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전통 의술인 인터뷰
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자가 충전 전기 자동차 발명했습니다
지구온난화로 인한 기후 변화는 인류의 미래를 위협하는 재앙이다. 이렇게 지구온난화를 초래한 주범은 자동차에서 뿜어져 나오는 배기가스다. 가솔린차가 발생시키는 이산화탄소의 양은 주행거리 1킬로미터 당 약 150그램, 연간 최대 2.3톤이다. 실로 어마어마한 양이 아닐 수 없다. 따라서 세계 각국은 지구온난화를 막기 위해 온실가스 배출의 주범인 가솔린 자동차를 전기차로 바꾸려는 노력을 하고 있다. 하지만 전기차는 주행거리가 짧고 충전하는 데 오랜 시간이 걸리는 단점이 있다. 또한 대용량의 리튬 배터리를 사용해야 하기 때문에 차량이 고가다. 이런 전기차의 단점을 해결하지 않으면 전기차를 보급하는 데 한계에 봉착할 수밖에 없다.
대한미래기술원 전홍익(全弘翼, 71세) 원장은 파워 휠 및 제너레이터를 구비한 자가 충전 전기차를 발명하여 큰 주목을 받고 있다. 그가 발명한 전기차는 구동축에 파워 휠을 장착하여 구동 장치로부터 전달되는 회전력을 증가시키고, 증가된 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 자가 충전하기 때문에 별도의 충전 없이 장거리 운행이 가능하다. 게다가 배터리도 대용량이 필요하지 않기 때문에 차량 가격을 대폭 낮출 수 있다. 전홍익 원장을 만나 그 가치를 들어 보았다.

■ 김석봉 | 본지 발행인

Q. 자가 충전 전기 자동차를 발명했다고 들었습니다.
A. 발명의 정확한 명칭은 파워 휠 및 제너레이터를 구비한 자가 충전 전기 자동차(특허 제10-0601347호)입니다. 자세하게 설명하면 구동축에 파워 휠을 장착하여 모터나 엔진 등과 같은 구동 장치로부터 전달되는 회전력을 상승시키고, 상승된 회전 운동에너지를 종동축에 전달시킴으로써 구동 장치의 회전 효율을 향상시키는 방법입니다. 또 상승된 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 자가 충전하는 방법입니다.

