고속도로 시속 100·110·120km 전비 차이, 공기저항 공식으로 계산해 보기

운전·활용 · 2026년 10월 11일 작성 · 약 8분

전기차로 고속도로를 타 보면 시내에서 보던 전비가 쑥 내려갑니다. 내연차는 고속 정속 주행에서 연비가 가장 좋은 편이라 이 반대 현상이 더 낯설게 느껴지죠. 이유는 공기저항 하나로 거의 설명됩니다. 공식에 숫자를 넣어 보면 시속 100km와 120km 사이에서 무슨 일이 생기는지, 그 20km/h가 시간과 돈으로 얼마인지가 꽤 선명하게 나옵니다.

속도의 제곱으로 커지는 공기저항

달리는 차를 뒤로 미는 힘은 크게 두 가지입니다. 공기저항은 ½ × 공기밀도(ρ) × 공기저항계수(Cd) × 전면 투영면적(A) × 속도²이고, 타이어 구름저항은 구름저항계수(Crr) × 질량 × 중력가속도입니다. 앞의 것은 속도의 제곱에 비례하고 뒤의 것은 속도와 거의 상관이 없어요. 힘에 속도를 곱한 것이 필요한 출력이니, 공기저항을 이기는 데 드는 출력은 속도의 세제곱으로 늘어납니다.

특정 차의 Cd와 전면적은 제조사가 공식으로 밝힌 경우에만 쓸 수 있어서, 여기서는 가정한 차로 계산하겠습니다. 예를 들어 Cd 0.28, 전면적 2.5m²인 차라면 CdA는 0.70m²이고, 공기밀도 1.2kg/m³를 넣으면 공기저항은 0.42 × v²(N)가 됩니다. 질량은 현대차 2027 아이오닉5 가격표의 롱레인지 2WD 공차중량 2,015kg에 운전자 75kg을 더한 2,090kg으로 잡고, 구름저항계수는 0.010으로 가정했습니다. 그러면 구름저항은 0.010 × 2,090 × 9.81 = 약 205N입니다.

시속 100km는 초속 27.78m입니다. 공기저항은 0.42 × 27.78² = 약 324N으로, 이미 구름저항(205N)을 넘어섭니다. 시속 120km(초속 33.33m)면 0.42 × 33.33² = 약 467N이고요. 속도는 20% 올랐는데 공기저항은 44% 커졌습니다. 출력으로 바꾸면 차이가 더 벌어져요. 공기저항만 이기는 데 시속 100km에서 324 × 27.78 = 약 9.0kW, 120km에서 467 × 33.33 = 약 15.6kW가 듭니다.

100·110·120km/h, 100km당 몇 kWh인가

힘에 거리를 곱하면 에너지가 됩니다. 100km(100,000m)를 달리는 동안 324N을 버티면 32.4MJ, kWh로 바꾸면 9.0kWh예요. 같은 방식으로 구름저항 205N은 속도와 관계없이 100km당 5.7kWh입니다. 모터·인버터·감속기를 거치며 생기는 손실을 감안해 구동계 효율을 90%로 가정하고 나누면 아래 표가 나옵니다. 오르막, 바람, 냉난방 전력은 넣지 않은 평지 정속 기준입니다.

시속 100km에서 110km로 올리면 소비가 13% 늘고, 120km까지 올리면 27% 늘어납니다. 가정이 바뀌면 절대값은 달라지지만 이 비율은 크게 흔들리지 않아요. 공기저항 비중이 이미 60%를 넘는 구간이라, Cd나 전면적을 조금 다르게 넣어도 “20km/h 더 빠르면 4분의 1쯤 더 쓴다”는 결과는 비슷하게 나옵니다.

바람도 같은 식으로 작동합니다. 공기저항을 정하는 건 땅에 대한 속도가 아니라 공기에 대한 속도라서, 시속 100km로 달리는데 맞바람이 시속 20km로 불면 공기저항은 시속 120km 때와 같아져요. 같은 구간을 같은 속도로 달렸는데 갈 때와 올 때 전비가 다르게 나오는 이유가 대개 이것입니다.

