전기차는 어떻게 달릴까 — 모터·인버터·감속기 쉽게 이해하기
보닛을 열어도 엔진이 없는 차는 어떻게 달릴까요? 전기차 구동계는 내연차보다 부품이 압도적으로 적고, 원리도 사실 더 단순합니다. 네 가지 부품의 역할만 알면 끝납니다.
구동계 4대 부품의 역할 분담
- 배터리 — 에너지 창고. 직류(DC) 전기를 저장합니다.
- 인버터 — 지휘자. 배터리의 직류를 모터가 쓰는 교류(AC)로 바꾸고, 그 주파수와 전류를 조절해 모터의 회전수와 힘을 제어합니다. 가속페달을 밟는 것은 사실 인버터에게 명령을 내리는 것입니다.
- 모터 — 근육. 전자석의 회전 자기장으로 회전력을 만듭니다. 내연기관과 달리 정지 상태에서도 최대 토크를 낼 수 있어, 전기차 특유의 즉각적인 가속이 나옵니다.
- 감속기 — 기어 하나짜리 변속기. 모터의 빠른 회전(수천~1만 rpm 이상)을 바퀴에 맞는 속도로 줄이고 토크를 키웁니다.
왜 변속기가 없을까?
내연기관은 힘을 잘 내는 회전수 구간이 좁아, 여러 단의 기어로 그 구간을 억지로 유지해야 합니다. 반면 모터는 0회전부터 아주 높은 회전수까지 넓은 구간에서 효율적으로 힘을 냅니다. 그래서 기어 하나(감속기)로 충분하고, 변속 충격이 없는 매끄러운 가속이 가능합니다. 부품이 줄어드니 고장 포인트와 정비 항목이 줄어드는 것은 덤입니다.
모터가 발전기가 되는 순간 — 회생제동
모터와 발전기는 물리적으로 같은 기계입니다. 전기를 넣으면 회전(모터)하고, 돌려주면 전기가 나옵니다(발전기). 감속할 때 차는 인버터의 제어로 모터를 발전기 모드로 전환해, 버려질 운동에너지를 배터리로 회수합니다. 이것이 회생제동이고, 전기차 효율의 숨은 주역입니다.
내연차와의 효율 차이는 어디서 올까
내연기관은 연료 에너지의 30~40%만 바퀴로 전달하고 나머지를 열로 버립니다. 전기 구동계는 배터리에서 바퀴까지 85~90% 이상의 효율을 냅니다. 같은 에너지로 두 배 이상을 달리는 셈이고, 연료비 차이의 물리적 근원이 여기에 있습니다. 다만 겨울 난방처럼 열이 필요한 순간에는 '버리는 열이 없다'는 장점이 단점으로 뒤집힌다는 것도 흥미로운 지점입니다.
겨울철 난방이 전비에 미치는 영향은 겨울철 주행거리 글에서, 회생제동 활용법은 원페달 드라이빙 글에서 이어집니다.