전기차는 왜 내연기관차보다 제로백이 압도적으로 빠를까?
자동차의 성능을 논할 때 가장 직관적으로 체감할 수 있는 요소 중 하나가 바로 제로백(0-100km/h 가속 시간)입니다. 최근 전기차의 보급이 확산되면서 내연기관차와의 성능 비교가 활발히 이루어지고 있으며, 특히 초반 가속 성능에서 전기차가 압도적인 우위를 보이는 것이 많은 사람들의 관심을 끌고 있죠. 그렇다면 전기차는 왜 내연기관차보다 제로백이 훨씬 빠를까요? ABC타이어에서 엔진과 전기 모터의 구조적 차이와 초반 가속의 원리에 대해 살펴보도록 하겠습니다!
# 변속기로 인한 동력 손실과 가속 지연 발생
전기차와 내연기관차의 가장 근본적인 차이점은 바로 동력원의 특성에 있습니다. 내연기관차는 연료(휘발유 또는 디젤)를 연소시켜 엔진을 구동하는 반면, 전기차는 배터리에 저장된 전력을 이용하여 전기 모터를 구동하죠. 이러한 차이로 인해 동력 전달 방식, 가속 반응성, 최대 토크 발휘 방식 등에서 큰 차이가 발생하는데요. 내연기관 엔진은 연소 과정을 거쳐 피스톤을 움직이고, 이를 크랭크축과 변속기를 통해 바퀴에 동력을 전달하는 방식입니다. 이러한 과정이 있기 때문에, 출력이 증가하려면 RPM(분당 회전수)이 일정 수준 이상 올라가야 합니다. 즉, 차량이 정지 상태에서 출발할 때 엔진의 출력이 즉각적으로 최고치에 도달하지 못하고, 변속 과정에서도 동력 손실이 발생합니다. 또한 대부분의 내연기관차는 변속기가 필요합니다. 변속기의 역할은 엔진의 출력을 바퀴에 효율적으로 전달하는 것이지만, 변속기 구조상 동력 손실과 가속 지연이 불가피합니다. 가속 중 기어 변경이 필요하고, 이 과정에서 약간의 출력 손실이 발생하는 것이 내연기관차의 특성입니다.
반면, 전기차의 경우 전기 모터가 직접 바퀴를 구동하며, 변속기가 필요하지 않습니다. 전기 모터는 시동 순간부터 최대 토크를 즉시 발휘할 수 있는 특성이 있습니다. 즉, 내연기관차가 RPM을 서서히 올리면서 출력을 증가시키는 반면, 전기차는 가속 페달을 밟는 순간부터 최대 토크를 뿜어내며 즉각적인 반응을 보여줍니다. 이러한 차이로 인해 전기차는 출발 즉시 강력한 가속력을 발휘할 수 있으며, 제로백이 빠를 수밖에 없는 구조적 장점을 가지게 됩니다.
# 고속 영역에서 지속적인 가속력은 내연기관이 유리
제로백 기록에서 중요한 요소는 단순한 최고 출력뿐만 아니라 초반 가속 성능입니다. 앞서 살펴본 것처럼, 전기차는 초반부터 강력한 토크를 즉시 발휘하기 때문에 내연기관차보다 빠르게 속도를 올릴 수 있는데요. 여기에 더해, 전기차는 변속 과정이 없기 때문에 동력 손실 없이 지속적으로 가속할 수 있습니다. 내연기관차의 경우 출발할 때 1단 기어에서 2단, 3단으로 변속하면서 동력 전달 과정에서 손실이 발생하고, 변속기 구조상 순간적인 동력 전달의 공백이 생길 수밖에 없습니다. 반면, 전기차는 이러한 변속 과정이 없어 출발부터 목표 속도까지 일정하게 강한 가속을 유지할 수 있습니다.
한 가지 흥미로운 점은, 전기차는 일반적으로 내연기관차보다 무겁다는 것인데요. 전기차의 배터리는 상당한 무게를 차지하기 때문에, 전기차는 상대적으로 무겁게 설계됩니다. 그렇다면 왜 전기차가 무거움에도 불구하고 더 빠를까요? 그 이유는 전기 모터의 강력한 초기 토크와 빠른 반응 속도 덕분에 무게로 인한 불리함을 상쇄할 수 있기 때문입니다. 즉, 전기차의 높은 무게는 고속 주행에서는 불리할 수 있지만, 제로백과 같은 단거리 가속에서는 전기 모터의 강력한 토크가 이를 보완하면서 압도적인 가속 성능을 발휘할 수 있는 것입니다.
그렇다고 해서 내연기관차가 전기차보다 불리한 요소만 있는 것은 아닌데요. 내연기관차는 일반적으로 고속 영역에서의 지속적인 가속력에서 강점을 보이는 경우가 많습니다. 전기 모터는 초반 가속에서는 유리하지만, 고속으로 올라갈수록 효율이 떨어지는 특성이 있죠. 반면, 내연기관차는 일정 속도 이상에서는 엔진 회전수(RPM)를 지속적으로 유지하면서 점진적인 가속이 가능하기 때문에, 고속 영역에서는 내연기관 슈퍼카가 전기차보다 유리한 경우도 있습니다. 또한, 전기차는 배터리 방전 시 충전 시간이 필요하지만, 내연기관차는 주유만 하면 즉시 주행이 가능하다는 점에서 여전히 장점이 존재합니다.
즉, 전기 모터는 즉시 최대 토크를 발휘할 수 있어 초반 가속이 매우 빠르며, 변속 과정이 없어 동력 손실 없이 지속적으로 가속할 수 있습니다. 내연기관 엔진은 출력이 최대치에 도달하는 데 시간이 필요하지만, 전기 모터는 즉각적인 반응을 보이며, 무거운 배터리로 인해 차량이 무겁더라도 강력한 토크가 이를 보완합니다. 이러한 이유로 인해, 전기차는 특히 정지 상태에서 출발하는 순간부터 강력한 가속력을 발휘하며, 내연기관차보다 훨씬 뛰어난 제로백 성능을 기록할 수 있습니다.
그러나 고속 주행 성능, 주행 거리, 충전 속도 등의 측면에서는 여전히 내연기관차가 유리한 점도 존재합니다. 앞으로 전기차 기술이 더욱 발전하면서 초반 가속뿐만 아니라 지속적인 고속 주행 성능도 개선될 것으로 예상됩니다. 결국, 자동차의 성능은 단순한 제로백 수치만이 아니라 각 사용자의 주행 환경과 목적에 맞는 선택이 중요합니다. 하지만 순수한 가속 성능만 놓고 본다면, 전기차는 내연기관차를 압도적으로 뛰어넘는 시대가 이미 도래했다고 볼 수 있습니다. 지금까지 ABC타이어에서 전해드렸습니다.
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