3. 가까운 미래의 자동차
미래의 자동차는 리사이클링도 고려하여 배출 오염물을 줄일 수 있도록 친환경적 이어야 한다. 따라서 경량고강도구조를 채용하거나 화석연료 이외의 대체 연료, 즉 바이오디젤(Bio-diesel)과 디메틸에테르(DME), 압축천연가스(CNG) 등을 이용하는 기술을 채용하기도 한다.
바이오디젤은 야자, 코코넛, 땅콩, 콩, 유채씨, 해바라기씨 등의 식물성 기름이나 동물의 지방같이 재생이 가능한 자원으로부터 제조된다. 아직까지 바이오디젤 생산가격은 경유에 비하여 높지만 석유가격 상승에 따라 경쟁력을 가질 수도 있다. 우리나라에서도 일반경유에 5퍼센트의 바이오디젤을 섞은 혼합경유(B5)를 판매하고 있고, 독일과 이탈리아에서는 2006년부터 도심버스와 대형트럭에 100퍼센트의 바이오디젤(B100)을 사용하도록 하고 있다.
또 다른 방향은 자동차의 동력을 내연기관이 아닌 전기를 이용하는 방법이 있다. 하이브리드자동차, 전기자동차, 연료전지자동차, 수소엔진자동차 등이 현재 상용화되어있거나 개발 중에 있다. 이현순 현대차그룹 연구개발 총괄 부회장은 “10년 후 전 세계 전기차 판매 비중은 2~3% 내외가 될 것”이며, “내연기관과 전기모터를 결합한 플러그인 하이브리드차량은 30%까지 높아질 것으로 전망된다”고 예측했다. 주행거리가 짧은 도시의 경우 생산비용을 낮추면 프러그인(plug-in) 하이브리드차량은 가까운 미래에 경쟁력이 있어 보인다.
하이브리드차량은 내연기관과 전기모터의 동력 배분방법에 따라 풀 하이브리드(토요다 프리우스, 포드 이스케이프, GM 볼트), 마일드 하이브리드(쉐비 타호, BMW X6)의 두 가지 종류로 나뉜다. 현대차와 기아차도 각각 ‘블루윌’과 ‘레이’라는 이름의 플러그인 하이브리드차량을 선보이고 있으며 양산을 위한 개발 작업에 돌입했다. 보통 프러그인 하이브리드타입에서 내연기관은 전기를 생산하는 보조역할을 하고 주로 축전지의 에너지로 운행이 된다.
그러나 순전히 축전지로만 운행하는 전기차나 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 발생시키는 연료전지(Fuel Cell)차, 수소를 연소시키는 수소엔진차 등이 종래의 내연기관차량과 경쟁하기 위해서는 몇 가지 넘어야할 산이 있다.
외부로부터 전기를 축전해 사용하는 프러그인 하이브리드전기차의 경우, 그 전기를 석탄이나 석유, 가스와 같은 화석연료로 부터 얻는다면 환경적인 문제에서 오염물질 발생 위치만 도로상이 아니라는 비판도 있다. 순수 전기차의 경우 현재 가장 효율이 좋은 리튬이온 배터리를 채용하여도 주행거리에 제한이 있으며 가격도 매우 고가이고 수명도 제한이 있다.
GM 볼트의 경우 배터리가격은 차량 가격의 30% 정도가 되고, 5년 후 쯤 교체해야 한다. 그리고 아직도 리튬이온 배터리의 단위 무게 당 출력은 내연 기관의 60분의 1 정도로 작다. 연료전지차나 수소차의 경우 연료의 충전을 위한 기반 구축에 많은 막대한 예산이 소요되며 효율적인 저장용기의 개발은 아직도 진행 중이다.
이러한 배터리의 문제를 해결하기 위하여 얼마 전 KAIST에서 노면 밑에 설치한 송전선으로부터 비접촉하에 전기를 공급받아 운행하는 온라인전기자동차(Online Electric Vehicle)를 발표한 적이 있다. 에너지 전달 효율 및 인프라구축, 안전성 등 넘어야 할 과제가 있지만 경제성이 있다면 도로를 주행하는 것을 볼 수 있을 것이다.
환경오염 방지를 위하여 자동차의 입자상물질 및 질소산화물의 배출은 법적으로 더욱 엄격히 규제되고 있어 유럽의 경우 2012년에 Euro5에서 Euro6로 변경할 예정이다. 연료당 주행거리도 미국의 경우 2020년까지 35 mpg(14.88 km/L)으로 목표치가 정해져 있어 자동차 제조사들은 그때까지 미국 내에서 판매하는 모든 차는 이 기준을 통과해야 한다.
