1873년 가솔린 자동차보다 먼저 개발된 전기차는 석유 연료와 내연기관 엔진을 사용하지 않고 배터리에 축적된 전기 에너지로 모터를 회전시켜서 바퀴를 구동시키는 자동차이다. 내연기관 자동차보다 먼저 개발은 되었지만 배터리의 중량이 무겁고 충전 시간이 오래 걸려 결국은 실용화되지 못하고 내연기관 자동차에 자리를 물려주게 되었지만 구조가 간단하고 내구성이 좋으며 운전하기가 쉬워 1920년대 중반까지는 소량 생산이 되기도 하였다. 하지만 공해문제가 심각해지면서 1990년대부터 다시 관심을 받기 시작했으며 최근에는 리튬이온 배터리처럼 기존 배터리의 단점들이 보완된 신소재의 배터리들의 등장으로 개발 속도는 더욱 가속화 되고 있다.
전기차의 장점으로는 배기가스를 전혀 배출하지 않는다는 친환경적인 요소 외에도 에너지의 효율성과 운용비용의 절감, 그리고 구조의 단순함으로 인한 유지비용의 저감 등을 들 수 있다. 일반적으로 내연기관의 효율은 약 17~21% 정도로 알려져 있다. 그에 비해 전기차는 연료탱크로부터 바퀴까지의 효율을 의미하는 TTW(Tank to Wheel)이 약 85% 정도이다. 유전으로부터 바퀴까지의 효율을 의미하는 WTW(Well to Wheel)로 계산을 하더라도 발전소 효율이 대략 45% 정도이므로, 최종 약 40% 정도의 효율로 내연기관에 비해 2배 이상의 효율을 가지고 있다.
운용비의 경우도, 내연기관 자동차는 1리터의 휘발유가 완전 연소될 때 약 9kWh의 에너지가 생산되어 대략 10~15km의 주행이 가능하다. 그에 비해 전기차는 대략 1kWh의 에너지를 이용해 5~7km 정도의 주행이 가능하다. 게다가 부품수도 내연기관 자동차의 약 10% 정도이며 각종 오일 등의 유지보수도 거의 불필요하여 장기적으로 고장이나 유지보수를 위한 유지비가 상대적으로 적게 요구된다.
전기차의 가장 큰 단점은 여전히 주행 거리 부족과 충전 시간이다. 하지만 상당 부분 과거에 비해 개선이 된 상태며 앞으로도 더욱 개선이 될 것이다. 현재 최첨단 전기차의 선두에 서 있는 테슬라의 모델 S를 보면 85kWh의 배터리를 탑재하여 완충 후 약 400km 이상 주행이 가능하며, 무료로 제공하고 있는 전용 슈퍼차저 충전 스탠드를 통해 40여분 만에 완충이 가능한 상태이다.
전기차의 핵심 요소에는 가장 중요한 배터리와 모터 그리고 그들을 관리할 수 있는 인버터/컨버터 모듈과 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System) 등이 있다. 인버터/컨버터 모듈은 충전 및 전력 변환 그리고 모터의 출력 조정 등의 기능을 담당하는데 구동 초기부터 최대 회전수와 토크를 발휘하는 모터의 특징과 인버터의 VVVF(가변 전압 가변 주파수) 기능으로 변속기의 역할을 대신하므로 내연기관에서 사용하는 변속기가 불필요하다. 배터리 관리 시스템은 온도에 민감한 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리하여 배터리 교체 시기 예측 및 배터리 문제를 사전에 발견하는 등의 역할을 수행한다.
