충전소 필요 없는 '꿈의 차'…태양광 전기차 실현될까

태양광 패널 개발 등 활발…엔가젯 "현실적 과제 많아"

태양광 전기차는 많은 운전자들이 꿈꾸는 이상적인 자동차다. 일부러 충전소를 찾을 필요 없이 야외에 주차해 두기만 해도 충전할 수 있기 때문이다. 

과연 이런 꿈의 자동차는 현실이 될 수 있을까. 

IT매체 엔가젯에 따르면 자동차 제조사들이 최근 태양광 패널 개발이나 에너지 효율을 높인 경량 전기차 설계 등을 통해 태양광 전기차를 실현하기 위해 노력하고 있다. 그러나 아직 상용화까지는 여전히 여러 현실적인 과제가 남아 있다고 이 매체가 전했다.

앱테라의 태양광 전기차 (사진=미국 씨넷)

일단 현재 기술 수준에서는 태양광 전기차 구현이 쉽지 않다. 무엇보다 자동차 지붕 면적만으로는 전기차 구동에 필요한 전력을 충분히 생산하기 어렵다.

태양광 패널을 추가로 설치하는 방법도 있긴 하지만 역시 한계가 많다. 당장 차체 무게가 늘어나기 때문에 에너지 소비량이 더 늘게 된다. 추가 장착한 부품이 공기역학적 성능을 떨어뜨려 항력을 높일 수도 있다.

태양광 지붕으로 확보할 수 있는 주행거리의 한계

미국 환경보호청(EPA)에 따르면 2025년형 전기차의 평균 전력 소비량은 160㎞ 주행에 39kWh다. 그런데 이런 전력량을 태양광 발전으로 충당하는 것은 쉽지 않다. 

전기차 지붕에 2.1㎡ 면적 400W급 태양광 패널을 설치했다고 가정해 보자. 패널이 정격 출력으로 하루 4시간 동안 발전한다면 약 1.6kWh의 전력을 얻을 수 있다. EPA의 평균 전력 소비량을 기준으로 약 6.4㎞를 주행할 수 있는 에너지다.

하지만 이 수치 역시 태양광 발전에 최적화된 경우를 가정한 것이다. 실제 발전량은 주차 장소의 그늘이나 날씨, 기온, 차량 주차 방향 등에 따라 크게 달라질 수 있다. 흐린 날씨나 햇빛이 잘 들지 않는 환경에서는 발전 효율이 떨어진다.

태양광 패널을 크게 만들면 발전량을 늘릴 수 있다. 하지만 차량 무게가 증가하는 문제가 있다. 특히 차체 위로 돌출되도록 설치하면 공기역학적 저항도 커질 수 있다. 지붕과 평평하게 통합하는 방식은 공기역학적 손실을 줄일 수 있지만, 제한된 설치 면적이라는 근본적인 문제는 해결하기 어렵다.

닛산이 공개한 Ao-솔라 익스텐더 시스템. 날씨가 맑을 때 확장 패널을 펼치면, 시스템은 500W의 전력을 생산하고 주행 중에는 패널이 접히면서 출력이 300W로 줄어든다. (사진=닛산)

닛산의 경형 전기차 사쿠라에 적용된 'Ao-솔라 익스텐더(Ao-Solar Extender)' 시제품은 이런 문제를 해결하기 위한 절충안을 보여준다. 주행 중에는 태양광 패널을 접은 상태로 최대 300W의 전력을 생산하고, 주차 중에는 추가 패널이 앞유리 위쪽으로 펼쳐져 발전 출력을 최대 500W까지 높인다. 이처럼 필요할 때만 패널을 확장하는 방식은 주행 중 공기역학적 성능 저하를 최소화하면서도 주차 중에는 더 넓은 면적으로 태양광 에너지를 확보할 수 있다는 장점이 있다.

앱테라, 올해 말 첫 태양광 전기차 양산 착수 목표

태양광만으로 충전 부담을 크게 줄이는 전기차 개발에 도전해 온 미국 스타트업 앱테라 모터스는 대형 태양광 패널을 추가하는 대신 차량 자체를 에너지 효율적으로 설계하는 방식을 택했다.

앱테라 차량의 태양광 지붕 (사진=앱테라)

물방울을 닮은 공기역학적 차체에 바퀴 3개와 좌석 2개를 갖췄으며, 경량 복합 소재를 사용해 차량 무게도 줄였다. 앱테라가 목표로 하는 전력 소비량은 1.6㎞당 100Wh(와트시)다. 이는 EPA가 집계한 일반 전기차의 평균 전력 소비량과 비교해 약 4분의 1 수준이다.

지난 7월 미국 캘리포니아에서 진행된 테스트에서는 앱테라 시제품 차량을 주차한 상태에서 트렁크를 닫고 배터리에 4.23kWh의 전력이 공급되는 것으로 측정됐다. 앱테라가 목표로 한 전력 소비량을 기준으로 하면 약 67㎞을 주행할 수 있는 에너지다.

출퇴근 거리가 짧고 햇빛이 잘 드는 야외에 차량을 주차하는 운전자라면 태양광 발전을 통해 충전 횟수를 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 차고에 주차하거나 흐린 날씨가 며칠간 이어지는 경우, 장거리 여행을 하는 경우에는 태양광만으로 충분한 전력을 확보하기 어렵다. 특히 이번 테스트는 배터리에 공급된 전력량을 측정한 것으로, 실제 주행을 통해 주행거리를 검증한 결과는 아니다.

태양광 전기차 개발 업체들이 상용화 과정에서 어려움을 겪은 사례도 있다. 대표적으로 네덜란드의 태양광 전기차 스타트업 라이트이어는 첫 번째 태양광 전기차 생산을 시작한 지 불과 몇 주 만인 2023년 1월 생산을 중단했다. 운영사인 아틀라스 테크놀로지스도 며칠 뒤 파산을 신청했다.

앱테라는 아직 최종 판매 가격을 공개하지 않았지만, 런치 에디션의 목표 가격은 4만 달러(약 5378만원)다. 이 회사는 지난달 초 미국 증권거래위원회(SEC)에 제출한 서류에서 올해 말까지 첫 양산 차량 40대의 제작에 착수하고, 2027년 초 고객 인도를 시작할 계획이라고 밝혔다.