전기자동차(Electric Vehicle, EV)는 탄소중립 시대의 핵심 교통수단으로 자리 잡고 있다. 각국 정부는 내연기관차 퇴출을 선언하며 전기차 보급 확대에 박차를 가하고 있으며, 기업들도 전동화 전략을 앞다투어 발표하고 있다. 그러나 전기차의 친환경성은 단순히 주행 중 배출가스가 없다는 사실만으로 확정할 수 없다. 전기차가 실제로 지구 환경에 기여하는지를 판단하기 위해서는 **전주기평가(Life Cycle Assessment, LCA)**라는 과학적 접근이 필요하다. 본 글에서는 EV의 전주기 환경영향을 단계별로 분석하고, 내연기관차(Internal Combustion Engine Vehicle, ICEV)와 비교하여 그 차이를 학술적으로 검토한다.
전주기평가(LCA)의 개념과 필요성
LCA는 제품이나 서비스가 생산–사용–폐기에 이르는 전체 과정에서 환경에 미치는 영향을 정량적으로 분석하는 방법론이다. 국제표준화기구(ISO 14040, 14044)가 이를 정의하고 있으며, 온실가스(GHG), 대기오염물질, 자원소비, 수질오염 등을 종합적으로 고려한다.
전기차는 주행 과정에서 배출가스가 “제로”이지만, 배터리 제조 과정에서의 고탄소 배출, 전력 생산에서의 간접 배출, 폐기물 처리 과정의 환경부담이 존재한다. 따라서 LCA를 통해 EV의 실질적인 탄소발자국을 산출해야 친환경성을 객관적으로 평가할 수 있다.
- 생산 단계: 차량 본체 및 배터리, 엔진 등의 제조 과정
- 운행 단계: 차량 운행 중 연료(휘발유·디젤·전기) 사용에 따른 배출
- 폐기 단계: 차량 해체, 재활용, 폐기 처리에서 발생하는 배출
단계별 환경영향 분석
(1) 생산 단계: 배터리의 이중성
전기차는 내연기관차보다 제조 시 더 많은 에너지를 소비한다. 다수의 학술연구(IEA, 2022; EU JRC, 2020)에 따르면, EV는 생산 단계에서 ICEV보다 약 1.5~2배 높은 온실가스 배출량을 보인다. 특히 리튬이온 배터리 생산에서 막대한 전력이 필요하며, 리튬·코발트·니켈 채굴 과정에서 환경 파괴와 사회적 문제(아동 노동, 지역 오염)가 발생한다.
- 학계 연구(IVL Swedish Environmental Research Institute, 2017)에 따르면, 1kWh의 배터리 생산 시 약 150~200kg의 CO₂ 배출이 발생한다.
- EV 배터리 1kWh 생산 시 약 60~100kg CO₂가 배출된다는 연구 결과가 있으며, 60kWh급 배터리를 탑재한 중형 전기차의 경우 생산 단계에서만 10톤 이상의 CO₂가 발생할 수 있다.
따라서 EV의 친환경성은 운행 중 얼마나 배출 절감을 통해 초기의 탄소부채(carbon debt)를 상쇄하느냐가 핵심 쟁점이다.
(2) 운행 단계: 전력 믹스가 결정한다
EV는 주행 시 배출가스가 없으므로 도심 대기질 개선 효과는 분명하다. 하지만 충전에 사용되는 전력이 어떤 에너지원에서 생산되었는가가 전체 배출량을 좌우한다. 내연기관차는 주행거리 1km당 약 120g CO₂(중형 가솔린차 기준)를 배출하는 반면, EV는 전력 믹스에 따라 상이한 값을 가진다.
- 석탄 중심 전력망을 사용하는 국가(예: 중국 일부 지역)에서는 EV가 오히려 하이브리드 차량보다 높은 CO₂ 배출을 기록할 수 있다.
- 반면 재생에너지 비중이 높은 국가(예: 노르웨이)에서는 EV가 내연기관차 대비 70% 이상 탄소배출을 줄일 수 있다.
한국의 경우, 2023년 기준 전력 믹스에서 화석연료가 여전히 60% 이상을 차지한다. 따라서 EV의 운행 단계에서의 간접 배출이 적지 않으며, 재생에너지 확대 정책과 연동되지 않으면 EV의 친환경성은 제한적일 수 있다.
(3) 폐기 및 재활용 단계: 순환경제의 도전
전기차 배터리는 8~10년 사용 후 용량이 급격히 감소한다. 폐배터리는 그대로 버려지면 유해 중금속 유출과 폐기물 문제를 야기한다. 재활용이 원활할 경우 EV의 전주기 환경성은 개선되지만, 적절한 시스템이 부재할 경우 오히려 환경 부담을 키울 수 있다.
- 그러나 2차 활용(ESS, 가정용 저장장치)과 소재 재활용 기술(리튬, 니켈 회수)을 통해 환경부담을 줄일 수 있다.
- 현재 한국과 EU는 폐배터리 회수 및 재활용 의무화 제도를 추진 중이며, 기술 발전에 따라 EV의 전주기 탄소발자국을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
- EU는 2030년까지 배터리 재활용 의무 비율을 강화할 예정.
EV vs ICEV: 전주기 비교
다수의 국제 연구는 전기차가 내연기관차보다 전체 수명주기에서 온실가스 배출이 낮다는 점을 확인하였다.
- ICEV는 운행 단계에서의 배출량이 지배적이다.
- 미국 NREL(2021) 연구: EV는 1km당 평균 120g CO₂ 배출, ICEV는 250g CO₂ 배출.
- EU Joint Research Centre(2020): 유럽 전력믹스 기준으로 EV가 ICEV 대비 55~60% 온실가스를 감축.
즉, 초기 생산에서의 높은 탄소부채에도 불구하고, 운행 과정에서 배출 절감이 누적되며 EV의 환경적 우위가 확립된다. 10만 km 이상 운행할 경우, EV가 ICEV보다 총 배출량이 적어지는 경향이 명확한 것으로 보인다. 다만, 그 차이는 국가별 전력구조와 정책, 재활용 체계에 따라 크게 달라질 수 있다.
정책적 시사점
- 재생에너지 확대: EV의 친환경성은 전력망 탈탄소화와 직결되므로, 태양광·풍력 등 재생에너지 보급과 병행해야 한다.
- 배터리 생산의 친환경화: 저탄소 제조공정, 원재료 공급망의 윤리적 관리, 고에너지밀도 배터리가 필요하다.
- 폐배터리 순환체계 강화: 회수·재활용·재사용을 제도적으로 지원해야 EV의 LCA 성과가 개선된다.
- 투명한 LCA 정보 공개: 기업과 정부는 전기차의 전주기 탄소발자국 데이터를 공개하여 소비자의 올바른 선택을 지원해야 한다.
- 정책적 지원: LCA 기반의 정책 설계가 필요하며, 단순히 ‘무공해 차량’이라는 규정 대신 전주기 관점을 반영해야 한다.
전기자동차는 “달리는 순간 배출가스가 없다”는 단편적 장점만으로는 친환경성을 단정할 수 없다. 생산–운행–폐기 전 과정에서의 환경부담을 종합적으로 평가할 때, EV는 내연기관차보다 장기적으로 우월한 저탄소 교통수단임이 학문적으로 입증되고 있다. 그러나 그 효과는 국가별 전력 구조, 배터리 기술, 재활용 시스템에 따라 달라진다. 결국 EV의 친환경성은 기술 발전과 정책적 지원, 그리고 사회적 책임 있는 공급망 관리가 함께 뒷받침될 때 비로소 실현될 수 있다.