내연기관의 환경적 대가와 앞으로의 20년

내연기관 자동차의 환경적 대가는 배기관에서 끝나지 않습니다; 생산 라인에서 연료 정제소까지, 그리고 도로에서 보낸 150,000 킬로미터에서 폐차장에 도달하는 순간까지 이어지는 사슬의 총합입니다. 우리가 수명주기 분석이라 부르는 이 전체론적 시각에 따르면, 표준적인 준중형 휘발유 차량은 수명 동안 약 24톤의 CO₂e 를 배출하며, 이 배출량의 3분의 2만이 연료를 연소하는 데서 나옵니다. 나머지는 공장, 정제소, 공급망에서 발생합니다. 이 글에서는 그 사슬을 고리마다 풀어보고, Euro 7과 2035년 목표가 이 엔진에 부여하는 역할을 살펴보며, 전동화 시대에 내연기관이 차지하는 현실적인 위치를 데이터를 바탕으로 논의합니다.

수명주기 배출량이란 무엇이며, 왜 배기관에 국한되지 않는가?

수명주기 배출량이란 차량의 생산, 사용, 폐기 단계 각각에서 발생시키는 총 온실가스 양입니다. 이 정의는 배기관에서 나오는 분자들만이 아니라, 제조 과정, 차량의 첫 판매 지점까지의 운송, 액체 연료의 정제 및 운송, 심지어 전기차의 경우 충전 전력의 생산까지도 포함합니다. 배기관만 보고 차량의 환경 영향을 평가하는 것은, 한 건물의 난방 요금만 보고 에너지 성능을 판단하는 것과 같습니다: 실제 전체 그림은 훨씬 넓습니다.

이 전체론적 계산은 흔한 반론도 반박합니다. "전기차의 배출량은 단지 배기관에서 다른 곳으로 옮겨질 뿐이다"라는 주장이 자주 제기되지만, 실제로 생산 단계의 초과 배출은 사용 수명 동안 얻는 이점에 비하면 부차적인 항목에 그칩니다. 제조는 차량의 총 수명주기 배출량의 20-30%를 차지하며, 주요 항목은 강철, 알루미늄, 플라스틱, 배터리 생산입니다. 이 비율은 내연기관 차량과 배터리 차량 모두에 적용되며, 달라지는 것은 항목들의 비중입니다.

굴뚝에서 나오는 탄소: 생산 단계

준중형 휘발유 차량의 생산 내재 탄소는 약 5.6 tCO₂e 이며, 그중 약 4분의 3은 차체(업계에서 glider라 불리는 섀시-캐빈 유닛)의 강판에서 나옵니다. 같은 크기의 하이브리드 차량에서는 이 수치가 6.5톤, 플러그인 하이브리드는 6.7톤으로 증가하고, 배터리 전기차의 경우 8.8톤에 이르러 총 탄소 발자국의 46%를 차지합니다. 즉, 배터리 차량은 도로에 한 번도 나가기 전에 총 탄소 부하의 절반 가까이를 짊어진 상태로 공장을 떠납니다. 이것이 그것을 면죄부로 만드는 것은 아니며, 단지 어디에서 계산되어야 하는지를 명확히 할 뿐입니다.

150,000 킬로미터의 결산

생산 초과분은 사용상의 이점이 어떻게 상쇄할까요? 수명 주기 표 전체는 다음과 같습니다: 가솔린 차량 24톤(생산 23%), 하이브리드 21톤(31%), 플러그인 하이브리드 19톤(35%), 배터리 전기차 19톤(46%). 하이브리드와 플러그인 하이브리드의 생산 배출량이 가솔린보다 높은 것은 두 번째 구동계와 배터리가 추가되기 때문이며, 그 대가로 연료 소비 감소가 총 배출량을 아래로 끌어내립니다. 디젤도 흥미로운 균형 사례입니다: 동일한 수명 주행 거리에서 가솔린과 거의 같은 총 배출량을 가지는데, 연료 효율 이점이 높은 생산 배출량에 의해 상쇄되기 때문입니다.

또 다른 비교는 200,000마일 (약 320,000km) 수명을 기준으로 이루어집니다: 내연기관 사이클은 이 기간 동안 48톤의 온실가스를 추가로 배출하며, 내연기관 차량의 총배출량을 전기차 대비 41% 더 높은 수준으로 끌어올립니다. 글로벌 규모에서도 상황은 비슷합니다: 2021년에 등록된 배터리 전기 승용차의 수명 주기 배출량은 66-69% 더 낮습니 다.

