내연기관 자동차는 진짜 끝일까?

내연기관 자동차는 진짜 끝일까?

대학생신재생에너지기자단 27기 김계환

 

내연기관 자동차에 관한 연구

2021년 현대자동차는 엔진개발센터를 폐지하며 전기차에 ‘올인’하는 전략을 세웠었다. 하지만 2024년 새롭게 내연기관 연구개발 전담 조직을 다시 꾸리고 새로운 엔진 개발에 착수하는 등 이전과는 다른 행보를 보이고 있다. 이는 단순히 현대자동차만이 아니라 도요타·스바루·마쓰다 등 일본 자동차 3사에서도 엔진 공동개발을 목표로 신형 엔진 연구에 돌입했다. 이처럼 자동차 개발의 변화는 전기차 캐즘 현상, 하이브리드의 부상, 탄소중립 연료의 가능성 등 다양한 이유가 존재한다. 이번 기사에서는 이러한 현상에 대해 살펴보며 내연기관 자동차의 미래에 대해 다뤄보고자 한다.

 

전기차 캐즘

자동차 업계는 2021~2022년에 전기차로의 완전 전환 계획을 발표했었다. 제네시스의 경우 2025년 모든 신차를 전기차로 전환할 것이라 발표했고, 현대자동차는 2040년, 메르세데스 벤츠의 경우 2030년까지 전체 차종 전기차로 전환할 계획이라고 발표했다. 하지만 2025년 현재 제네시스의 경우 꾸준히 가솔린 자동차를 출시하는 등 계획의 변화가 생겼다. 이처럼 전기차 확장에 문제가 발생한 원인은 다음과 같다.

첫째, 비싼 차량 가격과 보조금 축소 문제이다. 전기차의 초기 구매 가격은 아직 가솔린 자동차에 비해 높은 가격을 가지고 있다. 하나의 예시로 기아 레이의 경우 최상위 풀옵션 기준으로 가솔린 모델은 약 1,920만 원이지만, 전기차 모델은 3,080만 원으로 1.5배 이상의 가격을 가지고 있다. 초기 전기차 출시에는 높은 가격에도 불구하고 보조금의 영향으로 많은 확장세를 가지고 있었지만, 보조금 역시 지속적으로 감소하고 있다. 2025년 서울시가 공개한 ‘2025년 전기차 모델별 보조금 현황’에 따르면 서울시의 지자체 보조금을 가장 많이 받는 모델인 EV6의 경우 2024년에 비해 41% 수준으로 보조금이 감소했다. 보조금이 축소된 만큼 소비자가 느끼는 차량 가격은 상승하기 때문에 전기차 확장에 부정적인 영향을 끼친다.

둘째, 충전 인프라 부족 및 편의성 문제이다. 한국환경공단이 제시한 ‘전기차 및 충전인프라 보급 확대를 위한 사용자 설문조사 보고서’에 따르면 전기차 이용자의 절반 이상이 공용 충전소가 부족해서 불편을 겪은 적이 있다고 답변했다. 이처럼 전기차의 확대를 위해서는 인프라 확대가 필수적인데 전기차의 보급 속도를 따라오지 못하는 것을 확인할 수 있다. 또한 이미 설치된 충전기의 경우에도 고장률이 높아 이용하지 못하는 경우가 많이 발생했다. 환경부 자료에 따르면 2024년 1월~8월에 전국에 설치된 공공 급속충전기 8,293대 중 총 1,459건의 고장이 발생하였다. 이는 충전기 5.7 대당 1대꼴로 문제가 생긴 것이며 충전기의 고장 문제 역시 심각하다는 것을 알 수 있다.

셋째, 배터리에 대한 불안감 문제이다. 2019년 7건에 불과했던 전기차 화재가 2024년에는 73건으로 5년 새 10배 이상 증가했다. 또한 전기차 화재의 경우 주차 중에 발생하는 경우가 많고, 지하 주차장에서 발생할 경우 큰 화재로 발생하기 때문에 소비자들의 불안감이 커지고 있다.

