전기버스
1. 개요
전기자동차의 일종으로, 전기자동차 중에서도 버스의 형태를 갖춘 차량을 말한다.
2. 상세
환경오염을 막기 위한 수단으로 주목되는 대중교통 중에서도 온실 가스 배출이 없는 교통수단 중 상대적으로 저렴한 편이라 보급이 확대되고 있다.
그러나 환경 측면에서 전기버스 역시 완벽한 수단은 아니어서, 연료 산지에서부터 운행까지 자동차 온실가스 배출량에 대한 전과정분석(LCA·Life Cycle Analysis 혹은 WTW·Well-to-Wheel Analysis)을 보면 전기차 역시 환경에 상당히 부정적인 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 또한 차량 수명이 다한 후 배터리의 유독 물질 처리 문제가 여전히 남아 있고, 주행 자체로도 노면전차 등 상위 시스템에 비해 수송력이 낮아 통행 대비 온실 가스 배출이 높으며, 결정적으로 차량 원인 초미세먼지의 대부분을 차지하는 도로재비산먼지를 해소할 수 없다. 2015년 송한호 서울대 교수 연구진에 의하면 미세먼지(PM10)의 경우 전기차가 휘발유차의 92.7% 수준이라는 연구까지 존재한다.[3]
3. 개발 현황
전기 승용차에 대한 연구에 비해 조금 늦지만 전기버스에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 전 세계에서 전기버스 개발 및 생산에 박차를 가하고 있으며, 유럽, 아메리카의 상용차 제조사부터 버스 산업이 미약한 아프리카까지 전 세계 많은 국가들의 기업들에서 도전장을 내밀고 있다. 전기버스는 우수한 배터리만 어디서 구해 오면 생산 자체는 쉽다 보니 신생 기업들도 과감하게 진출하는 중이다. 선진국에서는 아예 내연기관 자동차의 완전 퇴출을 목표로 하는 곳들이 많아 더욱 시장 규모는 커질 예정이다.
특히 중국에서는 아예 중국 공산당에서 주도적으로 전기차 산업을 지원하고 있는 터라 수십 개의 전기차 업체가 난립하고 있다. 유럽과 미국에 자생적인 경쟁자가 거의 없던 2010년대 초반에는 중국 국내 뿐만 아니라 선진국 시장까지 진출해 공격적으로 영업하고 있었는데, 2010년대 후반 이후로는 볼보, 솔라리스, VDL 등 유럽의 기존 제조사들이 내연기관부터 쌓아온 기본기를 바탕으로 월등히 좋은 품질의 전기버스를 생산하기 시작하면서 점차 유럽 시장에서는 찾아보기 어려워지고 있다. 미국 역시 점차 자국 제조사들이 전기버스 라인업을 확충하기 시작했고, 도널드 트럼프 행정부 이후 중국제를 배제하는 분위기가 형성되면서 중국제의 입지는 갈수록 줄어들고 있다.
하지만 품질 문제, 토종 업체들의 경쟁력 저하 문제와 사실상 중국 공산당의 자금원이 될 수도 있는 점이 남아있어 중국산 버스 도입을 배제하는 곳도 있다. 중국산 전기버스가 주로 수출되는 곳은 아시아권 국가들이나 남아메리카같이 버스 교통은 발달해 있으나 자국의 상용차 제작 능력이 떨어지거나 적은 예산으로 전기버스를 도입하려는 곳이 주류이다.
[단독]'눈 먼' 전기버스 보조금...中, 6년간 700억 챙겼다
오히려 북미와 유럽에서 밀려난 중국 공산당 입장에서 눈을 돌려 새로운 시장을 개척한 곳이 대한민국이다. 환경부에서 전기 상용차에 대한 국고보조금을 핵심부품 국산화율은 커녕 국적조차 묻지도 따지지도 않고 지급하는 정책을 시행하고 있는 덕분에 기존에 유럽과 미국에서 밀려난 제조사들 뿐만 아니라 중국 국내에서도 도태된 듣보잡 브랜드들까지 국내 수입상들과 손잡고 마구잡이로 수입되고 있다. 2000년대 초반 인터넷에서 대륙의 쏘렌토 짝퉁, 대륙의 렉스턴 짝퉁으로 유명했던 황해자동차조차 국고 보조금을 받으며 내수 시장에 침입한 상황이다.### 중국산 전기버스를 많이 들여온다는 남아메리카나 동남/중앙아시아, 오세아니아도 거의 대부분 BYD나 위퉁(Yutong), 금룡객차(King Long)같은 중국 국내외에서 어느정도 품질과 신뢰성이 검증된 제조사의 모델만을 가져오는 편임을 생각하면 한국 시장이 얼마나 중국 제조사 입장에서 진입장벽이 낮은지 알 수 있다.