킬로미터당 몇 그램: ICE와 EV 비교의 최신 현황

수명 주기 배출량을 킬로미터당으로 환산해 보면, EU의 최신 전력 믹스로 충전되는 중형 배터리 전기차는 63g CO2e/km 를 배출합니다. 비슷한 세그먼트의 가솔린 차량은 235g, 디젤은 234g 입니다. 그 차이는 73% 이며, 전기가 완전히 재생 가능 에너지원에서 생산되면 이 격차는 78%까지 벌어집니다. 중간 데이터도 같은 방향을 보여줍니다: CNG 차량은 가솔린 대비 13%, 하이브리드는 20%, 플러그인 하이브리드는 30%, 천연가스 기반 수소차는 26% 더 낮은 배출량으로 운행되며, 재생 수소를 사용하면 이 비율은 79%에 도달할 수 있습니다.

이 표를 읽을 때 두 가지 방법론적 참고사항이 중요합니다. 첫째, EV가 "충전 위치와 무관하게" 가솔린 동급 차량보다 적은 배출량을 낸다는 것은 미국 환경보호청과 MIT의 평가 모두에서 공통된 결론으로 제시됩니다. 둘째, 비교를 왜곡하는 전형적인 오류는 전력망의 탈탄소화 추세를 간과하고 시험 소비량과 실제 소비량의 차이를 반영하지 않는 것입니다. 이러한 누락은 가솔린, 디젤, 하이브리드 차량을 배터리 전기차에 비해 부당하게 유리하게 보이게 합니다. 실제로 2021년 같은 계산법으로 BEV의 우위는 24%로 예측되었지만, 전력망이 깨끗해지면서 이 수치는 오늘날 73%까지 확대되었습니다. 즉, 이 격차는 정적인 숫자가 아니라 시간이 지나며 벌어지는 격차입니다.

배출 제어 시스템: 배기가스를 정화하는 엔지니어링 체인

내연기관의 환경적 대가를 논할 때는 차량 자체 내부의 정화 체계를 알아야 합니다. Euro 규정이 바로 이 체계에 기반하고 있으며, 체계의 한 고리가 고장 나면 배출량과 검사 결과 모두 나빠지기 때문입니다.

촉매 변환기(카탈리틱 컨버터)

촉매 변환기는 배기가스 중 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 덜 유해한 화합물로 전환하기 위해 배기 라인에 장착되는 화학 반응기입니다. 미국 환경보호청(EPA)이 지정한 주요 배출 제어 부품 중 하나로 꼽히며, 고장 시 결과는 측정 가능합니다. 검사에서 촉매 변환기로 인한 불합격의 가장 흔한 원인은 과도한 탄화수소, 일산화탄소 또는 NOx 수치와 변환기의 효율 오류 코드입니다. 물론 불합격의 원인이 항상 변환기인 것은 아니며, 고장난 연료 탱크 캡, 오염된 에어 필터, 마모된 점화 플러그, 고장난 산소 센서 또는 점등된 고장 경고등도 검사를 떨어뜨릴 수 있는 전형적인 원인입니다.

DPF: 디젤 미립자 필터

디젤 미립자 필터(DPF)는 배기 시스템을 통과하는 그을음과 입자상 물질을 물리적으로 포집하는 다공성 세라믹 유닛입니다. 이름 그대로 필터이기 때문에 시간이 지나면 채워지고 막힙니다. 막힘의 주된 원인은 필터에 쌓인 그을음을 태우는 재생 사이클을 완료할 만큼 충분히 뜨겁고 긴 사용 프로필이 없다는 점입니다. 짧은 거리와 잦은 정차-출발 주행은 이러한 사이클이 중단되게 만들고 필터는 막히게 됩니다. DPF는 SCR과 함께 다단계 시스템의 일부로 작동합니다. DPF는 입자상 물질을, SCR은 질소산화물을 다룹니다.

SCR과 AdBlue

SCR(선택적 촉매 환원)는 NOx 배출을 줄이기 위해 개발된 시스템입니다. 작동 원리는 간단합니다. AdBlue로 알려진(상품명 DEF인) 요소 기반 액체를 배기가스에 분사하면 촉매 반응의 결과로 질소산화물이 무해한 성분인 질소와 물로 전환됩니다. DPF와 SCR의 동시 작동은 현대 디젤이 Euro 6 이상 기준을 충족하는 실질적 대가입니다. 이 대가는 비용 측면뿐 아니라 정비와 고장 프로필 측면에서도 운전자의 일상생활에 영향을 미칩니다.