이처럼 비싼 차량 가격과 보조금 축소 문제, 충전 인프라 부족 및 편의 성 문제, 배터리에 대한 불안감 문제로 전기차는 확장 속도가 줄어들고 캐즘에 빠졌다는 평가가 많다.

 

하이브리드 자동차의 부상

하이브리드 자동차는 두 가지 이상의 동력 장치를 융합하여 사용하는 자동차로, 기본적으로 엔진과 모터를 모두 사용하는 자동차를 의미한다. 과거에 하이브리드 자동차는 내연기관 자동차가 전기차로 넘어가기 위한 과도기의 과정이라 생각했다. 하지만 최근 전기차 캐즘 현상으로 인해 하이브리드 자동차가 부상하고 있다. 하이브리드 자동차는 기존 내연기관 자동차가 가지고 있는 배출가스 문제와 기존 전기차가 가지고 있는 배터리 충전 문제, 주행거리 문제의 대안으로 떠오르고 있는 자동차이다.

세계적으로 전기차의 등록 증가율이 30%대로 감소한 사이 하이브리드 자동차의 증가율은 50%대로 증가했다. 우리나라의 경우도 올해 1분기 국내 친환경차 중 하이브리드 차량이 전체의 84%를 차지하며 42% 급증하는 성장세가 두드러지는 반면 배터리 전기차 판매량 51% 감소했다고 한다.

 

하이브리드 자동차의 한계

하지만 하이브리드 자동차의 한계는 명확하다. 하이브리드 자동차의 경우 기존 전기차와 다르게 충전기를 사용하여 배터리를 충전하는 것이 아니라 자동차가 속도를 줄이거나 내리막길을 달릴 때 브레이크로 발전기를 작동시켜 배터리를 충전한다. 따라서 하이브리드 자동차의 경우 기존 사용하고 있는 내연기관 엔진의 유지가 필수적이다. 기존 내연기관 엔진을 사용하게 되면 화석연료를 연소하게 되고 유해가스와 온실가스의 배출이 발생하게 된다.

전 세계적으로 배출 유해가스 기준이 강화되고 있다. 특히 유럽의 경우 EU 7을 도입하여 내연기관 엔진을 장착한 자동차의 사용을 감소시키고 있다. 또한 최종적으로는 완전히 화석연료로부터 벗어나고자 한다. 따라서 화석연료를 사용하는 하이브리드 자동차는 규제로부터 자유로울 수 없고 한계가 명확하다. 따라서 하이브리드 자동차는 내연기관 자동차에서 친환경 자동차로 넘어가는 하나의 단계로 역할이 제한되어 있다.

 

수소 연소 엔진

[자료 1. 수소 연소 엔진 ]

출처 : Google Gemini 2.5 pro

그렇다면 기존에 사용하는 내연기관을 사용하면서 배출가스와 대기 오염 가스를 배출하지 않는 방법은 없을까? 그 해법은 화석 연료가 아닌 수소를 연료로 사용해 기존 내연기관 엔진을 구동하는 수소 연소 엔진이다. 수소 연소 엔진은 상용화되고 있는 수소연료전지차(FCEV)와 다르게 수소를 엔진 실린더 안에서 직접 연소시켜 폭발력을 사용하여 피스톤을 움직여 동력을 얻는 방식이다. 따라서 기존 엔진의 구조와 부품을 활용할 수 있어 개발 비용이 비교적 낮고 현재 사용되고 있는 자동차나 선박, 발전기의 엔진을 개조하여 적용할 수 있다.

실제로 2022년 수소엔진을 개발한 토요타 자동차는 수소엔진이 장착된 레이싱카 코롤라를 통해 24시간 내구 레이스를 진행하며 적용 가능성을 확인했다. 또한 한국기계연구원과 현대기아자동차 공동 연구팀도 수소 연료만을 100% 사용하여 작동하는 수소엔진을 개발했다. 이 엔진의 경우 기존 가솔린 엔진 대비 이산화탄소 배출은 99%, 미세먼지 배출은 90% 줄일 수 있어 유럽의 무공해 자동차 기준도 충족했다.