배터리는 충전이 불가능한 1차 전지와 충전이 가능한 2차 전지로 나누어 지며 당연히 전기차에는 충전을 위해 2차 전지를 사용한다. 2차 전지에는 가장 오랫동안 사용중인 납축전지부터 니켈 계열의 니켈 카드뮴 전지, 니켈 메탈 수소 전지를 비롯해 최근에 주로 사용중인 리튬 계열의 리튬이온 전지와 리튬폴리머 전지 등이 존재한다. 납축전지는 1859년 발명되어 아직까지도 사용중인 전지로 낮은 제조 원가와 대용량 제작이 수월한 장점이 있지만 에너지 밀도가 30Wh/kg으로 낮고 수명이 짧으며 자기방전율이 높은 단점 등이 있다. 니켈 계열의 전지들은 에너지 밀도가 90Wh/kg 정도로 납축전지에 비해 약 3배 정도 높은 장점이 있으나, 약 1.2v의 낮은 출력과 20~30%의 높은 자체 방전율과 메모리 효과로 인한 수명 단축 등의 단점이 있다. 지금의 전기차 재도약의 발판이 되고 있는 리튬 계열의 전지들은 납축전지에 비해 6배 이상의 최대 200Wh/kg의 에너지 밀도를 가지며 방전이 잘 되지 않고 메모리 효과도 적은 장점을 가지고 있다. 하지만 온도에 민감하며 안전성이 떨어지는 단점이 있어 보호를 위한 회로와 셀 등의 구성이 필요하다. 최근에는 그래핀 등의 신소재를 이용하여 기존 리튬이온 전지에 비해 2배 정도의 에너지 밀도를 갖는 리튬이온 배터리를 개발하거나 알루미늄이나 리튬 등을 공기 중의 산소와 결합시켜 전기를 발생시키는 금속 공기 전지 등의 개발도 진행 중이다. 리튬공기 전지의 경우 기존 리튬이온 전지에 비해 10배에 가까운 높은 에너지 밀도를 가져 휘발유 등과 맞먹는 효율성을 가진다고도 한다.
모터는 사용 전류에 따라, 영구 자석의 사용 여부에 따라, 동기 여부에 따라 등 다양한 조합의 모터가 존재한다. 각 조합들은 크기나 가격, 출력 및 제어의 난이도 등의 차이가 있으므로 전기차 메이커들은 용도에 맞는 최적의 모터를 선택하여 적용 및 성능 개선을 진행 중이다. 직류 모터는 구조가 단순하고 전류 변환을 위한 인버터 등이 불필요한 장점이 있으나 브러시의 마모 등으로 인한 내구성의 문제가 있다. 그런 이유로 전기차에서는 교류 모터를 주로 사용한다. 테슬라 모터스는 그 이름에서도 알 수 있듯이 19세기 후반 발명가 니콜라 테슬라가 개발한 전통의 교류 유도 모터를 사용한다. 이 모터는 제어가 복잡하고 낮은 역률의 단점이 있지만 영구 자석 등을 사용하지 않아 가격 및 내구성의 측면에서 장점이 크다. 일반적으로 전기차에는 교류 영구 자석 동기 모터가 사용된다. 영구 자석의 사용으로 인한 단점은 존재하지만 낮은 로터 손실과 높은 역률, 최고의 효율에 비교적 제어가 용이한 장점이 있다.
전기차 전용 플랫폼의 개발은 보다 효율적인 전기차를 개발하기 위한 당연한 과정이다. 오랫동안 전기차는 전용 플랫폼의 개발 없이 기존 내연기관 자동차의 플랫폼을 공용으로 사용하였다. 전용 플랫폼 개발 비용과 시간을 생각한다면, 전기차에 보수적으로 접근하는 시각에서는 당연한 결정일지도 모른다. 하지만 그로 인해 전기차가 당연히 가질 장점들은 사라졌고 단점들은 더욱 부각되는 상황들이 발생하였다. 하지만 테슬라로 대표할 수 있는 전기차 전용 플랫폼의 도입은 전기차가 갖는 구조의 단순함과 배터리라는 특징들이 갖는 요소들을 최대한 장점으로 극대화 하였다. 구조의 단순함은 여유 공간을 최대한 넓혔으며, 배터리를 차체 하부에 위치시킴으로 저중심의 안정적인 설계와 배터리 교체와 같은 확장성을 갖게 됐으며, 불필요한 요소의 제거 등의 최적의 플랫폼 설계를 통해 공기역학을 최대한 활용하여 연비를 극대화 할 수 있게 되었다.
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