemens

 

과학기술 전문 매체인 뉴아틀라스(newatlas)는 자동차도로의 미래로 불려지는 e-고속도로의 시범구간이 최근 캘리포니아에서 건설되었다고 보도하면서, 도로 위에 설치된 전력선을 따라 3대의 전기 트럭이 성공적으로 주행을 마쳤다고 밝혔다.

e-고속도로는 전력을 충전하며 달릴 수 있는 도로

e-고속도로는 전기자동차가 전력을 충전하며 달릴 수 있는 도로를 가리킨다. 도로 위에 설치된 전력선을 통해 공급된 전기로 자동차가 움직이기 때문에 전철이나 지하철과 같은 원리로 작동한다고 볼 수 있다.

여기서 떠오르는 의문은 전철이 아닌 자동차인데도 어째서 번거롭게 전력선을 따라 움직이도록 만들었느냐는 점이다. 배터리를 장착한 전기자동차의 성능이 하루가 다르게 발전하고 있는 상황에서 자동차가 자유롭게 움직일 수 없도록 전력선이란 제약 조건을 단 이유는 무엇일까?

그 이유는 바로 자동차의 크기 때문이다. e-고속도로를 달릴 수 있는 자동차는 트럭처럼 거대한 크기의 차종들만이 이용할 수 있는데, 이들 차종은 아직 배터리로 작동하기 어려운 구조로 이루어져 있다. 다시 말해 배터리가 거대 차종을 움직이기에는 아직 한계가 있다는 것이다.

예전과 비교하여 볼 때 배터리 기술이 눈부시게 발전한 것은 사실이지만, 아직도 화석연료에 대비하여 턱없이 낮은 배터리의 에너지 밀도는 전기자동차 활성화에 걸림돌이 되고 있다.

 

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전력선에서 전기를 공급받을 수 있는 장치인 팬터그래프 ⓒ Siemens

 

전기로 달리는 승용차의 경우는 배터리가 수백 kg에 불과하기 때문에 차체에 탑재시키는데 별 어려움이 없지만, 트럭 같은 거대 차종을 전기로 달리게 하려면 배터리 무게만 해도 수 톤이 되어야 하기 때문에 이를 탑재시키기가 현실적으로 불가능하다.

특히 배터리 용량이 커지면 충전에 걸리는 시간이 더 오래 걸리고 비용도 상당히 비싸지는 문제가 발생한다. 따라서 전기 트럭을 순수하게 배터리로만 운용하는 것은 경제성도 없고 제작도 힘들기 때문에 ‘e-고속도로’라는 새로운 개념이 등장하게 것이다.

물론 e-고속도로라고 해서 비용이 저렴하다는 것은 아니다. 전기가 디젤보다 저렴하다 해도 전력선을 건설하는 초기 투자비용이 크기 때문에 경제성만 고려한다면 전기 트럭은 디젤 트럭에 비해 별다른 장점이 없다.

그래서 현재는 e-고속도로를 달리는 전기 트럭들 대부분은 디젤과 전기를 혼용하는 하이브리드 트럭으로 제작되고 있다. 전력선이 설치되어 있지 않은 도로에서는 미리 충전한 배터리를 사용하거나 디젤을 사용하여 달리다가, 전력선이 설치된 고속도로를 만나게 되면 전력을 받아들이는 장치인 ‘팬터그래프’를 통해 에너지를 공급받는다.

미국은 공해 문제 해결을 위해 e-고속도로 도입

e-고속도로를 세계 최초로 시작한 국가는 스웨덴이다. 지난해 처음 진행된 전기 트럭 시범 운행은 스톡홀름 북부에 위치한 고속도로의 일부 구간에서 거행됐다. e-고속도로로 개조된 2km 정도의 시험구간에서 볼보社가 제작한 하이브리드 트럭은 전선이 설치된 구간에 다다르자 전기를 공급받기 시작하면서 순식간에 전기 트럭으로 변신했다.

당시 시험운영에 참여했던 볼보社의 관계자는 “테스트에서 최고 시속 90km 정도를 기록했다”라고 밝히며 “트럭이라는 점을 감안하면 기대이상의 속도를 보였다”라고 언급했다.

스웨덴이 이처럼 세계최초로 e-고속도로를 시작한 이유는 오는 2030년까지 수송 부분에서 화석연료 사용을 중단할 계획을 가지고 있기 때문이다. 지금으로부터 10여년에 불과한 짧은 기간 동안 이런 급진적인 계획을 달성하기 위해서는 현재의 운송 물류 시스템을 뛰어넘는 혁신적인 시스템이 필요했기 때문이라는 것이 전문가들의 의견이다.

스웨덴에 이어 2번째로 e-고속도로를 건설 중인 독일은 프랑크푸르트 공항에서부터 다름슈타트까지 이어지는 고속도로의 10km 구간을 e-고속도로로 조성하고 있다. 건설은 독일의 글로벌 기업인 지멘스社가 담당하고 있다.

 

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독일에서 e-고속도로 성능을 테스트하고 있는 지멘스 ⓒ Siemens

 

독일과 비슷한 시기에 시작된 미국의 e-고속도로는 이 같은 스웨덴과 독일의 사례가 접목된 경우다. 스웨덴과 독일의 e-고속도로 건설을 담당한 볼보와 지멘스가 미국의 e-고속도로 건설에 동시에 참여하고 있는 것.

미 서부의 로스앤젤레스와 롱비치를 잇는 고속도로의 일부 구간에 건설한 e-고속도로는 볼보가 테스트에 쓰인 트럭의 개발을 맡았고, 지멘스는 전력선 설치를 담당했다.

전력선이 안전에 미치는 영향을 묻는 질문에 대해 지멘스의 관계자는 “일반 도로를 달리는 자동차가 갑자기 전력선이 설치되어 있는 도로로 끼어드는 것과 같은 상황처럼 트럭이 갑작스럽게 멈춰야 하는 상황이 발생하면 전기 트럭은 전력선에 상관없이 멈출 수 있다”고 대답하며 “응급상황 발생 시 전력선은 영향을 미치지 않는다”라고 설명했다.

스웨덴의 경우와는 달리 미국의 e-고속도로는 미 서부 지역의 심각한 공해 문제를 해결하기 위해 도입됐다. 로스앤젤레스와 롱비치 인근에 자리 잡은 항구는 미국으로 수입되는 상품의 40%를 담당할 정도로 거래량이 많은 곳이다. 이 때문에 트럭의 유동량이 많아 교통이 혼잡해지면서 공해도 늘어나게 됐다는 것이 전문가들의 진단이다.

이에 대해 사우스코스트대기질관리본부(SCAQMD)의 한 관계자는 “e-고속도로가 트럭들의 매연을 없애는데 효과적이라고 판단했다”라고 설명하며 “e-고속도로를 통해 전기차가 외부 전원을 공급받을 수 있기 때문에 전기 트럭을 포함한 모든 전기자동차의 주행거리는 길어지게 될 것”이라고 전망했다.

 

 

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