세계가 주목하는 친환경 합성 연료 e-Fuel! 2040년 저렴해진다는데 내연기관의 종말 막을 수 있을까

Kownriver 2023. 5. 22.

전기차의 효율을 극대화할 수 있는 전고체 배터리의 상용화가 늦어지고 있는 가운데 내연기관의 종말을 막을 수 있을 것으로 예상되는 E-Fuel의 개발이 가속화되고 있습니다.

많은 나라에서는 2030~2050년 사이에 내연기관 차량의 판매를 금지하기로 하였습니다. 이대로라면 내연기관 차량은 단종을 피할 수 없지만 e-Fuel을 통해 미래를 바꿀지도 모르겠습니다. 전 세계가 주목하고 있는 E-Fuel이 무엇인지 알아보겠습니다.

친환경 합성 연료 E-Fuel

E-Fuel이란?

E-Fuel은 Electricity-based Fuel의 약자로 전기에 의해 만들어진 연료를 의미합니다. 산소와 수소로 이루어져 있는 물을 전기분해하면 수소가 발생하는데 이때 발생한 수소와 대기 중의 이산화탄소를 결합하는 방식으로 만들어진 연료가 E-Fuel입니다.

E-Fuel은 현재 사용하고 있는 내연기관에 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있으며 연소 효율이 높아 현재 휘발류 대비 20~40%의 탄소만 배출됩니다. 하지만 결과적으로 탄소가 배출되기 때문에 탄소 중립이라고 하기 어려울 수도 있습니다. 그러나 E-Fuel을 만들 때 대기 속 이산화탄소를 사용하기 때문에 결과적으로 대기 중 탄소는 더 늘지 않습니다.

또한 e-fuel을 대량으로 생산하여 소비량을 초과할 수 있다면 이산화탄소를 액체의 형태로 보존할 수 있다는 장점이 있습니다. 이는 대기의 이산화탄소를 조절할 수 있게 될 수 있다는 것을 의미합니다.

E-Fuel의 역사는 생각보다 오래 되었습니다. 1차 세계대전 중인 1913년, 독일 제국은 석탄을 가루로 만든 뒤 고압에서 수소와 결합시켜 인공적으로 석유를 만드는 데 성공하였습니다. 독일은 1차 세계대전 이후에도 이 기술을 발전시켜 2차 세계대전에서 이러한 합성연료를 사용하였습니다. 독일의 기술력은 도대체 어디서...

한동안 지지부진하던 합성연료는 2010년대 말 환경문제로 인해 다시 대두되기 시작하였습니다. 2017년 아우디가 e-fuel을 위한 연구소를 세우고 2018년에 합성 메탄, 합성 휘발유, 합성 디젤을 생산하는 것을 필두로 일본, 한국, EU 등 e-fuel의 적극적인 개발과 도입을 위한 행보를 이어가고 있습니다.

E-Fuel 장점

현재 사용되고 있는 내연기관 자동차를 별도의 변경 없이 그대로 사용할 수 있기 때문에 전기차 시대에도 e-퓨얼을 통해 내연기관 엔진을 사용할 수 있을 것으로 예상되고 있습니다. 특히 고성능 스포츠카 브랜드나 상용차 브랜드에서 적극적으로 사용을 추진하고 있습니다. 독일의 고성능 스포츠카 브랜드 포르쉐는 직접 e-fuel을 생산하기 위한 공장을 칠레에 설립하기도 하였습니다.

E-Fuel 단점

이렇듯 완벽해보이는 e-Fuel에는 큰 단점이 존재합니다. 바로 가격이 엄청나게 비싸다는 점입니다. 현재 유럽에서 판매되고 있는 e-fuel의 가격은 L당 3~4유로로 한화 약 4,200~5,600원입니다. 2023년 5월 기준 휘발유 가격이 1,600원 정도로 일반 휘발유의 3배가량의 가격을 갖고 있습니다.

이 때문에 부자들이 내연기관을 유지하기 위해 어쩔 수 없이 사용하는 연료 정도로 취급되었으나 많은 자동차 회사와 정유 업계가 합류하기 시작하면서 가격 하락을 목표로 연구하고 있습니다. 2040년 이후부터는 현재의 연료값과 비슷한 수준이 되고 2050년 이후에는 현재 연료값 이하로 떨어질 것으로 예상되고 있습니다.