2020년 말 KD 운송그룹은 전기버스를 직접 제조하기로 하였다.#
4. 종류
전력 공급방식에 따라 종류가 나누어진다.
- 플러그인 방식
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현존 전기자동차에서 가장 일반적으로 채택되는 방식. 플러그를 꽂아 전력을 공급한다. 현재로써는 가장 일반적인 방식이지만, 충전 속도가 매우 느리다는 단점이 존재한다. 서울특별시 남산행 순환버스 일부 차량에서 운행되었다. 부산광역시에도 도입되어 1번을 시작으로 시내버스 노선으로 운행 중이다. 참고로 충전기 3개당 10대의 전기버스를 수용한다고 한다. 중국산 전기버스들도 대부분 이 방식이다. 경제성 등을 이유로 천연가스버스를 운행하지 않는 몇몇 소도시에서도 플러그인식 전기버스를 도입하고 있다.
현존 전기자동차에서 가장 일반적으로 채택되는 방식. 플러그를 꽂아 전력을 공급한다. 현재로써는 가장 일반적인 방식이지만, 충전 속도가 매우 느리다는 단점이 존재한다. 서울특별시 남산행 순환버스 일부 차량에서 운행되었다. 부산광역시에도 도입되어 1번을 시작으로 시내버스 노선으로 운행 중이다. 참고로 충전기 3개당 10대의 전기버스를 수용한다고 한다. 중국산 전기버스들도 대부분 이 방식이다. 경제성 등을 이유로 천연가스버스를 운행하지 않는 몇몇 소도시에서도 플러그인식 전기버스를 도입하고 있다.
- 배터리 교환 방식
버스차량에 직접 선을 연결해 충전하는 대신 배터리를 차량 윗부분에 탑재하고 교환장소에서 간단하게 갈아끼우는 방식. 충전시간이 긴 플러그인 방식에 비해 미리 충전된 전지로 교체하면 그만인지라 충전 시간이 짧다[4]는 장점이 있지만 차량 숫자에 비해 여분의 배터리가 많이 필요하며, 배터리 교체시설 등의 초기 인프라 구축비용이 플러그인 방식에 비해 크다는 단점이 존재한다. 동시에 배터리 교체 시 위치를 정확히 맞춰야 하기 때문에, 운전사들이 애를 먹기도 한다. 제주특별자치도 동서교통에서 해당 방식을 도입했으나, 배터리 교체시설의 결함과 배터리 교체식 차량 자체의 짧은 주행거리 때문에 단거리 노선에만 투입하는 등 상당히 애를 먹고 있다고 한다. 포항시 시내버스의 유일한 업체 코리아와이드 포항에서 배터리 교환 방식 BS110 EV을 도입하려다가 무산되었다.[5]
- 무선충전 방식
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도로에 설치된 충전장치에서 자기유도방식을 통해 무선으로 충전받는 방식. 따로 충전소에 들어갈 필요가 없어서 운행시간이 절약된다는 장점이 있지만, 초기 인프라 구축비용이 가장 많이 들고, 구조 특성 상 비전리 방사선[6] 유해성 논란이 있다. 국내에서 영업운전을 하는 사례로는 구미시 시내버스가 최초.[7]
도로에 설치된 충전장치에서 자기유도방식을 통해 무선으로 충전받는 방식. 따로 충전소에 들어갈 필요가 없어서 운행시간이 절약된다는 장점이 있지만, 초기 인프라 구축비용이 가장 많이 들고, 구조 특성 상 비전리 방사선[6] 유해성 논란이 있다. 국내에서 영업운전을 하는 사례로는 구미시 시내버스가 최초.[7]
- TOSA 방식
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2013년 5월, 스위스 제네바에서 최초 영업운전을 시작한 방식으로 기본 골지는 플러그인 방식과 동일하다. 시스템 개념 영상 보기 정류장 3~4개소 마다 정차위치 상부에 급전 시스템이 설치되어 있어서[8] 승객 승/하차가 이루어지는 짧은 시간동안 대전류를[9] 급속충전하는 방식이다. 운행시 정류장 간 충전에는 20초만 소요되며,[10] 회차 터미널 도착 후에도 3~4분 정도만 충전을 실시하면 완충이 가능한 방식. 이 방법 역시 배터리 교환식이나 무선충전식처럼 초기 인프라 구축비용이 크다는 단점이 존재한다.