Q. 노벨상을 받을 만한 가치가 있는 발명이라고 들었습니다.
A. 현재 대다수 자동차는 화석연료인 가솔린을 연소시켜 엔진을 구동시키고 있습니다. 그러다 보니 자동차에서 뿜어져 나오는 이산화탄소와 프레온, 메탄 등의 배기가스가 지구온난화의 주범이 되고 있습니다. 가솔린차가 발생시키는 이산화탄소의 양은 주행거리 1킬로미터 당 약 150그램, 연간 최대 2.3톤입니다. 최근 심각한 위험이 되고 있는 미세먼지도 90퍼센트가 자동차에서 뿜어져 나오는 배기가스입니다.
지구온난화로 인한 기후 변화는 인류의 미래를 위협하는 재앙입니다. 지구온난화 문제는 1972년 로마클럽 보고서를 통해 거론되기 시작했습니다. 이 보고서는 이산화탄소와 메탄 등에 의한 환경오염으로 지구의 온도가 뜨거워져 앞으로 인류의 생존이 어려워질 것이라고 했습니다. 이러한 고려 하에 2005년에는 교토의정서가 UN에서 비준되면서 국제 협약으로 법적 효력을 발휘하게 되었습니다. 교토의정서 제3조에는 2008년부터 2012년까지의 기간 중에 38개 선진국 전체의 온실 가스 배출량을 1990년 수준보다 최소한 5.2퍼센트 줄일 것을 목표로 하고 있습니다. 그리고 이 협약을 비준한 국가가 온실가스를 약속한 만큼 감축하지 못할 경우 해당 국가에 대한 비관세 장벽이 허용되는 등 경제적 제제를 가한다는 내용입니다.
우리나라는 교토의정서 체결 당시 개도국으로 분류되어 1차 대상국은 아니었습니다. 하지만 2차 공약 기간이자 개도국도 포함되는 2020년부터는 온실가스 감축 의무를 이행해야 할 것으로 보입니다. 더구나 이산화탄소 배출량이 세계 9위 규모이므로 감축 의무 이행을 피해 갈 수 없게 되었습니다. 이에 따라 일단 정부는 2030년까지 발생할 것으로 보이는 예상 배출량을 37퍼센트 정도 줄이겠다는 입장을 밝힌 상태입니다. 그러나 순 감축량은 25.7퍼센트이고 11.3퍼센트는 다른 나라의 배출권을 사들여 메우겠다는 계획입니다.
이런 세계 각국의 온실가스 감축 노력 속에 자연스럽게 대두된 게 전기차입니다. 전기차는 가솔린차와는 달리 전기 모터만으로 구동되기 때문에 온실가스를 전혀 배출하지 않습니다. 하지만 전기차는 동력인 전기를 충전하는 데 오랜 시간이 걸리고, 완전히 충전했다 해도 주행할 수 있는 거리가 짧아 장거리를 이동하는 데 어려움 있습니다. 충전의 경우 아무리 고속 충전을 해도 20~30분은 기본으로 소요되기 때문에 바로바로 움직일 수 없는 불편함이 있습니다. 완전 충전으로 주행할 수 있는 거리도 100킬로미터 정도이기 때문에 방전에 대한 불안감을 들게 합니다. 게다가 추운 날씨에는 배터리 성능이 저하될 뿐만 아니라, 배터리 수명이 점점 줄어들면서 주행거리가 단축되는 단점이 있습니다. 그리고 수명이 다한 대용량의 배터리를 교체하는 데 많은 비용이 드는 문제도 있습니다.
이런 전기차의 문제를 보완하기 위하여 대안으로 등장한 게 전기 모터와 가솔린 내연기관을 동시에 장착한 하이브리드 자동차입니다. 하이브리드 자동차는 두 개의 동력을 사용하기 때문에 연비가 낮고, 가솔린차에 비해 온실가스 배출량이 적은 점이 있습니다. 하지만 1킬로미터를 주행할 때 97~50그램 정도의 이산화탄소를 배출한다는 점에서 지구온난화 문제에서 자유로울 수는 없습니다. 또한 기존 내연기관 엔진에다 전기 모터까지 탑재되고, 대용량 배터리도 얹어야 하므로 부품 수가 늘어나 생산 원가가 높다는 단점도 있습니다.
전기차와 하이브리드 자동차는 오늘날 개발된 것으로 알고 있지만, 실제는 19세기에도 있었습니다. 전기차는 1834년에 스코틀랜드의 로버트 앤더슨에 의해 최초로 만들어졌습니다. 반면 내연기관 차량이 만들어진 것은 50년 뒤인 1885년입니다. 하이브리드 자동차는 1899년 페르디난드 포르쉐 박사에 의해 만들어졌습니다. 당시 전기차는 가솔린 내연기관 차에 비해 구조가 간단하고, 고장이 적고, 변속기가 필요하지 않아 운전하기가 쉬운 장점이 있었습니다. 또한 가솔린차에 비해 연비가 절반 정도로 적게 들고, 엔진 소음과 진동이 거의 없는 등 승차감도 좋았습니다. 하지만 도로망이 확충되어 장거리 운행시대가 되자 주행거리가 짧고, 충전하는 데 오랜 시간이 걸리는 전기차는 1930년대에 사라졌습니다. 반면 가솔린차는 1920년대에 미국 텍사스에서 원유가 대량으로 발견되어 휘발유의 가격이 떨어지고, 곳곳에 주유소가 세워지면서 손쉽게 연료를 공급받을 수 있게 되자 자동차 시장을 장악하게 되었습니다. 게다가 당시 전기차의 가격이 대당 1천750~3천 달러에 달했던 반면 가솔리차는 대당 650달러에 불과했던 점도 전기차 몰락의 한 요인이 되었습니다.
그런데 지구온난화 문제가 심각해지자 100년 만에 전기차가 친환경 차로 다시 주목을 받고 있습니다. 정부도 전기차 보급을 위해 차량 구입에 보조금을 지원하고, 취득세와 등록세 등에 대해서 혜택을 주고 있습니다. 또한 공영주차장에서의 주차비 50퍼센트 할인과 통행료 면제, 차량 2부제 제외 등의 혜택을 주고 있습니다. 하지만 역사의 교훈으로 볼 때 주행거리가 짧고 충전하는 데 오랜 시간이 걸리는 전기차의 단점을 해결하지 않으면 전기차를 보급하는 데 한계에 봉착할 수밖에 없습니다. 또한 대용량의 리튬 배터리를 사용해야 하기 때문에 예전처럼 차량이 고가인 점도 전기차 보급에 큰 장애가 되고 있습니다.
그런데 제가 발명한 전기차는 구동축에 파워 휠을 장착하여 구동 장치로부터 전달되는 회전력을 증가시키고, 증가된 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 자가 충전하기 때문에 별도의 충전 없이 장거리 운행이 가능합니다. 게다가 자가 충전이기 때문에 연비가 전혀 들지 않고, 배터리도 대용량이 필요하지 않기 때문에 차량 가격을 대폭 낮출 수 있습니다. 전기차가 아니더라도 기존의 가솔린차에 파워 휠만 장착하여 회전 운동에너지를 증가시켜 종동축에 전달하면 구동 장치의 회전 효율이 향상되기 때문에 연비를 대폭 절감할 수 있습니다. 실제로 제 승용차에 파워 휠을 장착하여 서울과 부산 간 420킬로미터를 주행해 본 결과 연료비가 3만 원밖에 들지 않았습니다. 결과적으로 기존 가솔린차로도 하이브리드 자동차보다 훨씬 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있습니다.
그리고 순수 전기차라고 해도 외부에서 전기를 충전 받아 빼 쓴다면 이산화탄소의 배출 문제에서 완전히 자유로울 수 없습니다. 석유 등을 사용하여 발전소에서 전기를 생산하기 때문입니다. 한 보고서에 따르면 전기차가 1킬로미터를 주행하면 130그램의 ‘탄소발자국’을 남긴다고 합니다. 따라서 심각한 지구온난화 문제를 해결하려면 자가 충전하는 전기차를 보급해야 합니다.

Q. 전기차에 대한 전 세계의 관심을 말씀해 주세요.
A. 지구온난화가 심각해지면서 세계 각국은 보조금을 지급하면서 전기차 보급에 심혈을 기울이고 있습니다. 세계 최대 시장인 미국의 경우 전기차 보급이 매년 평균 39.1퍼센트씩 증가하고 있습니다. 또 북유렵의 경우는 2017년까지 25만대의 전기차가 등록됐고, 인구 500만 명인 덴마크는 2030년까지 전기차를 최소 50만대 보급한다는 구상을 갖고 있습니다. 우리나라도 지난 2011년 338대에 불과했던 전기차 판매량이 지난해에는 1만3천826대까지 늘었습니다. 올해는 지난해 대비 2배 이상인 3만 대를 넘어설 것으로 예상됩니다. 지구온난화를 막기 위해 전기차는 이제 선택이 아닌 필수입니다. 어쩌면 예상보다 빨리 전기차 시대가 올 것으로 예상합니다.
2018-05-17

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