인증 고속도로 전비는 왜 내 고속 주행과 다를까

국내 에너지소비효율 라벨의 고속도로 전비는 HWFET라는 시험 모드로 측정합니다. 미국 환경보호청(EPA)이 공개한 주행 스케줄 자료는 이 모드를 “시속 60마일 미만의 고속도로 주행 조건”으로 설명하고 있고, 같은 곳에 올라온 초 단위 속도표로 계산하면 약 765초 동안 16.5km를 달리며 평균 시속은 77.6km, 최고 시속은 96.4km입니다. 우리가 고속도로에서 실제로 내는 시속 100~120km보다 꽤 느린 시험이에요.

그 대신 국내 고시는 측정값을 그대로 쓰지 않습니다. 「자동차의 에너지소비효율 및 온실가스 배출량 시험방법 등에 관한 고시」 별표 10은 전기차의 도심·고속도로 전비와 주행거리에 측정값의 0.7배를 적용하도록 정하고 있고, 장거리 시험(MCT)에는 시속 105km 정속 구간을 넣도록 하고 있습니다(국가법령정보센터 원문). 평균 시속 77.6km짜리 시험 결과를 0.7이라는 일괄 할인으로 보정하는 구조라, 시속 120km처럼 시험보다 한참 빠른 주행에서 인증 고속 전비가 그대로 나올 거라고 기대하기는 어렵습니다. 얼마나 벌어지는지는 차의 공기역학 특성에 따라 달라서 한 숫자로 말할 수 없고요. 아이오닉5 롱레인지 2WD 19인치의 신고 고속도로 전비는 4.6km/kWh인데, 이 값은 충전기에서 들어간 전력 기준이라 위 표의 배터리 기준 값과 바로 비교할 수는 없다는 점도 알아 두세요.

빨리 가서 아낀 시간 vs 더 드는 충전비

고속도로 300km를 쉬지 않고 정속으로 달린다고 해 보겠습니다. 시속 100km면 3시간, 120km면 2시간 30분이라 30분을 아낍니다. 대신 위 표 기준으로 전력은 300km × 16.3kWh/100km = 49.0kWh에서 300km × 20.7kWh/100km = 62.2kWh로, 13.2kWh를 더 씁니다.

이 13.2kWh를 고속도로 급속충전기(공공 요금 100~200kW 구간 348.4원/kWh)로 다시 채우면 약 4,600원이에요. 돈보다 큰 건 충전 시간입니다. 평균 100kW로 들어간다고 치면 8분, 50kW급이면 16분이 더 걸려요. 84.0kWh 배터리의 10→80% 구간(58.8kWh)으로 갈 수 있는 거리도 시속 100km에서 약 360km, 120km에서 약 284km로 76km 짧아져서, 경로에 따라서는 충전을 한 번 더 해야 할 수도 있습니다. 실제 고속도로에서는 정체·합류·휴게소 때문에 평균 속도가 설정 속도만큼 나오지 않으니, 아끼는 시간은 30분보다 적게 잡는 게 현실적입니다.

시간이 빠듯하고 중간 충전이 어차피 한 번 들어가는 일정이라면 110km 안팎이 무난한 타협점이 됩니다. 반대로 한 번 충전으로 목적지까지 아슬아슬하게 닿는 거리라면 속도를 10km/h만 낮춰도 충전소에 들르지 않고 도착할 수 있어서, 이때는 느리게 가는 쪽이 오히려 빨리 도착하는 셈이에요. 충전 지점을 정하는 요령은 장거리 충전 계획 글을 참고하세요.

고속 전비를 지키는 운전 습관

크루즈 컨트롤로 속도를 일정하게 유지하는 것이 기본입니다. 같은 평균 속도라도 110과 130을 오가면 공기저항이 큰 구간에서 더 많이 쓰고, 감속 때 회생제동으로 되찾는 몫은 일부뿐이에요. 앞차와 거리를 충분히 두면 불필요한 가감속이 줄어듭니다. 대형 트럭 바로 뒤를 바짝 따라가는 방식은 공기저항이 줄더라도 안전거리를 해치므로 권하지 않습니다.

창문을 여는 것도 고속에서는 손해입니다. 차체 주변 공기 흐름이 흐트러져 Cd가 커지기 때문인데, 얼마나 커지는지는 차마다 달라 숫자로 일반화하기 어렵습니다. 타이어 공기압이 낮으면 구름저항계수가 올라가니 장거리 전에 적정 공기압을 확인하는 것도 도움이 됩니다(전기차 타이어 관리). 출발 전 내 차로 고속 구간 거리를 미리 가늠해 보고 싶다면 주행거리·전비 계산기에 차종과 계절을 넣어 보세요.