 

내연기관 자동차의 미래

환경 오염이 심각해지며 다량의 온실가스를 배출하는 자동차의 규제가 강화되면서 친환경 자동차의 도입은 필수적이다. 따라서 대부분의 자동차 회사는 전기차, 수소연료전지차 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 하지만 전기차 캐즘과 같이 다양한 문제가 발생하고 있다. 앞으로 배터리를 사용하면서 발생하는 다양한 환경 문제, 전기차와 수소연료전지차가 실제로 온실가스 배출 문제를 해결할 수 있는 해결책인가에 대한 논의가 계속해서 이루어질 전망이다.

따라서 가솔린 내연기관 자동차와 전기차, 수소연료전지차의 문제를 해결할 수 있는 하나의 해결책으로 떠오른 수소 연소 엔진의 가능성에 주목해야 한다. 물론 이러한 수소 연소 엔진 기술은 아직 상용화를 위한 연구가 더 필요하다. 개발을 통해 안정성이 확보되고 탄소 배출 없이 기존 자동차를 높은 효율로 동력을 제공할 수 있다면 내연기관 자동차의 미래는 밝을 것이다.

자동차의 전동화가 유일한 해답으로 여겨졌던 과거와 달리, 이처럼 진전된 '친환경 내연기관'의 중요성이 다시금 부각되면서 미래 자동차 시장의 핵심 축 중 하나로 그 역할이 더욱 커질 가능성이 높다.

---

10월의 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "탄소를 품은 콘크리트, 건설 산업의 탄소중립을 이끌다", 28기 김나현, https://iksung.tistory.com/158

탄소를 품은 콘크리트, 건설 산업의 탄소중립을 이끌다

 

2. "[배터:Reader] 마비된 대한민국과 진실의 배터리, 250926 국정자원 읽기", 26기 강민석, 김대건, 류호용, 27기 조희선, https://iksung.tistory.com/162

[배터:Reader] 마비된 대한민국과 진실의 배터리, 250926 국정자원 화재 읽기

---

참고문헌

[ 내연기관 자동차에 대한 연구 ]

1) 도병욱, “[단독] '엔진'으로 30년 달려온 현대차…R&D조직 싹 바꿔 전기차 '올인'”, 한국경제, 2021.12.13, https://www.hankyung.com/article/2021122399701

2) 이건혁, “제네시스 2025년부터 신차는 모두 전기차로”, 동아일보, 2021.09.03, https://www.donga.com/news/article/all/20210903/109069686/1

3) 정치연, “현대차그룹, 2년 만에 신형엔진 개발 재개”, 전자신문, 2024.03.24, https://www.etnews.com/20240322000203

[ 전기차 캐즘 ]

1) 고은지, “전기차 이용자 54% "충전소 부족으로 불편 겪었다"”, 연합뉴스, 2024.05.26, https://www.yna.co.kr/view/AKR20240524092700530?input=1195m

2) 권지용, “레이 '가솔린 vs EV' 뭘 사야할까…가격·유지비 비교해보니”, 모터그래프, 2023.09.13, https://www.motorgraph.com/news/articleView.html?idxno=32574

3) 김효성, “EV6 145→60만원 대폭 삭감…서울, 전기차 보조금 줄인 이유”, 중앙일보, 2025.02.03, https://www.joongang.co.kr/article/25310994

4) 송주용, “고장률 0.3%라더니… '전기차 공공급속충전기' 누적 고장률은 58배 높았다”, 한국일보, 2024.10.18, https://www.hankookilbo.com/News/Read/A2024101713200000300

5) 천원기, “[비바 100] 전기차 캐즘 극복…무엇을 놓치고 있나”, 브릿지경제, 2024.10.07, https://www.viva100.com/20241006010000914

[ 하이브리드 자동차의 한계 ]

1) 배충식, “[배충식의 모빌토피아] 하이브리드 자동차가 대세인 이유”, 서울경제, 2025.04.25, https://www.sedaily.com/NewsView/2GRNRCW2LW

[ 수소 연소 엔진 ]

1) 최호원, “기계연 · 현대차, 승용차용 수소엔진 첫 개발”, SBS, 2023.09.07, https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1007338366