2013년 5월, 스위스 제네바에서 최초 영업운전을 시작한 방식으로 기본 골지는 플러그인 방식과 동일하다. 시스템 개념 영상 보기 정류장 3~4개소 마다 정차위치 상부에 급전 시스템이 설치되어 있어서[8] 승객 승/하차가 이루어지는 짧은 시간동안 대전류를[9] 급속충전하는 방식이다. 운행시 정류장 간 충전에는 20초만 소요되며,[10] 회차 터미널 도착 후에도 3~4분 정도만 충전을 실시하면 완충이 가능한 방식. 이 방법 역시 배터리 교환식이나 무선충전식처럼 초기 인프라 구축비용이 크다는 단점이 존재한다.
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보통 무궤도전차가 전기버스로 불리는 일은 드물지만, 순수하게 전기로만 가동하기에 엄연한 전기버스다. 현재 기술로 가장 안정적인 전력공급이 가능한 방식이지만, 가선 설치가 여러모로 큰 골칫거리다.[11]
보통 무궤도전차가 전기버스로 불리는 일은 드물지만, 순수하게 전기로만 가동하기에 엄연한 전기버스다. 현재 기술로 가장 안정적인 전력공급이 가능한 방식이지만, 가선 설치가 여러모로 큰 골칫거리다.[11]
5. 장점
- 상당수의 장점을 전기자동차와 공유하는 부분이 많다. 전기버스도 전기자동차이기 때문이다.
- 전기자동차가 에너지 효율이나 환경오염 방지에 화석연료 사용 차량들보다 우월하다.
- 전기버스보다 먼저 개발 및 도입된 천연가스버스는 내연기관을 사용하기 때문에 전기버스보다 에너지 및 비용효율이 떨어지는 것은 마찬가지이며 가스 누출로 인한 화재나 폭발 위험이 있고 실제로 그러한 사례도 있었다는 치명적인 단점이 존재한다. 물론 천연가스버스의 폭발 문제는 최근에 들어서 여러가지 방법 및 대책으로 해결된 편이다.
- 전기자동차답게 출력이 높으며 거의 대부분의 순간에서 최대토크를 발휘할 수 있어 일반적인 내연기관 버스들보다 가속력이나 경사로 등판능력이 뛰어나다. 디젤기관차보다 출력과 효율이 뛰어난 전기기관차를 생각해도 된다.[12]
- 전기버스는 내연기관으로 가는 버스에 비해 연료비가 압도적으로 저렴하다. 오히려 경유나 천연가스가 석탄이나 우라늄으로 만들어지는 전기보다 훨씬 비싸다.
- 전기버스는 내연기관보다 훨씬 구조가 단순한 전기모터로 가동되기 때문에 신뢰성이 높고[13] 정비요소도 훨씬 적다. 남은 건 배터리 문제 뿐.
- 소음과 진동이 적다. 전기버스를 타본 사람들의 공통된 소감중 하나로, 정차 시에는 정말 무서울 정도로 조용하다. 덕분에 장시간 탑승해도 피로감이 적은 편.[14]
6. 단점
- 반대로 단점 역시 전기자동차와 공유하는 부분이 많다.
- 배터리 교환 방식은 배터리 기술이 충분히 발달하지 않아 주행거리가 짧아서 실용화를 하는데는 아직 무리가 많다. 이 때문에 배터리 교환방식은 지금도 서귀포시 시내버스 등 일부 단거리 구간에만 보급된 상태이다. 또한, 매회 운행이 끝날 때마다 충전이 필요한데, 충전설비 용량이 부족할 경우 배차간격까지 깨먹는 원인이 되기도 한다. 게다가 CNG, 수소 충전과 마찬가지로 공차회송도 불가피하다. 현재 플러그 인 방식도 장거리 노선은 가능하지만, 세진여객처럼 차고지에 충전 시설이 확보할 수 있는 경우에만 가능한 실정이다.