Euro 7은 무엇을 바꾸나?

Euro 7 표준은 2024년에 승인되었으며 2026년에 시행되었습니다. 승용차 및 경상용차에는 2026년 11월부터 적용되며, 중상용차 및 버스의 일정은 2028년 5월을 가리킵니다. 이 표준에서 가장 눈에 띄는 혁신은 제어를 배기관 밖으로 확장한 점입니다. 처음으로 브레이크 마모와 타이어 마모에서 발생하는 입자상 물질 배출에 한도가 부과됩니다. 이는 공학적으로 타당한 도약입니다. 배기 필터가 성숙할수록 도로 교통 오염에서 브레이크와 타이어 먼지의 비중이 커지기 때문이며, 이 표준도 오염의 실제 원인을 추적하고 있습니다.

두 번째 중요한 주제는 내구성입니다. Euro 7은 차량 카테고리에 따라 최대 200,000 km 또는 10년 동안 emission norm compliance throughout its life, and it also includes battery durability requirements. The meaning is clear: a vehicle that is "clean when new" is no longer enough; it must be designed to stay clean throughout its lifetime. For operators preparing their fleets for this schedule, this means that the long-term robustness of emission systems must be moved to the center of the maintenance strategy.

City Bans and the 2035 Target: How Is the Engine Being Pushed Aside?

Regulatory pressure is not coming only from vehicle production standards; cities are pushing in the same direction on their own scale. As of 2026, more than 300 European cities are restricting diesel vehicles; Euro 4-6 diesels are banned in metropolises such as Paris, London, Berlin and Madrid, and the fines start from 68 EUR. In Denmark, Copenhagen, Frederiksberg, Aalborg, Odense and Aarhus have been implementing low emission zones (LEZ) since October 2023. Going a step further, three (partial) zero emission zones (ZEZ) are already in effect in European cities, and all LEZ/ZEZ zones on the continent can be mapped country by country.

The key rule that narrows rather than shuts the door is the EU's 2035 target: from 2035 onwards, automobile manufacturers will have to comply with the target of reducing exhaust emissions by 90% and the sale of new gasoline and diesel vehicles in the EU will end. It is not only the EU part of the picture; among those planning to end the sale of new gasoline and diesel vehicles in 2035, alongside the EU, there are other countries and 12 US states as well. For the internal combustion engine, this does not mean being banned overnight; it means living in a market that shrinks every year.

Hybrids and E-Fuels: The Realistic Future of the Internal Combustion Engine

In post-2035 scenarios, two headings stand out: hybrid technology and synthetic fuels. Both offer the internal combustion engine, through indirect means, a lease agreement of short or long duration.

Hybrids: a transitional tool or a lasting solution?

한 견해에 따르면 하이브리드 시스템은 차량의 CO₂ 배출을 줄이는 가장 빠른 방법이며, 수명 주기 기준으로 평가하면 유리합니다. 2026년 백서는 공급망과 전력망 준비 상태의 맥락에서 하이브리드 기술을 "미래 지향적인" 균형 접근법으로 위치시키고 있습니다. 반면 ICCT 데이터는 더 냉정한 그림을 보여줍니다: 하이브리드의 20%, 플러그인 하이브리드의 30% 배출 감소는 배터리 전기차의 73% 감소에 비해 세 배 높은 배출을 의미하며, ICE/HEV/PHEV 신규 등록의 2035년까지 단계적 종료가 EU 기후 목표와 부합하는 것으로 보입니다. 또한 첨단 바이오연료를 낙관적인 비율로 혼합에 추가하더라도 내연기관 차량의 수명 주기 배출은 겨우 0.5-0.6% (디젤의 경우 3%) 낮추는 데 그쳐 기후 추세를 바꾸지 못합니다. 실질적인 해석: 하이브리드는 전력망과 공급망이 준비될 때까지의 시간 벌기이지, 영구적인 목표가 아닙니다.

