[전문가 기고] 탄소중립과 자동차 내연기관의 미래

2015년 파리협약 이후 지구온난화 문제를 해결하기 위해 2050년 탄소중립이 전 지구적인 과제로 부상했다. 탄소중립에 있어 자동차는 중요하면서도 목표 설정이 쉬운 분야다. 2050년 운행하는 차량을 모두 탄소중립 차량으로 전환하면 된다. 이를 위해서는 적어도 2035년에 판매되는 신차가 탄소중립이 되어야 한다. 현재 가장 현실적인 탄소중립 차량으로 전기나 수소로만 운행하는 배터리 전기차(BEV)나 수소연료전기차(FCEV)를 들고 있다. BEV와 FCEV 모두 내연기관이 필요 없는 차량이어서 2035년이 되면 자동차 내연기관은 소멸될 수 있다는 우려가 있다.

그렇다면 정말 가까운 미래에 내연기관은 소멸될 것인가? 먼저 2035년 내연기관 소멸의 전제인 2050년 탄소중립은 전 지구적인 결정이 아니고 주요 선진국 중심의 선언이다. 자동차를 가장 많이 생산·판매하는 중국은 2060년을, 인구 세계 1위 국가로 자동차 시장 잠재력이 가장 큰 인도는 2070년을 탄소중립 목표 연도로 잡고 있다. 이뿐만 아니라 2050년 탄소중립을 선언한 국가들도 2035년 내연기관 판매 금지와 같은 목표를 설정하지 않고 있다. 환경문제에 가장 적극적인 EU만 하더라도 2035년 100% 무배출차량(ZEV·Zero Emission Vehicle)이라는 표현을 사용해 다양한 기술적 가능성을 남겨두고 있다. 일본은 2035년까지 100% 전동화를 목표로 하고 있는데 여기에는 내연기관을 사용하는 하이브리드차(HEV)나 플러그인 하이브리드차(PHEV)가 포함된다. 결국 2035년이 되더라도 2050년 탄소중립을 선언한 국가조차도 여전히 내연기관을 포함한 자동차를 판매할 수 있다는 것이다.

그렇다면 내연기관을 남기면서 어떻게 탄소중립을 달성할 수 있을 것인가? 자동차가 탄소중립을 달성하지 못하는 이유는 차량의 문제라기보다 사용하는 에너지 문제다. 기존 내연기관차는 주로 화석연료를 사용하기 때문에 탄소를 발생시킨다. 전기차는 전기를 사용함으로써 운행 중 탄소를 발생시키지 않지만 차량 및 전기 생산까지를 고려하는 전 주기적 평가를 하면 이야기는 다르다. IEA(국제에너지기구)는 전기 생산과 전기차에 들어가는 배터리 생산을 위해서 배출되는 탄소 등을 고려하면 현재 한번 충전해서 비교적 장거리 주행이 가능한 BEV가 HEV보다 더 많은 탄소를 배출할 수도 있다고 분석했다.

최근 탄소중립연료(e-fuel)를 사용하면 HEV나 PHEV 등 내연기관을 사용하는 차량도 탄소중립을 달성할 수 있다고 보고 있다. 탄소중립연료는 신재생에너지 전기로 물을 분해하여 수소를 만들고 이 수소를 포집한 탄소와 결합시켜 메탄가스 등을 만들어 이를 액화한 가솔린이나 디젤을 말한다. 물론 이들을 연소할 때 탄소가 발생하지만 이 탄소는 포집된 탄소여서 순배출이 제로인 탄소중립연료다. 물론 탄소중립연료를 생산하는 데 비용이 들기 때문에 신재생에너지를 직접 사용하는 것보다는 비효율적일 수 있다. 그렇지만 신재생에너지 생산 비용이 지역마다 크게 차이가 나고 보존이나 수송이 불편하여 탄소중립연료로 전환하여 사용할 수 있다.

속도의 차이는 있지만 세계가 탄소중립으로 나아가는 방향성은 분명하다. 자동차 시장 조사기관인 마크라인스(MarkLines)에 따르면 2018년만 해도 글로벌 자동차 판매에서 순수 내연기관차 비중은 95%에 달했지만 작년 76%까지 떨어졌다. 이렇게 낮아진 내연기관차 비중을 모두 BEV가 메꾼 것은 아니다. 오히려 내연기관을 여전히 사용하는 PHEV를 포함하는 하이브리드차의 비중이 더 크게 늘었다. 2018년 BEV 비중은 1.5%에서 작년 12.1%로 높아졌고 PHEV를 포함하는 하이브리드차 비중은 3.5%에서 16%로 늘었다. 작년에는 세계 전체적으로 하이브리드차 판매가 더 빠르게 늘면서 하이브리드차에 강점을 가진 도요타 등이 매우 양호한 실적을 거두었고 전기차로 전환을 서둘렀던 주요 기업들이 하이브리드차에 대해 다시 관심을 가지게 되었다. 특히 우리나라는 전기차 내수판매가 감소하고 하이브리드차는 폭발적인 판매 증가가 이루어졌다. 결론적으로 순수내연기관차는 소멸될 수 있겠지만 여전히 내연기관을 사용하는 HEV나 PHEV는 장기적으로 존속할 것이다. 또한 우리 기업과 정부 차원에서도 관련 연구 및 부품 생태계를 보존하는 것과 같은 대응이 필요하다.
 

조철 산업연구원 선임연구위원