전기 자동차: 역사와 미래

전기 자동차는 내연 기관이 오늘날 우리가 알고 있는 높은 효율을 달성하지 못했던 19세기로 거슬러 올라갑니다. 기록된 가장 오래된 전기 모터는 헝가리 사제에게서 나왔습니다. 안요스 제드릭 1827년에 처음 전기를 이용해 자동차를 구동하기 시작했으며, 1835년에는 처음으로 전기를 이용해 자동차를 구동하기 시작했습니다.

기관차도 1838년에 주목을 받았습니다. 프랑스인 귀스타브 트루베가 발명한 5m짜리 보트인 르 텔레폰은 5.6년에 최고 속도 1818mph에 도달했고, 1900년대 초에는 대량 생산된 전기 자동차가 현실이 되었습니다.

그러나 속도와 범위에는 제한이 있었지만, 그 당시에는 증기 기관보다 전기가 훨씬 더 나은 대안이었습니다. 증기 기관은 추운 날에 예열하는 데 30분 이상 걸리곤 했습니다.

납산과 벌새

전기 자동차가 성공한 주요 이유는 1859년 프랑스 과학자 가스통 플랑테가 납축전지를 발명한 데서 찾을 수 있습니다. 그리고 기술이 발전하면서 전기로 구동되는 자동차는 사용하기 전에 충전할 수 있어 매우 실용적이 되었습니다.

예를 들어 런던은 1897년에 배터리 구동 택시를 여러 대 도입했고, 조용하고 윙윙거리는 소음 때문에 "벌새"라는 애칭을 얻었습니다. 전기 자동차는 매우 성공적이어서 1900년까지 미국에서 자동차의 38%가 전기로 구동되었고, 40%가 증기로 구동되었으며, 22%만이 내연 기관(가솔린 구동)을 사용했습니다.

하지만, 이 차들은 종종 여성용 차량이라고 불렸는데, 여성이 사용하기 편리해서 가장 큰 혜택을 봤기 때문입니다. 이 차들의 제한된 주행 거리와 제한된 충전소 가용성은 이 차들이 도시형 차량으로 가장 유용하다는 것을 의미하기도 했습니다.

모델 T와 EV의 몰락

내연 기관도 이 모든 동안 똑같이 개발을 경험하고 있었습니다. 그리고 도로가 도시 밖으로 확장되고 고속도로로 바뀌면서 ICE는 더 빠르고 더 멀리 이동할 수 있었고, EV는 종종 최고 속도 20mph와 40마일 범위로 제한되었습니다.

이런 발전은 ICE에 유리하게 저울을 기울이기 시작했습니다. 그래서 헨리 포드가 대량 생산 시스템을 도입하고 모델 T를 출시했을 때, 상황이 바뀌기 시작했습니다.

내연 기관 차량은 점점 저렴해지는 반면 전기 자동차 개발은 침체되었고, 1913년에는 가솔린 자동차 가격이 전기 자동차 가격의 약 절반이 되었습니다. 이것이 EV가 대중 시장에서 천천히 사라진 이유인데, 주로 포드 덕분입니다.

새로운 시작

전기 자동차 기술에 대한 새로운 연구는 1960년대와 70년대에 다시 시작되었습니다. 이 기간 동안 많은 회사가 다양하고 뛰어난 아이디어를 내놓았지만, 상업적으로 성공한 것은 없었습니다.

70년대와 80년대의 에너지 위기는 대체 에너지와 이동성 솔루션을 찾는 데 더 많은 압력을 가하는 데 도움이 되었습니다. 이러한 노력은 1990년대에 연료 효율성과 낮은 엔진 배출로 전환되었습니다. EV는 여전히 여기저기서 만들어졌지만 아직 큰 상업적 성공을 거둔 것은 없습니다.

리튬이온과 테슬라

테슬라 모터스는 2004년에 테슬라 로드스터 개발을 시작했으며 2008년에 첫 번째 제품을 출시했습니다. 이 차량은 1980년대에 발명되어 주로 전자 기기에 사용되던 리튬 이온 배터리로 구동되었습니다.

이 테슬라 로드스터는 또한 충전당 최대 200마일(320km)을 주행할 수 있습니다. 53kWh 배터리 팩과 185마력을 생성하는 3kW 정격 248상 AC 모터가 특징입니다. 이를 통해 0초 만에 60에서 2.9마일까지 가속할 수 있었지만 5.7초로 제한되었고 최고 속도는 130mph입니다.