E-연료: 합성 연료의 희망과 비효율성 문제

합성 연료(e-연료)는 재생 가능 전기로 탄소를 포집하여 액체 연료로 변환하는 방식으로 생산되며, 이론상 100% CO₂ 중립 입니다. 기존 내연기관 엔진에서 큰 변경 없이도 사용할 수 있습니다. 그렇기 때문에 엔진이 2035년 이후에도 생존할 수 있는 문으로 여겨지며, 독일에서는 e-연료 차량의 2035년 이후 판매를 허용하자는 활발한 로비 논쟁이 벌어졌습니다. 반대 측의 논거는 에너지 사슬의 길이에 기반합니다: 전기에서 연료로, 연료에서 바퀴까지 이어지는 변환 과정은 비효율적이며, e-연료가 유럽에서 승용차에 적합한 해결책이 아니라고 의문을 제기하는 분석들은 이 비효율성을 핵심으로 지목합니다. ICCT의 평가도 신중합니다: e-연료 차량은 이론상 BEV와 유사한 낮은 수명 주기 배출을 달성할 수 있지만, 도로 교통 부문을 위한 e-연료 공급의 미래는 불확실하고 비용도 높게 유지될 것으로 예상됩니다. 요컨대, e-연료의 문이 완전히 닫힌 것은 아니지만, 현재 데이터로는 누구에게도 열쇠를 약속한 바 없습니다.

마지막 논쟁은 기존 차량 함대와 관련된 것입니다. Science 저널의 한 연구를 인용한 견해에 따르면, 내연기관 차량을 조기 퇴역시키고 전기차로 교체하는 것이 더 큰 기후 효과를 가져올 수 있습니다. 이 논거에 맞서는 것은 생산 탄소라는 현실입니다. 모든 조기 폐차 결정은 폐차되는 차량의 잔여 사용 수명과 신차의 생산 탄소를 함께 계산하여 내려야 하는 균형의 문제입니다.

엔지니어의 요약: 무엇이 바뀌고, 무엇이 남는가?

숫자를 나란히 놓으면 표가 명확해집니다: 내연기관은 지난 20년 동안 촉매 변환기, DPF, SCR 같은 시스템으로 배기가스를 놀라울 정도로 깨끗이 정화했지만, 전체적인 환경 비용은 여전히 전기 자동차의 3~4배에 달합니다. Euro 7 규제는 브레이크와 타이어 분진까지 관리 범위에 포함시키며 배기가스 중심의 시대를 마무리하고 있습니다; 도시 내 운행 금지는 사용 범위를 좁히고 있으며; 2035년 목표는 판매 종료를 달력에 묶어두고 있습니다. 하이브리드와 e-연료는 단기적으로 엔진에 일자리를 제공하지만, 현재 데이터로 볼 때 영구적인 미래에 대한 소망이 아니라 측정 가능한 감소 곡선을 지닌 과도기 수단으로 남아 있습니다. 내연기관은 사라지지 않을 것입니다 - 중량물 운송, 특수 용도, 기존 차량 대대는 한동안 이를 필요로 할 것입니다 - 하지만 승용차에서의 핵심 역할은 측정되고 달력에 계획된 과정을 거쳐 끝에 가까워지고 있습니다.

출처

• EU 승용차의 수명주기 온실가스 배출: 2025년 업데이트 (ICCT)
• 자동차의 수명주기 배출량 (LowCVP/Ricardo)
• 수명주기 배출량 (Green Vehicle Guide, 호주 정부)
• 차량 배출 및 배터리 내구성 (Euro 7) - EUR-Lex
• Euro 7 배출 기준: 사업 영향 및 일정 (Geotab)
• 승용차 및 승합차 - 기후 행동 (유럽 위원회)
• 전기 자동차에 대한 오해 (US EPA)
• 전기 자동차가 기체 자동차보다 확실히 기후에 더 좋은가? (MIT Climate)
• 전기 자동차와 내연기관 자동차의 수명주기 탄소 배출 (Transportation Energy)
• DPF 및 SCR 시스템의 이해 (DENSO)
• 불량 촉매 변환기가 배기가스 검사에서 탈락의 원인이 되는가? (HotExhaust)
• e-연료: 길은 우리를 어디로 인도할 것인가? (Kearney)
• 합성 연료는 유럽의 자동차에 대한 해결책이 아닌 이유는? (Carbone 4)
• 유럽의 저배출 및 무배출 구역의 발전 추세 (Clean Cities Campaign)
• 교통 분야의 다양성: 왜 복수의 구동 시스템인가? (ScienceDirect)