E-Fuel이 필요한 이유

완전히 사라지지 않는 내연기관
전기 배터리의 단점
전기차 인프라 구축 비용
군용 자동차의 전기차 대체 불가

e-Fuel이 필요한 첫 번째 이유로 내연기관 차량이 완전히 사라지지 않는다는 점에 있습니다. 국제에너지기구의 시나리오에 따르면 내연기관 판매가 완전히 종료될 것으로 예상되고 있는 2050년의 추정 내연기관 비율은 60%에 달할 것으로 예상되고 있습니다.

즉, 더 이상 내연기관이 판매되지 않는다 하더라도 전 세계 차량의 60%는 내연기관 차량이기 때문에 여전히 탄소는 배출됩니다. 따라서 완전히 사라지지 않을 내연기관 차량이 탄소를 배출하지 않도록 만들기 위해서 반드시 e-Fuel이 필요한 실정입니다.

두 번째는 전기 배터리의 수많은 단점 때문입니다. 전기 배터리는 굉장히 무겁습니다. 이 때문에 자동차 하체 부품의 열화가 심할 것으로 예상되고 있으며 증가한 무게로 인해 주행거리가 줄어듭니다. 현재도 배터리 전기차의 주행거리는 일반 승용차가 4~800km 수준이며 무거운 차체와 짐을 적재하는 트럭의 경우 2~300km 수준으로 급격하게 줄어듭니다.

자동차보다 배터리를 사용하기 더 힘든 분야는 항공기와 선박입니다. 항공기와 선박이 한 번에 수 천, 수만 km를 움직일 수 있게 하기 위해서는 엄청난 배터리가 필요하고 그로 인해 엄청나게 무거워집니다. 이러한 무게를 감당할 수 있는 자재가 있을지도 불분명하며 선박의 경우 물에 뜬다는 보장도 없을 것입니다.

전기 배터리의 또 다른 단점은 가격입니다. 배터리를 제작하는데 필요한 광물인 니켈, 리튬 등이 굉장히 고가이며 생산하는 지역이 한정되어 있기 때문에 쉽게 가격이 떨어지지 않습니다. 현재는 가격이 많이 내려왔으나 특정 나라에서 해당 광물의 가격을 무기로 사용할 수 있기 때문에 대비책이 필요합니다. 석유를 무기로 사용했던 오일 쇼크를 생각하면 예상하기 쉽습니다.

세 번째는 전기차를 위한 인프라 구축에 너무나 많은 비용이 발생한다는 점입니다. 삼성증권이 최근 발간한 "e-Fuel, 전기차 중장기 수요에 위협 요인"에 따르면 전 세계의 자동차를 모두 전기차로 전환하기 위해서는 인프라 투자에 6조 달러가 필요하지만 e-fuel로 연료를 대체하면 3~4천억 달러 수준으로 낮출 수 있다고 전망했습니다.

e-fuel_삼성증권.pdf

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네 번째는 군사시설에서 내연기관 차량을 전기차가 대체하기 어렵다는 점입니다. 현대전에서는 EMP 공격에 대한 대비를 해야 하는데 모든 군사 차량이 전기차라면 EMP 공격에 매우 취약하기 때문입니다. 따라서 군사시설에서 내연기관 엔진의 사용은 필수불가결입니다.

내연기관 차량의 역사는 100년이 넘을 만큼 오래되었습니다. 현재도 수많은 개량을 통해 배출가스를 감소시키기 위한 노력을 진행하고 있습니다. 내연기관의 엔진 사운드와 배기음을 잃고 싶지 않아 하는 소비자도 꽤 많이 있습니다.

전기차에 사용되는 전기도 결국 화석 연료를 통해 생산되는 만큼 완전한 탄소 중립이라고 하기 어려운 면도 있습니다. e-fuel은 차량의 생산 이후 그 어떤 탄소를 추가적으로 배출하지 않기 때문에 더욱 친환경적이라고 볼 수도 있습니다. 과도기에 있는 현재, 빠르게 기술이 발전해서 기후 변화에 대처할 수 있었으면 좋겠습니다.

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