자동차는 에너지를 어떻게 구동할까?

자동차는 단순한 이동 수단을 넘어, 인류가 에너지를 어떻게 소비하고 있는지를 보여주는 대표적인 기술 집약체다. 20세기 초반부터 지금까지, 자동차는 다양한 에너지원에 따라 구동 방식을 달리하며 진화해왔다. 가솔린, 디젤 같은 전통적인 내연기관 연료부터 전기, 수소, 그리고 이들을 결합한 하이브리드 방식까지, 각 차량은 서로 다른 방식으로 에너지를 사용하고 이를 동력으로 바꾼다. 이처럼 에너지의 종류에 따라 자동차의 구조와 작동 방식, 효율, 환경 영향까지 달라지기 때문에, 차량 구동 시스템을 이해하는 것은 단지 기술 지식이 아니라, 지속 가능한 미래를 위한 에너지 선택에 대한 통찰로 이어진다. 이 글에서는 자동차가 에너지를 어떤 방식으로 구동하는지를, 에너지원별로 정리해본다.

가장 널리 사용돼온 구동 방식은 내연기관이다. 가솔린 차량은 점화 플러그를 이용해 연료와 공기를 혼합·폭발시켜 피스톤을 움직이고, 이 운동 에너지를 회전 운동으로 바꿔 차량을 주행시킨다. 디젤 차량은 고압으로 압축된 공기에 연료를 분사해 자연 발화를 유도하는 방식으로 작동하며, 가솔린보다 연료 효율이 높고 토크가 강한 특징이 있다. 그러나 두 방식 모두 연소 과정에서 이산화탄소와 질소산화물, 미세먼지 등 유해 물질을 배출하며, 특히 디젤 차량은 NOx 배출로 환경 문제가 지적되어 왔다. 연료 효율 면에서는 디젤이 우수하지만, 정숙성과 유지비, 환경 영향을 고려할 때 가솔린 차량이 상대적으로 낫다는 평가도 있다. 하지만 두 방식 모두 탄소중립 시대와는 거리가 있다는 점에서 점차 퇴출 대상이 되어가고 있다.

 

이와 달리 전기차는 내연기관이 아닌 전기모터로 구동된다. 배터리에 저장된 전기를 이용해 모터를 회전시키는 방식으로, 구조가 단순하고 소음이 적으며 에너지 전환 효율이 매우 높다. 특히 전기차는 주행 중 배출가스가 전혀 없기 때문에 ‘무공해 차량’으로 분류된다. 다만 배터리 생산 과정에서 탄소가 다량 발생하며, 전기를 만드는 발전원이 화석연료일 경우 간접 탄소 배출 문제가 존재한다. 수소차는 연료전지 차량(FCEV)으로, 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 생산하고, 그 전기로 전기모터를 돌리는 원리다. 연료 주입 속도가 빠르고 긴 주행거리를 갖지만, 수소 생산 방식과 인프라 부족, 높은 비용이 아직 걸림돌이다. 두 방식 모두 내연기관을 대체할 유력한 친환경 기술로 평가받고 있으며, 미래 에너지 구조와 밀접하게 연관되어 있다.

 

마지막으로 하이브리드 차량은 내연기관과 전기모터를 결합해 구동하는 시스템이다. 일반 하이브리드는 엔진이 주로 작동하되, 정차·출발·저속 주행 시에는 모터가 보조한다. 플러그인 하이브리드는 외부 전원을 통해 충전도 가능하며, 일정 거리까지는 순수 전기모드로 주행할 수 있다. 하이브리드는 연료 절감과 배출가스 저감이라는 장점이 있지만, 구조가 복잡하고 비용이 상대적으로 높을 수 있다. 그럼에도 불구하고 전기차로 완전히 전환하기 전의 과도기적 해법으로 널리 보급되고 있으며, 기술이 발전하면서 효율성과 가격 경쟁력이 점점 향상되고 있다. 결국 자동차의 구동 에너지는 단순한 연료 선택을 넘어, 기술 진화와 에너지 전환의 방향성을 보여주는 지표라고 할 수 있다. 앞으로 자동차는 단지 이동하는 기계가 아니라, 어떤 에너지를 선택하고 어떻게 활용할 것인가에 대한 철학적, 정책적 고민의 결정체가 될 것이다.