전기차에 태양광 패널: 미래가 있을까?

전기차의 등장과 함께 제조사들은 주행거리를 늘리기 위해 온갖 방법을 아끼지 않고 있다. 1km가 중요하며, 지붕에 설치된 태양광 패널은 일부 신형 모델에서 이미 찾아볼 수 있는 대안이다.

멀리 갈 것도 없이, 여러분에게 소개했던 현대 아이오닉 5 시승기에서 보듯, 이 한국 브랜드의 전기차는 옵션으로 태양광 패널이 장착된 루프를 제공하며, 이는 태양에너지를 활용해 구동 배터리와 차량 보조장치용 12볼트 배터리를 함께 충전한다. 제조사에 따르면 이상적인 조건에서 이 루프는 하루 약 5km를 주행할 수 있는 에너지를 회수할 수 있다.

Toyota의 태양광 패널로도 비슷한 수치가 예고되어 있으며, 최대 프리우스 플러그인 하이브리드까지 가능하다고 한다. 180W의 출력으로 0,10~0,23kWh를 생성할 수 있다. Tesla 사이버트럭 도 옵션으로 태양광 패널 시스템을 갖출 것이라고 발표되었다.

태양광 루프는 가치가 있을까?

얻는 이득이 적어 보일 수 있지만, 그 의미는 작지 않다. 일정 수준을 넘어서면 전기차에서 5km의 주행거리를 더 얻기 위해 공기역학을 매우 크게 바꿔야 할 수도 있으며, 이는 승차감이나 실내 공간 같은 다른 요소에까지 영향을 줄 수 있다.

그리고 1년이 지나면 태양광 패널이 약 1,000km의 추가 주행거리를 “무료로” 제공할 수 있다는 이야기가 된다. 다만 이 수치는 차량이 하루 4~5시간 동안 햇빛을 받고, 연간 약 200일 동안 그러한 조건에 놓여 있을 때만 가능하다. 다시 말해, 지붕의 태양광 패널이 주는 이득은 차량이 햇빛 아래 주차되어 있는 1시간마다 약 1km의 일일 전기 주행거리에 해당한다.

태양으로 충전된다고 “자랑하는” 또 다른 차, 혁신적인 라이트이어 원은 이 수치를 크게 끌어올려, 햇빛을 받으며 주행하는 1시간마다 약 12km의 추가 주행거리를 제공하는데, 이는 5제곱미터의 태양광 패널 덕분이다.

하지만 그럼에도 차량에 기본으로 포함되지 않은 경우 지붕 태양광 패널 같은 요소의 비용을 회수하는 것은 매우 어렵다는 점은 분명하다. 그러나 단기적으로 많은 브랜드가 전기차의 주행거리를 개선하기 위해 이 기술을 기본 사양으로 제공하는 모습을 보게 될 것이다.

Mercedes-벤츠는 예를 들어, 2022년 라스베이거스 CES에서 공개한 이 시스템이 장착된 비전 EQXX 프로토타입으로 이미 방향을 제시했으며, 2024년부터 신형 전기차에 장거리 주행 시 약 25km의 추가 주행거리를 제공하는 태양광 루프를 기본 사양으로 제공할 계획이다.

왜 태양광 자동차가 더 많지 않을까?

단기나 중기적으로 가능해 보이지 않는 것은 우리가 태양광 자동차가 오직 패널이 햇빛으로 생산할 수 있는 에너지만으로 달리는 것이다. 앞으로 이 패널의 출력이 아무리 높아진다 해도, 차량 구동 배터리의 요구를 충족할 만큼 충분한 전기를 생산하기는 매우 어렵다.

핵심 어려움은 태양광 패널의 에너지 변환 효율과 관련이 있으며, 현재 이 효율은 약 20% 수준이다. 현재 상태로는 차량을 햇빛 아래 오래 주차해야 충분한 에너지를 얻을 수 있으며, 차체의 다른 부분까지 태양광 패널을 확대 적용하더라도 마찬가지다.

이와 관련된 사례로 시온이 있는데, 이는 자동차용 태양광 패널 응용을 전문으로 하는 기업 소노모터스의 모델이다. 이 회사는 트럭과 버스 분야에서도 흥미로운 프로젝트를 진행하고 있다. “태양빛으로 충전되는 305km 주행거리의 전기차”로 소개되는 시온은 실제로는 전원 콘센트로 충전하는 배터리를 가진 전기차이며, 지붕, 차체 측면, 보닛, 후면 게이트에 장착된 태양광 패널 덕분에 일주일에 약 112km의 추가 주행거리를 더할 수 있다. 패널의 총 개수는 248개의 태양광 셀이다.

이는 하루 약 15km에 해당한다. 즉 최선의 경우에도 플러그를 꽂지 않고 차를 햇빛 아래 주차하는 것만으로 회수한 에너지로 이 거리만큼 달릴 수 있다는 뜻이다.

또 다른 요소는 가격이다. 현재 태양의 에너지로 가장 멀리 달릴 수 있는 태양광 자동차 중 하나인 앞서 언급한 라이트이어 원은 Tesla 모델 S의 두 배 가격이다.

마지막으로, 태양광 자동차의 효율을 높이려면 태양광 셀의 적용을 지붕 너머로 확장해야 하며, 이에 따른 설계 문제가 따른다는 점도 고려해야 한다. 즉 차체 곡면에 대한 소재의 적응성, 무게, 강도, 충돌 시 취약성 등이다…