사람들은 로드스터를 좋아했습니다. 멋지고, 현대적이고, 트렌디해 보였습니다. 그래서 테슬라는 로드스터를 엄청나게 많이 팔았고, 2,450년에는 2012대를 판매했고 나머지는 역사가 되었습니다.

전기 자동차의 문제점

전기 자동차의 가장 큰 문제는 에너지 이동성입니다. 즉, 거의 모든 곳에 맞을 만큼 컴팩트하면서도 수백, 아니 수천 마일에 충분한 전력을 생산하는 에너지 생성 또는 저장 시스템입니다.

여기서 두 가지 주요 응용 분야는 수소 전지 발전기와 배터리 저장입니다. 두 기술 모두 서로에 대한 장단점이 있습니다.

수소로 작동하고 자동차를 움직일 수 있는 충분한 전력을 생산하는 연료 전지가 시연되었지만 아직 실용적이지 않습니다. 가장 큰 단점은 연료 전지 발전기의 비용이 많이 들고, 이를 생산하는 데 희귀하고 비싼 재료가 필요하다는 것입니다. 이로 인해 배터리 저장과 비교했을 때 연료 전지의 미래는 암울해 보입니다. 그러나 수소 열차와 기타 특수 사용 사례가 더 실용적일 수 있습니다.

배터리의 경우, 충전식 전기 자동차의 부활은 저장 기술의 개선과 함께 이루어졌습니다. 그러나 리튬 이온 배터리의 수많은 개선과 개발에도 불구하고 여전히 몇 가지 문제가 있습니다.

예를 들어, 배터리 교체는 대부분의 전기 자동차의 경우 크기 때문에 여전히 불가능합니다. 리튬 이온 배터리는 특히 충돌로 인해 손상될 경우 과열되는 경향이 있습니다. 그리고 이는 화재로 이어질 수 있습니다.

셋째, 배터리에서 저장된 에너지의 약 90%가 기계적 에너지로 변환되지만, 이 에너지는 여전히 배터리를 재충전하는 데 사용되는 총 그리드 에너지의 약 60%로 줄어듭니다. 따라서 여전히 개선의 여지가 있습니다.

일반적인 전기 자동차 용어

전기 자동차에 대한 EV 관련 용어가 종종 등장하는데, 어떤 사람들에게는 혼란스러울 수 있습니다. 주요 용어와 그 의미는 다음과 같습니다.

HEV – 하이브리드 전기 자동차. 이 차량은 액체 연료를 사용하여 배터리를 충전하고 바퀴에 동력을 공급하는 에너지를 생성합니다. 플러그를 꽂거나 외부에서 충전할 수 없습니다.
ENP – 플러그인 전기 자동차. 이 용어는 충전을 위해 플러그인할 수 있는 모든 차량을 말합니다. 여전히 액체 연료를 사용하든 사용하지 않든 상관없습니다.
PHEV – 플러그인 하이브리드 전기 자동차. PHEV는 액체 연료와 플러그인 소스를 결합하여 전력을 생성합니다. 이는 배터리가 고갈되면 액체 연료로 쉽게 전환할 수 있으므로 더 다재다능하고 범위를 확장합니다.
AEV – 순수 전기 자동차. 이는 전력을 위해 전적으로 전기에 의존하는 모든 차량입니다. 여기에는 플러그인 차량과 배터리만 교체할 수 있는 차량이 포함됩니다.

기타 전기 자동차

전기 이동성은 자동차에만 국한되지 않습니다. 따라서 "전기 차량"이라는 용어는 다른 교통 수단도 의미합니다. 다음은 자동차가 아닌 전기 차량입니다.

자전거 – 전자 자전거는 비교적 단순한 구조와 전력 요구 사항을 감안할 때 성숙한 기술입니다. 전자 자전거는 지속적으로 인기를 얻고 있으며 산악, 크루저, 화물, 접이식 등 모든 스타일로 제공됩니다.
보트 – 전기 보트와 배도 1세기 이상 사용되어 왔습니다. 하지만 바다에 충전소가 부족하기 때문에 해안선 주변과 단거리에서 사용하는 것이 가장 좋습니다. 장거리 전기 보트는 태양광 패널이 있어야만 가능합니다.

예를 들어 페리에 고정된 노선이 있다면 트롤리 보트도 가능합니다. 그래서 강을 가로지르는 전선에서 전력을 받을 수 있습니다.
비행기 – 전기 항공기는 수십 년 동안 꾸준히 개발되어 왔으며, 유인 및 무인 항공기가 제작되고 테스트되었습니다. 그러나 태양열 항공기조차도 배터리가 필요하기 때문에 배터리의 에너지 밀도 문제로 인해 방해를 받고 있습니다.

