[모빌리티 이슈] e-연료 구동식 내연기관차가 기후중립적? 글쎄...

[녹색경제신문 = 박진아 유럽 주재기자] 유럽이 오는 2035년부터 신차 내연기관 화석연료 구동 자동차 판매를 전면 금지하기로 한 법안을 사이에 둔 EU 정책 및 정치가들과 유럽 자동차 업계 간의 갈등이 멈추지 않고 있는 가운데, 최근 한 독일의 물리학자가 전기차(EV)는 기성 내연기관차 보다 6배의 에너지를 소모하는 고에너지 소모성 모빌리티라고 경고하는 발표를 내놔 주목된다.

이 발언을 한 요하네스 퀴켄스(Johannes Kückens)는 독일 출신의 물리학자로, 함부르크 본사 과학저널인 ‚게오 디기탈(Geo Digital)‘ 지의 편집장 겸 폿 카스터로 활동하고 있는 과학 전문 기자다. 최근 오스트리아의 주요 일간지인 ‚데어 슈탄다르트(Der Standard)와 가진 인터뷰에서 그는 물리학적 근거를 들어 배터리 구동식 전기차는 에너지를 자동차 전진에 필요한 에너지로의 전환율이 내연기관차 보다 월등하다고 주장했다.

그의 이 같은 발언은 유럽연합 집행위원회(European Commission)가 최근인 지난 2025년 12월 16일, 경영난으로 고전하는 유럽의 자동차 제조업계가 오는 2035년과 2050년에 단계적으로 100% 청정 모빌리티 전환 목표를 달성할 수 있도록 CO2 배출 기준 완화 및 비용 감축 지원을 약속한 ‚자동차 정책 패키지(Automotive Package)‘를 발표한 직후 나온 주장이어서 이 사안을 담당하는 유럽연합 집행위 정책 입안자들을 당황케 하고 있다.

우선 그는 EU 집행위가 지난 연말 독일이 주도된 유럽의 자동차 업계와 자동차 제조 강국들의 지속적이고 강력한 로비에 굴복해 2035년 내연기관 신차 판매 금지 조치를 사실상 무효화했다고 경고했다.

더 나아가서, 오는 2035년부터 판매 허용될 플러그인 하이브리드 자동차(PHEVs)와 e-연료(신재생에너지로 생산한 수소 연료나 탄소중립적 합성 연료) 등 청정 대체 연료 구동식 내연기관차는 당분간 유럽 자동차 제조업계가 내연기관차 판매 시일을 일시적으로 연장시켜줄지는 몰라도 최종적으로 대기 중 이산화탄소 배출량 감축이나 청정에너지 모빌리티 시대로의 이행에 도움이 되지 않을 것이라고 말했다. 

다시 말해서 파리 기후 협정에 의거한 탄소중립 목표 달성을 위해서는 배터리 구동식 EV가 가장 적합하다는 것이 그의 주장이다.

퀴켄스 기자의 논지는 이렇다.

그는 내연기관차는 기본적으로 화석 연료를 태워 발생하는 열로 추진되는 열동력(thermodynamic) 엔진이라는 점을 강조한다. 엔진 발동으로 연소되는 휘발유 또는 디젤 화석 연료는 오직 일부만 실제 차 전진에 사용되며 연료의 상당 비중은 실제 차 운행으로 이어지지 않는 잔여  열로 배연통과 차 전면 그릴을 통해 배출된다. 오래 주행한 차 앞부분에 열기가 발생하는 것을 바로 그 때문이다.

내연기관차의 열동력 엔진 가동 시 최적 연료 효율도는 휘발유 연료의 경우 40%, 디젤의 경우 45%가량이며, 도로상의 체증 상태, 전진과 정지 빈도, 도로 및 기후 상태에 따라 내연기관차의 연료 연소 효율성은 그보다 더 낮다. 도로 체증, 겨울철 엔진 시동, 신호등에 따른 반복적 주행・정지 동작도 내연기관차의 연료 효율성을 추가 감소 요인으로 작용한다.

반면, 전기차는 전기 충전된 건전지로부터 주입된 에너지의 90% 이상을 차 주행으로 전환시킨다. 

물론, EV 배터리 제조 및 전력 충전 단계까지 소요되는 에너지 총 도래 과정 — 발전소 전력 발전 공정, 전력 그리드 망을 통한 송수신 가정, 충전기 사용 시 에너지 방출 등 EV의 배터리 충전 과정에서 발생하는 에너지 소모량을 총 합산하더라도 배터리 EV의 자동차 바퀴 효율성(well-to-wheel efficiency)은 여전히 내연기관차 보다 36~52% 우수하다는 것이 그의 주장이다.

그는 내연기관차 옹호자들이 e-연료 기술을 강하게 지지하는 것에 대해서도 회의적인 입장이다. 

유럽의 자동차 업계는 대기 중 포집한 CO2나 신재생에너지로 생산된 이른바 청정 합성 휘발유 및 디젤 연료, 레인지 익스텐더, 마일드 하이브리드, 액상 수소 등 대체 연료에 큰 희망을 걸고 있다. 

하지만 가령 신재생에너지로 생산되는 수소 연료의 경우, 연료의 제조 과정에서 낭비되는 신재생에너지 소모 및 방전도가 높을 뿐만 아니라 내연기관차는 엔진 자체의 문제점인 열 손실 및 불완전 연소 등  비효율성 때문에 결국 전기차로 도달할 수 있는 거리의 무려 6배에 해당하는 에너지를 필요로 한다.

다시 말해, 대체 연료로 구동되는 내연기관차의 총 연료 효율성과 CO2 배출 면에서 EV 보다 월등히 뒤처지다는 계산이다. 참고로, EV는 주행 중 CO2 배출량이 제로(0)다.

한편, e-연료 구동식 내연기관 모빌리티 기술을 차세대 청정 모빌리티로 주목하는 업계도 있다. 예를 들어, 국제 산업용 대형 운반 업계는 탄소발자국 감축에 e-연료 구동 신재생에너지로 추진되는 내연기관 엔진 도입을 통해서 무거운 전기 배터리 장착이 어려운 항공기나 선박의 지속 가능한 모빌리티 솔루션으로 주목하고 있다.