가까운 미래의 자동차는 인간과 비슷한 인공지능을 가진 자동차로 진화할 것이다. 이미 구현된 자동 주차는 물론 무인 자율 주행도 가능하고 인간과 대화하며 생각도할 수 있는 자동차가 인간의 동반자가 될 것이다. 그러나 당분간 도로에는 친환경 지능형 자동차가 대세를 이룰 것이며, 뤽 베송 감독의 영화 “제5 원소”같은 공상과학 영화에서 보는 공중을 날아다니는 자동차는 종래와 다른 또 다른 획기적인 동력원이나 새로운 부상기술을 발명하기 전까지는 영화에서나 볼 수 있을 것 같다.
4. 먼 미래의 자동차
먼 미래를 예측한다는 것은 아주 어려운 일이다. 1990년대 초에 비퍼(삐삐)가 처음 출현 한 후 휴대전화기와 스마트폰의 크기와 성능을 보면 20년 만에 대단한 발전을 이루었다. 우리는 공상과학 영화에서나 보던 일들이 한세대 이내에 가능한 시대에 살고 있다.
현재 자동차에 적용되는 최신 기술들은 우주, 항공, 군사용으로 사용되는 최첨단 기술들을 자동차에 적용한 것들이다. ABS는 원래 항공기용으로 개발 되었고 내비게이션(Navigation)에 사용되는 GPS는 군사용이었다. 엔진효율을 높이기 위해 우주왕복선 콜럼비아호의 표면에 부착된 내화물질을 이용한 세라믹엔진, 나노기술을 이용하여 때가 묻지 않는 차 또는 형상기억 합금을 사용하여 변형이 되어도 원래대로 회복이 가능한 차, 수륙양용차 또는 날아다니는 자동차 등 일부는 이미 개발되어 일부 시판하고 있으나 대중이 구입하여 사용하기에는 아직도 경제적인 문제가 해결되지 않았다.
일본과 NASA(미국우주항공국) 과학자들은 외계에 거대한 태양 집열판을 설치하여 생산한 전력을 지상의 안테나로 송전하는 기술을 연구하고 있다. NASA의 한 시뮬레이션에 따르면, 5km * 10 km 크기의 초대형 태양 전지판을 이용하면 5기가와트를 생산할 수 있으며 그 전력량은 미국 후버댐의 두 배 수준이다. 현재의 기술로 가능하나 천문학적 비용이 든다는 것이다. 이러한 기술이 인류나 환경에 해가 없고 경제적으로 이동하는 개개의 자동차에 전달 할 수가 있다면 전기차의 최대 현안인 배터리문제를 일시에 해결 할 수 있을 것이다.
자동차 제조 단가를 낮추기 위해 세계의 유수자동차 회사들은 자동차를 몇 개의 모듈로 조립이 가능하도록 하는 모듈화 작업을 진행하고 있다. 이것이 좀더 발전한다면 미래의 사람들은 우리가 PC를 조립하여 사용하듯이 각자의 개성과 취향에 맞추어 크기, 성능, 디자인 등을 지정하여 주문 생산하는 시대는 그리 멀지 않은 것 같다. 그리고 생각대로 움직이는 차, 그날 기분에 따라 차의 색깔을 바꿀 수 있는 차, 필요에 따라 승차인원을 조절할 수 있는 차, 장을 보는 차, 아이들을 학교에 데려다 주는 차 등은 시장성과 경제성이 있다면 불가능한 상상만은 아닐 것이다.
미래의 자동차에는 점차 ECU등 전자 부품들이 많이 장착 되어 전체 차량가격의 2020년에는 50%에 도달하리라는 예측이 있다. 이러한 자동차의 전자화 추세와 더불어 점차로 의학이 발달하여 우리 인간의 장기와 수족 등을 교체하여 인간이 사이보그(Cyborg)화된다면 그야말로 인공지능을 가진 자동차와 인간이 한 몸처럼 교감하게 되는 날이 올 것이다.
그러나 인류가 미래에 석유를 대체할 만한 에너지원을 개발하지 못하고 지구상에 화석자원이 고갈이 된다면 자동차는 일부 소수 계층 사람만이 이용 가능할 것이고 나머지 사람들은 대중교통을 이용하거나 자전거를 이용해야 만하는 시대로 돌아갈지도 모른다. 지구상의 유한한 화석자원은 언젠가 바닥을 드러낼 것이고 그때쯤이면 지구는 오염되고 에너지 부족으로 인류의 생존을 위협받을 수도 있다. 이러한 재앙을 막기 위해서도 우리는 에너지를 아끼고 환경오염을 줄일 수 있는 생활 태도를 견지해야 할 것이다.