따라서 전기 상업용 항공기가 현실이 되려면 리튬 이온보다 더 가벼운 배터리가 필요합니다. 리튬 이온 배터리는 주어진 크기에 동일하거나 더 많은 양의 에너지를 저장할 수 있으면서도 비용은 같거나 더 저렴해야 합니다.
오토바이 – Piaggio에서 BMW, Harley Davidson에 이르기까지 최근 브랜드에서 전기 스쿠터와 자전거를 선보였습니다. Harley LiveWire는 78KW 모터를 탑재하고 최고 시속 95mph(153km)입니다. Vespa Electtrica는 62마일(100km)의 주행 거리를 제공합니다.

그러나 주목할 만한 전자 자전거 브랜드 중 하나는 Zero Motorcycles입니다. 이 회사는 102볼트 시스템에서 리튬 이온 전원 팩을 사용하여 무브러시 3상 AC 모터에 전원을 공급합니다. 이 제품은 거리용, 거리 경주용, 모터크로스 경주용으로 제작됩니다.
공식 E – 포뮬러 1 레이싱의 전기 버전. 차량은 비슷해 보이지만 엔진은 으르렁거리지 않고 윙윙거립니다.
기차 & 트램 – 전기 기차와 트램은 수십 년 동안 존재해 왔습니다. 주로 대중 교통에 사용되며 전용 전원 공급 장치가 있습니다. 독일 ICE, 프랑스 TGV, Transrapid maglev는 고속 전기 기차의 완벽한 예입니다.
버스를 – 스위스 취리히와 같은 일부 세계 도시에서는 전용 전력선이 있는 전기 버스도 볼 수 있습니다. 하지만 최근 몇 년 동안 중국은 수십만 대의 배터리 구동 버스가 운행되면서 대중 교통 산업을 위한 전기 버스를 선도하고 있습니다.

출시 예정 EV 모델

대부분의 자동차 제조업체는 전기 자동차의 미래가 불가피하다는 것을 이미 알고 있으며, 따라서 거대한 발걸음을 내딛고 있습니다. 다음은 주목할 만한 다가올 슈퍼 트럭과 그 뒤를 이은 다른 흥미로운 EV입니다.

테슬라 사이버트럭 – 팬들은 이 차에 열광하고 있습니다. 2021년 크리스마스에 출시될 예정이며, 방탄 외관을 약속하며, 매우 견고한 스테인리스 스틸 구조가 특징입니다. 100cu. Ft의 저장 공간, 7,500파운드 이상의 견인 용량, 250마일의 주행 거리를 자랑합니다.
허머 EV – GMC도 이 흐름에 동참하여 순수 전기 Hummer 슈퍼 트럭을 약속하고 있습니다. 이 차량은 대각선으로 크랩워크를 할 수 있고, 100분 만에 10마일을 충전하고, 350마일의 주행거리를 가지고 있으며, 자동 순항 기능, 1,000마력, 0초 만에 60-3mph를 달성합니다. 네, 맞게 읽으셨습니다.
포드 F-150 – Ford는 또한 F-150 트럭의 전기 버전을 약속하고 있습니다. 이 트럭은 듀얼 모터와 함께 제공되고, 대형 프렁크(프론트 트렁크)를 특징으로 하며, 지금까지 가장 강력한 Ford 트럭이 될 것입니다. 생산 및 판매는 2022년에 시작될 예정입니다.
Aspark 올빼미 – 1,984개의 모터와 멋진 디자인을 갖춘 일본 한정 생산 EV. 280마력, 249마일 주행 거리, 3.2마일 최고 속도, 고통스러운 XNUMX만 달러 가격표를 제공합니다.
BMW i4 – i3보다 덜 이국적인 디자인이지만 여전히 매우 스타일리시합니다. 80kWh 배터리를 80분 만에 최대 35% 충전할 수 있으며 500마력 이상을 제공할 것으로 예상됩니다.

출시 예정인 다른 차량으로는 캐딜락 리릭, 캐딜락 셀레스틱, 메르세데스-벤츠 EQA, 제네시스 에센시아, 현대 아이오닉 5, 지프 랭글러 매그네토, 렉서스 EV SUV, 마쓰다 MX-30, 포르쉐 마칸 EV, 볼보 XC40, 볼린저 B1, 패러데이 FF91 등이 있습니다.