- 차량 가격이 굉장히 비싸다. 전기자동차들의 공통적인 문제점으로 대량생산체제가 아직 구축되지 않아서, 다시 말해 아직 규모의 경제가 실현되지 않아서 기존 차량 상대로 가격 경쟁력이 굉장히 약하다. 1대당 기본 가격이 최소 3억 이상으로 2억을 안 넘는 일반버스는 물론 최대 3억까지 되는 초저상버스(그것도 CNG)보다도 엄청나게 비싸며, 특히 굴절버스 같은 대형버스가 전기버스로 개발되면 가격이 더욱 비싸질 가능성이 커진다. 오죽하면 중국에서도 한국 돈으로 최소 2~3억[15]이 넘는 살인적인 가격 때문에 전기버스 보급이 더딜 정도라고 한다.[16] 굴절 전기버스의 경우 말하면 입만 아플 정도이다. 기본 차값이 제아무리 중국산이라고 해도 6억 원이 넘어가는 판에 현대 일렉시티 굴절버스는 무려 9억 원이나 된다. 애초부터 굴절버스는 중량과 수송 인원이 워낙 커서 더 용량이 큰 배터리를 요구할 수밖에 없다.
- 배터리 확보 및 수명, 가격도 문제가 된다. 배터리의 용량도 용량이지만, 전기버스를 일반적인 대중교통 수단으로 굴리기 위해서는 많은 숫자의 배터리가 필요하며, 또한 그 배터리도 휴대폰 배터리와 같은 소재인 리튬 이온으로 제작되어 있기 때문에 반드시 주기적으로 교체를 해야할 정도로 영구적이지 못하고, 화재나 폭발의 위험이 있으며, 그 배터리의 가격도 매우 비싸다. 게다가 그 배터리나 모터 생산 시 유해화학물질도 생성되기 때문에, 전기차를 반대하는 환경학자들도 있을 정도라고 한다.
- 일반 내연기관 버스보다 난방에 애로사항이 있다. 엔진의 열을 활용할 수 있는 내연기관 버스와 달리 온풍기로 난방을 하게 되는데 열효율이 낮아 전기 소모량이 매우 높다. 그래서 겨울철이 되면 난방을 껐다 켰다 하는 경우가 많다.#
7. 보조금 관련 문제
단점 항목에 서술되어 있듯 전기버스는 가격이 기존 디젤 버스나 천연가스버스에 비해 엄청나게 비싸다. 따라서 운수업체들의 부담이 상당해지므로 정부와 지자체에서는 가격차만큼 보조금을 지급해[17] 운수업체들의 부담을 덜어주고 있다.
문제는 공산당이 수익손실보전을 해주는 중국의 기이한 구조상 중국 버스 제조사들은 국산 버스 제조사들보다 훨씬 싼 가격에 차량을 판매할 수 있는데, 때문에 업체들이 중국산 차량을 선호하면서[18] 나라의 세금이라 할 수 있는 보조금이 중국업체들로 흘러들어간다는 문제가 생기고 있다.
때문에 제조사들이나 여러 단체에서는 보조금 차등지급을 해야 한다고 주장하고 있다.
이 현상은 서울이 가장 심각한데, 서울은 부산이나 대구 등 타 지역과 달리 독점방지를 이유로 운수업체들에게 전기버스를 최소 2개 이상의 제조사 차량으로 출고할 것을 강제하고 있다.
