LCA(전주기적) 분석 (Well-to-Wheel, Vehicle Cycle) 전기차는 정말로 친환경일까?

우리가 흔히 부르는 친환경 자동차들이 정말로 친환경일까? 단순 주행중에 배출되는 가스만 보면 당연히 전기차가 친환경적이다. 하지만 전기차가 제조되는 순간 폐기까지 전체로 놓고 보면 어떨까? 

 

내연기관 차량은 대부분이 재활용 가능한 소재인데 반해, 전기차의 경우 가장 큰 비중을 차지하는 배터리는 완전 폐기처분해야하는 부품이다. 주행 뿐만 아니라 제조에서 폐기 전체를 아우르는 분석을 LCA; 전주기적 분석이라 한다.

* LCA : Life Cycle Assessment

 

1. LCA(전주기적 분석)의 개요 (* LCA : Life Cycle Assessment)

내연기관 차량은 대부분이 재활용 가능한 소재로 제작된다. 이에 반해 전기차는 배터리 때문에 폐기물이 급격히 증가한다. 또한 전기는 발전설비를 통해 생산되는데 이 과정에서 CO2가 발생하게 되니 전기 충전시 CO2 배출을 하고 있다고 보면 된다.

주행중에 CO2 배출이 없다고 생각한 전기차가 생산-폐기 과정을 보면 내연기관 혹은 하이브리드 차량 보다 더 불리한 것이다.

위 그래프를 보자 BEV가 전기차, ICE는 내연기관, HEV/PHEV는 하이브리드, FCEV는 수소연료전지차이다.

 

각 색상별 항목은 영어공부한다 생각하고 설명을 읽어보자. 결과를 놓고보면 내연기관보다 전기차의 CO2 배출이 낮은 건 맞지만 하이브리드 차량과 비교하면 동등 이하수준임을 알 수 있다.

 

상황이 이렇다 보니 자동차의 주행 중 발생하는 배출가스로 친환경 특성을 정하는 것은 적절하지 않다는 의견이 나오게 되었다. 이에 따라 차량의 종류에 따른 총괄적 친환경 정도를 분석하기 위한 기법이 개발되어 왔고 이를 LCA라 부르고 있다.

 

LCA는 제조부터 폐기 그리고 사용하는 에너지 생산부터 소비까지 모든 것을 분석하는 기법을 전주기적 분석이라 한다. 

* LCA : Life Cycle Assessment

 

 

2. LCA(전주기적)의 대표적인 2가지 분석 기법 (Well-to-Wheel(Fuel cycle 분석), Vehicle cycle)

LCA분석법은 단일 요소가 아닌 포괄적인 요소들을 다 고려한 분석법을 총칭하는 말이다. 그 중에서 가장 많이 쓰이는 분석법으로 Well-to-Wheel 또는 Vehicle Cycle 분석법이 있다.

 

1) Well-to-Wheel 분석 (Fuel cycle 분석)

Well-to-Wheel 분석법은 차량에 쓰이는 에너지의 채굴, 운송, 정재, 생산, 소비에 이르는 전 과정을 분석하는 기법이다.

여기서 Well이 뜻하는 바가 석유와 같은 자원에 해당한다.

그럼 Well-to-wheel 분석법이 왜 필요하냐? 내연기관 차량을 운행하기 위해서는 휘발유가 필요하다.

 

그런데 휘발유는 공짜로 생기는 것이 아닌 생산을 해야하는 물질이다. 석유를 시추하고 운송 후 정재과정을 거쳐야 차량에 쓸 수 있는 휘발유가 생긴다. 그럼 내가 타고 다니는 차량의 CO2 배출은 단순 소비의 측면에 국한 된 것이고 시추, 운송, 정재과정에서 발생하는 CO2 분석까지 포함해야 더욱 정확한 CO2 배출량 분석을 할 수 있는 것이다.

 

전기차 또한 주행중에는 CO2 배출이 없지만 전기차를 충전하는 전기는 생산해야하는 부산물이고 이 생산과정에는 발전을 위한 에너지원 운반, 발전소 시설의 가동, 송전에서 발생하는 손실 등 CO2 배출이 발생하기 때문에 완전한 친환경이라고는 볼 수 없다.

 

실제 일부 전기차의 경우 내연기관 혹은 하이브리드 차량보다 Well-to-wheel 분석에서 CO2 배출량이 더 많다는 자료가 속속 나오고 있다.

 

이렇게 표면적인 CO2 배출만이 아닌 에너지 생산과정 전체를 아우르는 분석을 Well-to-Wheel 분석이라 할 수 있다.

 

2) Vehicle cycle 분석

Well-to-Wheel이 에너지 생산이라면 Vehicle Cycle 분석은 차량의 제조 및 폐기/재활용을 고려한 분석이다.

내연기관 차량은 주행중에는 계속해서 CO2를 배출하지만 폐기과정에서는 80% 이상의 재료가 재활용된다. 금속이 대부분이기 때문이다. 반면 전기차는 주행중에 CO2 배출은 거의 없지만 생산/폐기 과정에서 엄청나게 많은 CO2가 발생하는데 이는 재활용 불가능한 배터리 때문이다. 

 

실제 생산되는 차량의 Vehicle Cycle 분석을 보자. 총 제조 및 폐기 순환에 따른 CO2 배출량을 보면 코나EV가 과거 하이브리드 아이오닉 차량보다 더 높게 나타남을 알 수 있다. 테슬라의 모델 X를 놓고 보면 제조-폐기에 이르는 LCA사이클의 CO2 배출량은 내연기관 승용차보다는 많고 SUV차량과 동급 혹은 그 이상임을 알 수 있다.

 

이처럼 Vehicle cycle 분석은 자동차 제품을 만들기위한 원료의 추출, 수송, 가공, 생산을 분석하게 된다. 덕분에 제조 과정이 다른 차량에 대해 서로 CO2 배출량을 비교할 수 있다.

  

 

위의 두 Well-to-Wheel분석과 Vehicle cycle 분석을 이용하여 LCA분석을 통해 부품구성부터 에너지 소비가 아예 다른 차종끼리의 친환경 정도를 비료분석 할 수 있다.