국내 제조사들도 점차 중국 부품의 비중을 늘려가면서 에디슨모터스처럼 아예 중국산 배터리 셀을 한국에서 패키징만 하여 판매하는 식으로 생산하거나#, 아예 중국에서 생산한 반조립품을 한국에서 조립만 하여 국산으로 판매하는 방식(CKD)을 채택하고 있다.#
8. 국내 운행차종 목록
8.1. 국내 세부 모델
- 현대자동차 일렉시티 (플러그인, 수소전기, 굴절 모델 출시)
- 우진산전 아폴로 1100
- (플러그인, 무선충전 모델 출시): 단종
- 에디슨모터스 e-화이버드 (플러그인, 배터리교환식 모델 출시)
- 자일상용차 BS110 EV (플러그인, 무선충전 모델 출시)
- 현대자동차 카운티 뉴 브리즈 일렉트릭
- 에디슨모터스 스마트 8.7/9.3
8.2. 해외 세부 모델
- 중통 매그넘
- 중통 아데오나
- 에빅 엔비온
- 하이거 하이퍼스
- 포톤 그린어스
- 포톤 그린타운850
- BYD e-bus 7[19]
- BYD e-bus 12
- 제이제이모터스 VBUS-105 (해외 주문제작)
- 스카이웰 볼트온
- 스카이웰 아이즘[20]
- 스카이웰 엘페[21]
- 한신자동차 바네스[22]
- 디피코 HU-SKY(스카이웰 제작)
- 황해자동차 E-SKY
- BLK 일레누스
- 킹롱 시티라이트
[1] 남산순환버스로 운행한 차량이며 현재는 전량 퇴역하고 서울대공원,서울에너지드림센터,강릉녹색도시체험센터에만 남아있다. 아무래도 초기모델인데다 경사로 노선 운행에 따른 빠른 노후화, 충전소 위치 문제로 인해 퇴역이 불가피했다.[2] 종점 변경 전 시절이다.[3] 정현상, "전기차는 과연 친환경적인가", 신동아, 2019-08-30, # (2020-06-05).[4] 그러나 배터리 충전속도 그 자체는 거기서 거기다.[5] 대신 경북 2번째 전기버스로 경북 최초의 현대 일렉시티를 도입했다.[6] 쉽게 말해 전자파.[7] 상용화 전 사례까지 하면 2009년부터 KAIST에서 운행중인 구내 셔틀이 세계 최초. 버스가 아닌 자동차로서의 기술 개발 자체는 1997년에 독일에서 이미 이루어졌다.[8] 차량의 팬터그래프는 레이저 유도방식으로, 급전 단자 위치를 자동으로 파악해 달라붙는다.[9] 무려 600 kW, 대용량 전자레인지 600대분 전력이다.[10] 600 kW 전력을 Wh로 변환한다면, 저 20초의 시간 동안 3.3 kWh의 전력이 충전된다는 계산이 나온다.[11] 더 큰 문제는 가선 밑의 나뭇가지를 사람이 일일히 쳐내는데 드는 인건비가 만만찮다는 것이다. 그렇다고 해서 이 작업을 대충 했다간 운행 도중 팬터그래프가 고장나는 대참사가 벌어진다.[12] 다만 전기 기관차의 고출력 비결은 전차선이라는 외부 소스로, 대량의 전력을 상시 급전가능에서 기인한다. 대전력을 상시 공급받을수 있는 신기술이 나오지 않는 한, 배터리만으로는 차량 구조적 한계가 명확하기 때문에 출력을 무작정 높이는 것은 어렵다.[13] 모든 기계는 그 구조가 단순할수록 신뢰성이 높고 수리도 간편하다.[14] 내연기관 버스에서 의외로 간과하는 부분 중 하나가 엔진의 진동 문제인데, 장시간 진동에 노출 시 쉽게 피로해지는 단점이 있다.[15] 동진버스가 구매할 당시에도 대당 4억이었다. 충전 설비와 수리 설비 도입 가격을 제외하고도 순수 차값만 관세와 세금 포함 대당 3억을 넘길 것으로 예상된다.[16] 천연가스버스가 도시형 전기버스보다 약 3~4배나 싸다. 심지어 초기분은 전비 문제로 가속조차도 더뎠다.[17] 지자체별로 차이는 있지만 대략 3억원 안팎이다.[18] 심지어 저가형 모델은 보조금이 차 값을 능가하는 경우도 있다.[19] 제주 우도 마을버스에서 노선버스 최초로 운행되고 있다.[20] 대형 중저상 버스로 BC211 뉴로얄하이시티의 경쟁차종이다.[21] 중형 중저상 버스이다.[22] 쏠라티, 마스터와 동급인 승합차이다.